混合式教學在工業機器人專業課程中的實踐與應用

李勝男

（大連電子學校 遼寧 大連 116101）

1.研究背景及課程特點分析

1.1 課程背景

隨著互聯網技術與教育融合的不斷深入，線上教學呈蓬勃發展趨勢，特別是經歷了新冠疫情，網課成為“停課不停學”的首選，但單一的線上教學存在很多問題，如無法面對面交流、學習的管控不到位、學習效果不明顯等。隨著疫情防控的常態化，目前的學校教學中大多數以線下教學為主導，經歷了“網課”的沖擊，傳統課堂的對學生失去了許多吸引力，特別是對于如工業機器人技術應用等新專業新課程，傳統教學模式無法實現教學效果最佳化，迫切需要探索新的教學模式，將線上教學與線下教學有機結合，發揮“互聯網+教育”資源豐富的優勢。本文以《工業機器人操作與編程》這一課程為例闡述了如何在工業機器人專業課程中開展線上線下混合教學。

1.2 課程特點

《工業機器人操作與編程》課程是我校“1+X”證書試點背景下開設的一門專業實踐課程，也是一門新開設的專業課。課程要求學生對工業機器人新的理論知識進行理解和應用，也有需要學生操作工業機器人示教器、設計和分析、完成編程和操作。課程具有如下特點。

（1）課程綜合學科較多，處理工業機器人方面的基本理論知識，還涉及PLC、電子技術、氣動技術、電氣控制技術。

（2）課程實操性性強，該課程要求學生掌握示教器的基本操作和工業機器人的基本編程，包括實操實訓和部分的仿真實訓，要求技能點能覆蓋“1+X”操作與運維初級證書中的技能點。

（3）課程實踐專業性強，理論知識的掌握和操作技能的實現都依賴于仿真軟件或機器人設備，且操作時間長、安全性要求高，對教師和學生的職業素養要求都較高。

課程教學需要教師完成新知識的傳授，能夠根據“1+X”證書鑒定中對職業技能的要求進行技能點開展針對性訓練，還要求教師在現場引導學生進行討論和實踐操作，并做好安全保障，從而使學生順利完成學習任務。但課程的課時和實訓室的工位以及師資力量都有限，綜合以上情況本課程采用線上線下混合教學模式。

2.線上線下混合教學實踐策略

2.1 線上線下混合教學內容分配

該課程授課對象為我校19級電氣運行與控制專業學生，以ABB 120機器人為實訓對象，以典型工程案例為項目載體，對接“1+X”證書工業機器人操作與運維的職業技能標準要求，將教學內容分為五個模塊：工業機器人基礎知識、工業機器人的基本操作、軌跡工作站的操作與編程、搬運工作站的操作與編程、碼垛工作站的操作與編程。其中基本知識模塊采用線上教學，線下教學開展觀摩工業機器人教學活動；基本操作模塊中操作方法的講解采用線上教學，操作工業機器人基本運動、標定工具坐標、工件坐標、更新轉數計數器以及示教器的操作開展線下教學；軌跡、搬運和碼垛工作站中涉及到工作站介紹、指令應用、I/O信號配置方法、程序設計流程和編程方法應用Robotstudio開展線上教學，通過線下教學開展示教器在線編程和調試。

2.2 線上教學實施方案

根據課程內容和要求，工業機器人基礎知識、基本操作方法、編程語言、設計原則類內容適合在線上進行。

2.2.1 線上教學資源與要求

線上教學依托超星教學平臺開展，學生可使用電腦終端或手機等移動設備下載超星學習通，加入課程進行學習。教師上傳的課程資源包括教學視頻、教學PPT、章節測試、課堂作業、微課、視頻、等。

2.2.2 線上課程實施

線上教學實施步驟分為任務布置、自主學習、線上討論和總結評價等環節。

（1）任務布置，布置學習任務，設定學習問題和學習時間，進行課堂考勤。

（2）自主學習，線上直播課采用超星學習通進行直播，同步進行課堂實錄并發送到網絡，學生可以通過手機或電腦端登錄平臺進行觀看教學視頻。學生自主學習簡單知識，視頻中教師設置測試點，學生完成問題通關后才能進行后續學習。

（3）線上討論，師生線上解決問題，學習過程中根據教師根據測試結果分析學習的理解掌握程度，梳理出重點問題統一講解。

（4）總結評價，學習結束后，教師進行課堂總結與回顧。課后通過電子試卷進行質量測評，教師可通過后臺數據實時監控學生的學習情況和進度，并通過線上平臺督促學生完成相應的學習任務。通過課后問卷調研評估學生是否具備線下實訓任務完成能力，針對個別同學知識薄弱環節，有針對性的推送學習視頻進行強化補充學習，實現個性化教學。

2.3 線下教學實施方案

《工業機器人操作與編程》線下教學內容是在線上教學的基礎上完成的，以實訓操作為主。包括觀摩工業機器人、開關機操作、操縱和使用示教器控制工業機器人基本運動、標定工具坐標和工件坐標、更新轉數計數器，提升操作的熟練度，利用Robotstudio 軟件仿真，軌跡工作站、搬運工作站和碼垛工作站的在線編程和調試。通過完成任務書中實訓任務，一方面對理論知識和設計方案進行驗證和實踐，另一方面提升實操熟練度和準確度。

2.3.1 線下教學資源與要求

線下教學在工業機器人實訓室開展，現場配有工業機器人本體和實訓裝置，多媒體設備及移動投影設備。實訓室應設有理論區、實操區和查詢區，可供學生小組討論、實訓操作和資料自主查詢。

2.3.2 實施過程

課程教學中應用超星學習平臺進行現場教學，分為任務分析、仿真訓練或實操訓練、評價和展示。

（1）課前學生線上領取任務書，根據任務制定計劃。學生進行小組分工，按操作員、安全員、記錄員明確崗位職責，并將任務計劃上傳平臺。課上師生共同進行計劃可行性分析，針對問題進行討論，確定具體方案。

（2）任務實施階段，小組協作完成任務，教師進行安全巡視和過程評價，操作過程中注重培養學生的安全操作意識和操作規范。

（3）問題解決，操作過程中遇到一般問題可以在查詢區利用課程資源查找答案，疑難問題組間互助或教師提供幫助。

（4）操作結束，將進行成果展示，記錄員將運行成果上傳至平臺，師生共同研討評價，學生作為評價主體既能認真評價他人、也能看到自身的不足，也會努力縮小差距不斷提升，實現共同進步。

3.混合教學實施效果及評價

3.1 實施效果

以“工業機器人軌跡工作站的操作與編程”項目為例，需要分析軌跡工作站功能、學習軟件仿真應用、指令語言和編程方法，還要進行工作流程圖設計、在線編程和現場調試。全部進行線下教學需要12個學時，教師講授6學時，學生仿真加實操6學時，由于工位、時間、學生個體差異等因素導致實踐操作不充分，導致項目任務完成度不高，從而降低學習積極性。采用線上線下混合式教學，2學時線上教學進行軟件操作演示、指令語言與編程方法、工作站功能演示；8學時線下理實一體化教學，進行仿真操作、在線編程、現場調試。采用混合教學模式，雖然該項目教學減少2學時，但學生實際的實操部分提升了2學時。

線上教學充分利用信息化手段和網絡教學資源，為線下任務實施做好充足的知識和技能儲備，也爭取了更多的實操時間。信息化技術和資源在線下教學中的應用，再現了各組的實施過程，課上解決教師不能及時指導的難題，課后也重復觀看對比標準操作視頻，提高了操作標準度，提升了學生自主解決實踐問題的能力，項目完成度和教學效果也大大提高。通過任務引導、小組協作、自主探究、教師指導，提升了學習主動性和責任意識，學生利用碎片化時間反復觀看微課視頻，鞏固知識和熟練操作要點，滿足差異性學習需求、提高了課堂學習效率。

3.2 教學評價

混合式教學成績包括線上學習成績30%、線上測試成績30%，線下實訓成績40%三部分組成，線上學習成績評定包括簽到、在線時長、參與討論、課堂測驗等，線上學習和測試根據后臺數據評定成績，線下實訓根據考核評價表進行評定，實現了學生學習的有效性、及時性和標準化評價，學生能根據自身學習情況及時調整學習策略，提升了學生學習主動性，體現了學生自主學習和教師課堂教學的雙向促進作用，也更利于教學診斷和改進。

結束語

混合式教學對教師的信息化素養和學生的自律能力、自主學習能力、解決問題的能力也有一定要求，同時混合式教學的有效實施與開展也能促進教師職業素養和學生綜合素養的提升，更能推進學校的專業、學科的信息化進程。

采用線上線下混合式教學還需要思考以下問題：

（1）在實際教學過程中，可以根據學期計劃彈性調整線上和線下教學的比例分配，要確保混合式教學具有可行性。需要前期調研，確保學校、教師、學生都具備開展線上教學的技術能力、軟硬件資源和環境條件。

（2）線下線上教學二者應相互融合，互為助力。教師要充分在進行教學計劃時要合理分配教學內容和時間，也要注意教學實施中內容的有效銜接。

（3）全方位保證混合教學的實施效果。教師要提升信息化技術水平，做不同教學模式下的角色轉換，以學生為主導，巧妙設計教學活動，做好線上學習監督，考核方式多元化，保證學生線上的參與度和學習效果。