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      機器人實踐教學研究初探

      2014-12-28 02:56:52馬曉梅梁志強靳曉明
      機械職業(yè)教育 2014年2期
      關(guān)鍵詞:報告機器人課堂

      ◎ 曲 芳 馬曉梅 梁志強 靳曉明 孫 璐

      2006 年國務院頒發(fā)的《全民科學素質(zhì)行動計劃綱要(2006—2010—2020 年)》指出:“提高公民科學素質(zhì),對于增強公民獲取和運用科技知識的能力、改善生活質(zhì)量、實現(xiàn)全面發(fā)展,對于提高國家自主創(chuàng)新能力、建設創(chuàng)新型國家具有十分重要的意義。 ”智能機器人科技實踐教育就是這樣一項融合機械、物理、電子、傳感器、計算機信息技術(shù)和創(chuàng)新設計的創(chuàng)新實踐活動,蘊含著極其豐富的教育資源。 它以全面實施機器人技術(shù)、 凸顯科學創(chuàng)新精神、 強化校企團隊合作、培養(yǎng)高校應用型人才為宗旨。 黑龍江科技大學開展了基于奧地利RTi330 型焊接機器人平臺,且適用于本校實際和企業(yè)需求的實踐教學改革活動。 經(jīng)歷了近六年的櫛節(jié)沐雨,不斷修改完善,目前已基本形成了一種高效的焊接機器人實踐教學模式,即“0.5+0.5+1”改革模式。 并對于改進后的教學模式進行分學科、分專業(yè)、分班級逐次實驗,效果良好。

      一、教學改革模式的初步形成

      高等學校實踐教學改革,是一種以市場和社會需求為導向的運行機制,是學校和用人單位雙方共同參與,優(yōu)勢互補,緊密合作,以培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)、職業(yè)能力和就業(yè)競爭力為目標,利用學校和企業(yè)兩種不同的教育資源和教育環(huán)境,采用課堂教學與學生參加實踐有機結(jié)合,理論與實踐有機結(jié)合,課內(nèi)與課外有機結(jié)合,培養(yǎng)適合生產(chǎn)、建設、管理、服務第一線的應用性人才為主要目地的教學模式。

      自2007 年我校實訓中心成立以來,在實踐過程中就做到產(chǎn)學結(jié)合,積極回饋社會。 我校把焊接機器人訓練中心作為企業(yè)和社會的公共資源、公用平臺。在與奧地利IGM 機器人有限公司、東安、哈飛和哈爾濱焊接技術(shù)研究所等企事業(yè)單位的工程師、 技術(shù)人員接觸的過程中發(fā)現(xiàn)我們過去一直沿用的焊接機器人實踐培養(yǎng)模式所培養(yǎng)出來的技能人才, 到焊接機器人企業(yè)中要解決實際問題時往往還是摸不著頭腦,無從下手。 畢業(yè)生上崗初期企業(yè)還要再開展半年到一年的上崗實踐練習, 這使得企業(yè)對于畢業(yè)生的前期培訓費用投入很大,影響生產(chǎn)成本,這也間接導致了畢業(yè)生就業(yè)率有所下降。 基于這一問題,中心組織教師到哈爾濱工業(yè)大學工訓中心、 長春工業(yè)大學實訓中心、上海工程技術(shù)大學現(xiàn)代工業(yè)中心、安徽科技學院等課改先鋒學??疾鞂W習。 在此基礎上努力探索,深入研究,大膽創(chuàng)新,不斷完善,目前已基本形成了一種高效的機器人實踐教學模式,即“0.5+0.5+1”改革模式。

      “0.5+0.5+1”改革模式,實施范圍針對我校機械類、材料類在校學生。 該模式是指先由教師每年定期到各大焊接機器人企業(yè)去走訪實習, 深入企業(yè)第一線, 及時了解和掌握企業(yè)對焊接機器人技能人才的需求及我中心機器人實踐教學內(nèi)容在企業(yè)中的實際應用情況, 參考企業(yè)需求來制定適宜的人才培養(yǎng)方案,為焊接機器人實踐教學提供第一手資料和素材。然后教師按照企業(yè)的最新需求, 精煉出每次焊接機器人實踐課的內(nèi)容提綱表。 其中“0.5”是指半節(jié)課學生獨立報告,“+0.5”是指半節(jié)課教師補充報告,“+1”是指師生互動、實踐、提問、檢測和反饋。

      “0.5” 指半節(jié)課學生獨立作報告即課前按照學號輪到本次課作報告的學生,按照教師上次布置的企業(yè)需求內(nèi)容提綱表上的課程要點, 自主研習,或組成學習小組合作探討完成“提綱表”,其余學生也要在課前自主研習。 上課時,該學生作課程內(nèi)容報告,教師和其他學生聆聽,仔細記錄,發(fā)現(xiàn)問題在座學生可以隨時糾正。 學生作完報告后,可以向在座每位同學提問,在座同學也可以向授課同學自主提問, 學生回答問題情況記為平時成績的一部分,踴躍發(fā)言者,可視情況給予加分。 在學生自主研習階段,學生可以利用一切學習資源,如翻閱教材、參考書,查詢、搜索網(wǎng)上信息、內(nèi)容、模型、圖片,觀看相關(guān)焊接機器人焊接作業(yè)視頻來完成好 “提綱表”的內(nèi)容。在這個階段,課堂的主人是學生本人。作報告期間,學生自主掌握課堂,教師只需做好聽眾,仔細記錄即可。

      “+0.5”指半節(jié)課教師補充報告,學生在前“0.5”獨立作報告階段,通過自主學習已經(jīng)充分暴露問題,教師在“+0.5”補充報告階段,在仔細記錄,匯總問題的基礎上挑出主要問題集中講解, 個別疑難問題再單獨輔導, 同時對于重點和難點問題再次強調(diào)以加深印象。 兩個半節(jié)課程合為一個教學報告過程,共同解決一組或幾組教學問題。 這樣,大大節(jié)省了課堂時間,有效提高授課效率。

      “+1”指師生互動、實踐、提問、檢測和反饋。以創(chuàng)新設計項目和各大焊接機器人企業(yè)最新需求、 承接的設計項目為目標,引導學生帶著任務去調(diào)查研究、搜集一手和二手資料,提高學習的主動性和目的性。學會在焊接機器人實踐活動中解決項目中涉及的主要問題,有針對性地在實踐中互動、提問相關(guān)知識,并幫助教師檢測和反饋當堂的學習效果, 使學生全部融入有意義的任務中。 學生可以采用兩種途徑根據(jù)創(chuàng)新設計教學法來解決問題。

      一是教師個別精要輔導。 拿過來一個項目,學生經(jīng)過本人或?qū)W習小組討論后仍然無法解決的問題,教師提綱挈領(lǐng)的精要輔導、講解方法,并引導學生對接下來機器人實踐練習的一系列類似問題舉一反三,學會解決問題的方法。

      二是分組匯報進展和成果。 學生兩兩一組,以報告、演講或辯論的方式匯報、總結(jié)實踐練習成果,以“學生教學生”的方式達到互動學習的目的。 在互動過程中,學生將信息及時有效地反饋給教師,同時教師還可以檢測學生的學習積極性和學習效果, 大大提高了課堂教學效率。

      二、“0.5+0.5+1”教學改革模式的效果

      1.學生方面

      (1)拉近學生距離,增強互動性。 由于是學生本人參與授課,所以積極性很高,其余學生對此種模式感到新鮮、好奇,同時拉近了學生和講課者的距離,增加了學生和講課者的共同語言。 尤其現(xiàn)在大學學生基本上全是“90 后”,“90 后”與“90 后”之間特有的語言也讓課堂上精彩不斷,學生減輕了束縛和壓力,課堂輕松而活躍,互動性增強,學習效率提高,學生你追我趕,爭取把報告作的更好。

      (2)有利于提高學生的創(chuàng)新思維能力。 學生、教師分別從各自的角度、觀點出發(fā),闡述對問題的新鮮見解和解決方法,擴大了學生的知識面和聽課內(nèi)容,拓展了學生的固定思維, 有效地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維能力,這些能力對于大學生走出校門、走向社會或者成功創(chuàng)業(yè)都是非常重要的, 同時也為后續(xù)的創(chuàng)新設計項目奠定了堅實的基礎。

      (3)真正實現(xiàn)了“教師為導向,學生為主人”。 由于是學生自主參與學習、授課、互動、實踐和提問過程,所以在各個環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題,學生都會印象深刻,“0.5+0.5+1”的課堂讓學生成為學習的主體,拋棄被動的接受者。 打破了多年來學生“被動學”的課堂局面,由課堂上教師滿堂灌到學生當主人。

      2.教師方面

      (1)減小代溝,幽默治學。 通過體驗、嘗試作一名聽眾, 可以深入了解學生內(nèi)心的真實想法以及歸納總結(jié)并采用一種學生歡迎的方式來開展以后的授課任務。 通過學習、理解不同年齡段人的語言、網(wǎng)絡術(shù)語、玩笑方式等,縮短差距,減小代溝,并有所取舍地引用、穿插進自己的講課內(nèi)容中,以消除學生上課時的疲勞、不感興趣,減少課堂睡覺、開小差、玩手機游戲、發(fā)微信等情況。 由被動斥責、要求學生注意聽講到以生動、幽默語言主動吸引學生,課堂中每完成一個教學任務以后, 都獎勵學生一個笑話或生活小趣事來緩解一下緊張的學習氣氛。 同時教師應該隨時注意觀察學生的一舉一動,聽課狀態(tài),感覺學習氣氛沉悶就立刻轉(zhuǎn)換話題, 以提問或小競賽的方式來引起學生的興趣。

      (2)節(jié)省時間,提高效率。 通過學生課前自主研習的方式,充分暴露學生普遍存在的問題,然后教師在補充報告的過程中匯總問題,并進行取舍,挑出主要問題集中講解,個別疑難問題再單獨輔導,不占用課堂寶貴時間。 這樣一來可以大大節(jié)

      約課堂時間,有效提高授課效率。

      (3)提高熟練度,扎實基本功。 在“+1”師生互動、實踐、提問、檢測和反饋環(huán)節(jié), 要求教師必須十分熟悉課程大綱、課程難點、重點,定準目標,吃透教材,摸準學情,確定方法。 做到教學內(nèi)容梯度化,教學對象層次化,教學效果優(yōu)質(zhì)化。 這就要求實踐教師具備扎實的基本功,設置超前的教學內(nèi)容,預測到焊接機器人未來的發(fā)展趨勢和發(fā)展動態(tài),與時俱進,提高對于課堂教學秩序的引導、把握的熟練度。

      表1 新的教學方法實施前后企業(yè)滿意程度表

      三、“0.5+0.5+1”教學改革模式存在的不足

      1.學習小組組長存在“代理包辦”問題

      “+1”階段學生分組討論互動環(huán)節(jié),某些學生存在偷懶現(xiàn)象,全部問題交由小組組長“代理包辦”,教師解決問題時,實際上只解決了組長一人的問題,組員實際上參與其中不多。

      2.學生獨立報告階段“發(fā)言”問題

      由于學生按照學號來完成“0.5” 階段的獨立報告,某些學生因非本次報告人,在作報告學生提問階段開小差,發(fā)言提問不積極,置身事外,有時還會拿著別人討論好的問題發(fā)言。

      當然,這一“0.5+0.5+1”教學改革模式還存在很多的不足,其中還遇到一些問題比較突出和棘手,在今后的焊接機器人實踐教學研究和改革過程中還有待解決。

      2010 年以來, 我校按照上述實踐教學改革模式在機械類、 材料類在校學生中進行了分學科、 分專業(yè)、 分班級逐次實驗, 并對2005 屆教改實施前和2007 屆、2008 屆教改實施后畢業(yè)生做了后續(xù)跟蹤反饋體系,跟蹤、輔導、調(diào)研實踐教學改革的效果,結(jié)果表明企業(yè)對我校培養(yǎng)的畢業(yè)生滿意度明顯提高,見表1 所示。

      我校在奧地利RTi330 型焊接機器人教學平臺上居安思危,借鑒課改先鋒院校經(jīng)驗,結(jié)合我校實際情況,大膽創(chuàng)新,研制開發(fā)了一套適用于自己的實踐教學改革模式。 通過對機械類、材料類在校學生進行分學科、分專業(yè)、分班級逐次實驗后,效果顯著,企業(yè)滿意度明顯提高,取得好成績成為必然,提高畢業(yè)生就業(yè)率,拉動中心經(jīng)濟,為本校畢業(yè)生就業(yè)工作做出應有貢獻。

      [1]王同聚.智能機器人實驗為教育開啟創(chuàng)新之門[J].中小學信息技術(shù)教育,2006,(10).

      [2]楊興富.一種面向全體學生且高效的教學模式[J].學理論,2012,(12).

      [3]孫炎.職業(yè)教育中焊接理論教學之我見[J].教學交流,2010,(9).

      [4]鄭海生.在焊接教學中融入安全教育[J].教學研究,2011,(6).

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