信息化教學設計在高職《工業(yè)機器人操作》課程中的應用

姚鋼

（湖南網(wǎng)絡工程職業(yè)學院，湖南 長沙 410000）

信息化教學設計在高職《工業(yè)機器人操作》課程中的應用

姚鋼

（湖南網(wǎng)絡工程職業(yè)學院，湖南 長沙 410000）

將信息化教學手段應用于《工業(yè)機器人操作》課程當中，以工業(yè)機器人工件坐標設置為例詳細闡述了信息化技術與專業(yè)教學結合的方式與教學過程。教學中，信息化技術較好地具象了理論知識、支撐了操作演練，豐富了課程教學過程、激發(fā)了學生興趣，幫助學生突破了教學環(huán)節(jié)的重難點知識，為同類型課程的信息化教學設計提供了有益的參考。

信息化教學；工業(yè)機器人操作；工件坐標設置

信息化教學設計以信息化理念為指導，利用現(xiàn)代信息技術和信息資源，統(tǒng)籌安排教學過程的各個要素，引導學生轉變學習方式，對學習過程進行綜合優(yōu)化，從而提高課堂效率、改善教學效果、促進“教”與“學”的改革。隨著我國制造業(yè)向智能制造轉型升級過程中，工業(yè)機器人不斷推廣和應用，高職院校逐漸承擔起工業(yè)機器人應用型技能人才培養(yǎng)的任務。在工業(yè)機器人專業(yè)課程體系中，機器人操作是學生必須掌握的核心基礎技能，同時也是后續(xù)課程的重要支撐。因此，為更加生動、形象地展示《工業(yè)機器人操作》中涉及的基本原理、操作方法、控制技巧、作業(yè)規(guī)范，將信息化教學手段與課程教學全程相融合，構建恰當可行的課程教學過程，激發(fā)學生興趣，形成師生間的良性互動，促進學生技能的掌握。

1 課程背景

（1）課程情況。工業(yè)機器人專業(yè)課程體系由兩個層面構成，一是專業(yè)基礎課程，包括機械類基礎課程及電氣控制類課程；二是專業(yè)方向課程，工業(yè)機器人操作屬于專業(yè)方向課程，并且處在專業(yè)方向課程的前端，是工業(yè)機器人后續(xù)關聯(lián)應用性課程展開的重要保障，如圖1所示。

圖1 《工業(yè)機器人操作》課程情況

關于《工業(yè)機器人操作》的教學單元，主要包含兩個方面，一是基礎技能，包含示教器使用、程序數(shù)據(jù)設置、程序編制、I/O通信設置、硬件連接等5個技能模塊；二是實踐任務，包含機器人畫圖、棋子圖案造型、零件搬運、零件碼垛等4個典型任務，這些任務針對不同的技能模塊嵌入在整個教學過程當中。文章將以課程中的基礎技能模塊2——程序數(shù)據(jù)設置的第3小節(jié)——工業(yè)機器人工件坐標設置技能點為例來說明信息化教學設計在《工業(yè)機器人操作》課程中的應用。

（2）教學分析?！豆I(yè)機器人操作》課程開設在大一下學期，是學生系統(tǒng)學習工業(yè)機器人專業(yè)的開端，其中工業(yè)機器人工件坐標設置以操作技能掌握為主，但包含工業(yè)機器人相關坐標系的知識背景。青年學生思維活躍，對工業(yè)機器人興趣較濃厚，實操積極性較高；但同時存在理論基礎薄弱、實操作業(yè)規(guī)范性欠缺等不足。針對上述不足，在教學設計當中一方面采用仿真、動畫、視頻等信息化手段具象理論知識，另外在任務演練中注重強化作業(yè)技能及規(guī)范性培養(yǎng)。

教學過程構建的基本思路是：①由視頻案例引出工業(yè)機器人使用工件坐標的原因；②明晰原因后講解坐標原理；③明白原因、吃透原理后，講授工件坐標設置方法、步驟；④開展相應實踐訓練；⑤最后對整個學習過程分析總結。

（3）教學目標。工業(yè)機器人是典型的機電設備，教學過程中不僅要培養(yǎng)學生的實操技能，同時還要著力塑造學生職業(yè)素養(yǎng)，使學生初步感受作業(yè)崗位基本要求，期望達成的主要目標如表1所示。

表1 教學目標

結合工件坐標設置知識特點及教學分析，確定本技能點的教學重點為工件坐標的設置方法，教學難點為工件坐標原理的理解。

2 教學過程

教學過程分為課前準備、課堂教學、課后鞏固三個階段。

2.1 課前準備

教師與學生通過網(wǎng)絡平臺互動展開課前準備，教師引導學生預習自修，根據(jù)學生反饋，實時了解學生對新課程知識的理解情況，及時做出針對性的調整方案，如圖2所示。①課前，教師通過大學城空間、QQ群等網(wǎng)絡平臺向學生發(fā)布新課程任務，學生進行針對性預習熱身；②待學生初步了解新課程內容后，給學生提供視頻資源如微課視頻、動畫等，讓學生進一步加深認識，熟悉內容；③發(fā)放問題，教師就本環(huán)節(jié)重難點向學生提出針對性問題，學生思考并嘗試響應；④教師根據(jù)學生預習反饋情況實時調整授課方案。

圖2 課前準備師生活動

2.2 課堂教學

課堂教學從課程導入、知識講解、仿真試手、實操演練、競賽考核、評價總結等6方面依次展開。

（1）課程導入。通過鼠標裝配視頻，展示工業(yè)機器人在不同角度作業(yè)平面進行安裝的過程，引導學生思考僅通過工業(yè)機器人基坐標是否能夠達到這種作業(yè)效果，如圖3所示。教師通過實操演示，讓學生對工件坐標形成直觀認知，如圖4所示。采用課堂問答形式，回顧先行課程中工業(yè)機器人基坐標、工具坐標相關知識，應用遷移思維方式引導學生思考工件坐標。

圖3 課程導入視頻

圖4 教師實操演示

（2）知識講解。通過對比不同坐標系區(qū)別與聯(lián)系，講解工件坐標原理，如圖5所示。通過仿真演示，講解工件坐標設置方法及步驟，如圖6所示。通過視頻實例進一步講解工件坐標設置方法、工具移動路徑及工件坐標應用，如圖7所示。

圖5 工件坐標原理講解圖片

圖6 工件坐標設置仿真

圖7 工件坐標系創(chuàng)建實例

（3）仿真試手。在工業(yè)機器人實操前，為使學生熟悉工件坐標設置的操作方法及步驟，首先指導學生在仿真軟件進行工件坐標設置，讓學生進一步熟練示教器操作、工件坐標設置步驟，并在完成工件坐標設置任務后采用仿真軟件錄屏功能自行錄制工業(yè)機器人在當前工件坐標系下的運動情況，學生欣賞自己完成的作品能夠激發(fā)他們的成就感。從本環(huán)節(jié)開始進入到動手階段，對學生進行分組，以組為團隊開展操作和考評。如圖8、圖9所示。

圖8 工件坐標仿真練習

圖9 運動視頻錄制

（4）實操演練。在應用仿真軟件熟悉工件坐標設置后，學生進行實操演練。首先，教師再次講解方法，并強調安全及6S作業(yè)規(guī)程；實操過程中學生特別要注意夾具姿態(tài)調整的合理性、工件坐標設置方法，指導學生通過機器人運動軌跡判斷坐標設置的合理性，如圖10、11、12所示。

圖10 夾具姿態(tài)調整

圖11 工件坐標設置

圖12 觀察運動軌跡

（5）競賽考核。分為仿真軟件及實操測試兩個環(huán)節(jié)，與仿真試手及實操演練同步。以小組為考核對象，綜合測評整體成績，進行團隊比武，強化學生團隊意識。

（6）評價總結。評價總結將從學生自我評價、組內互評、組間互評、教師評價等4個方面展開。如圖13所示。①自我評價。學生自我總結，談一談自己在這次課程中的收獲與不足；②組內互評。小組內部討論總結，說一說小組整體表現(xiàn)、總結團隊合作經(jīng)驗；③組間互評。綜合測試成績及小組間相互評價推選出優(yōu)勝小組，請優(yōu)勝小組講一講獲勝的原因；④教師評價。教師將從錯誤解析、操作技巧、作業(yè)規(guī)范、團隊合作等層面進行全面總結。

圖13 評價總結

2.3 課后鞏固

（1）課后老師通過微信向學生發(fā)出課后反饋表，學生快捷回復，教師第一時間掌握學生學習情況，制定相應教學策略，通過QQ群等網(wǎng)絡平臺及時與學生進行溝通和答疑，如圖14所示。

圖14 課后微信調查反饋表

（2）課后學生可以通過百度傳課、優(yōu)酷視頻等優(yōu)質網(wǎng)絡資源進行相關知識的復習、強化。

（3）對于學有余力、對工業(yè)機器人興趣濃厚的學生，組織課外興趣小組，拓展學習其他品牌工業(yè)機器人操作。

3 結語

文章針對《工業(yè)機器人操作》課程中“工件坐標設置”技能點設置的信息化教學設計將網(wǎng)絡平臺、視頻動畫、仿真軟件等系列信息化手段充分融入到教學的全過程當中，做到課前預習有視頻資源引導、課中有仿真加實操、課后有反饋答疑，通過循序漸進的引導，使學生較好地突破了工件坐標設置的重難點知識。從知識教授的整體過程來看，信息化手段的引入充實、豐富了教學各環(huán)節(jié)，形成了對重難點知識的支撐，具有良好的激發(fā)性、啟發(fā)性。視頻、動畫、圖片等具象理論知識，仿真練習促進掌握操作技能、網(wǎng)絡平臺溝通及時便捷。

信息化技術已成為現(xiàn)代教育的重要組成和有效手段，受到廣泛的重視，如何將其與專業(yè)教學更好地融合，從而優(yōu)化課程內容、提升課堂效率需要不斷的摸索和提煉。文章設計的《工業(yè)機器人操作》課程信息化教學設計探索了高職工科專業(yè)與信息技術結合的教學路徑，亦可為同類專業(yè)教學設計提供參考。

［1］俞君寶，呼夢潔.高職院校信息化教學研究［J］.科教文匯，2015，（12）：84-85.

［2］王寅龍，李前進，等.信息化教學設計的過程、方法及評價要點探究［J］.中國教育信息化，2011，（6）：15-17.

［3］曹熙斌，楊方琦.信息化教學設計中的問題與對策［J］.中國電化教育，2006，（9）：56-60

Application of Information Teaching Design in the Course of Industrial Robot Operation in Higher Vocational Education

YAO Gang

（Hunan Network Engineering Vocational College，Changsha，Hunan 410000，China）

Information teaching is an important component and support of modern education and teaching，which has been paid more and more attention.The information technology teaching methods in the“ndustrial robot”course sets up the workpiece coordinate industrial robot as an example to elaborate the combination of information technology and teaching methods and teaching process.In the teaching of information,technology can support the concrete theoretical knowledge，operation exercises，enrich the teaching process，stimulate student interest and help students to break the teaching difficulties of knowledge，which provides a useful reference for the same type of instructional design course.

information teaching；industrial robot operation；workpiece coordinate setting

G642.0

A

2095-980X（2017）01-0164-03

2016-11-16

湖南省職業(yè)教育與成人教育學會2015-2016年科研規(guī)劃課題，課題編號XHB2015095；湖南廣播電視大學2015年度科學研究課題，課題編號XDK2015-C-24。

姚鋼（1981-），男，河北張家口人，工程師，主要研究方向：機電一體化技術、工業(yè)機器人技術應用等。