蔡红健

摘要：针对《工业机器人机械维护》课程传统教学的弊端，进行项目化教学改革，以学生为中心，以工作过程为导向，运用“六步法”开展教学，充分利用信息化教学手段，激发学生的学习兴趣，改善学生的学习效果，提升学生的综合能力和职业素养。

关键词：工业机器人机械维护;项目化;教学改革

中图分类号：G712                                       文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）01-0254-02

0  引言

《工业机器人机械维护》是高职院校工业机器人技术专业的一门重要的必修课程，通过学习该课程，不仅要求学生掌握工业机器人相关的概念、原理及应用等理论知识，还要求学生具备一定的工业机器人机械维修与保养的技能水平。在传统教学中，教师通常在课堂上借助PPT灌输知识点，开设几次相关实验进行演示教学，由于教学内容缺乏吸引力，学生参与度低，很难达到教学目标。

项目化教学是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动[1]，与传统教学相比，实现了教学主体由教师为中心转变为学生为中心，教学内容由课本知识为中心转变为项目任务为中心，教学形式由课堂讲授为中心转变为实际操作为中心[2]。本文将探讨项目化教学在《工业机器人机械维护》课程中的实际应用，教学有效性得到了明显提升。

1  项目化教学设计

在《工业机器人机械维护》项目化教学改革前，该课程按学科体系设计，内容按章节编排，如图1所示。

由于没有设计工作任务，学生被动接受零散的知识点，学习效率低下，学习积极性不高，學生学完以后还是不会维护工业机器人。

鉴于此，笔者组建课程教学改革团队，进行了项目化教学设计。选取“工业机器人”为载体，以工作过程为导向，用项目任务驱动教学。根据职业成长规律和学生的认知规律，同时，对照1+X工业机器人操作与运维职业技能等级标准，由易到难，由简单到复杂，设计了“保养工业机器人”、“调试工业机器人”和“拆装工业机器人”等3个学习情境，每个学习情境下又创设了2～3个工作任务，如图2所示。

当完成总体设计后，还要对每个工作任务进行详细设计，将各知识与技能点融入其中。

2  项目化教学实施

在《工业机器人机械维护》课程实施过程中，必须充分利用各种信息化教学手段，才能保证项目化教学的顺利开展。教学改革团队依托“SPOC学院”和“金课坊”两个教学平台，同时利用KUKA机器人仿真模型、仿真软件KUKA.OfficeLite和KUKA工业机器人进行项目化教学。每个工作任务的学习过程可分为课前准备、课中学习和课后拓展等三个阶段，如图3所示。

项目化教学的主体是学生，而教师则成为了项目任务的引导者和促进者。课前，学生领取任务单，在学习平台上浏览课件，观看微视频，完成课前测试，同时初步确定任务实施方案。课中，学生在教师的引导下进一步明确任务，然后分组讨论任务的实施方案，逐步完善方案。接着小组成员在组长的指挥下分工协作，共同完成任务。在任务实施过程中，还要记录完成情况，检查完成质量，分析完成结果。然后，分组汇报学习情况，分享学习成果，完成学习评价。课后，学生领取拓展任务单，在学习平台上参与讨论，撰写和完善讨论报告，实施拓展任务。学生在课前通过自主学习完成了知识准备，课中通过实施项目任务，达到知识内化的目的，课后完成拓展任务让知识得到升华。下面以学习情境2“调试工业机器人”中的工作任务1“标定机器人零点”为例，阐述项目化教学的实施过程。

2.1 课前准备

教学改革团队采用行动导向“六步法”[3]开展项目化教学，包括“资讯”、“计划”、“决策”、“实施”、“检查”和“评价”等6个教学环节。为了在线下课堂上能有更多的时间让学生参与到项目实施中，课前的准备必不可少。教师利用信息化技术手段，在线上学习平台中上传相关教学课件、微视频、练习题等学习资源。图4展示了工作任务“标定机器人零点”在“SPOC学院”学习平台上的教学资源。

学生登陆线上学习平台，按照任务要求浏览课件，观看微视频，完成课前测试，然后开展讨论，初定实施方案。这样，课前就将“资讯”和“计划”环节提前完成了，从而保证了线下课堂中其他环节的顺利开展。

2.2 课中学习

在线下课堂中，教师首先选取课前测试中出错率较高的题目，回答学生课前学习中的疑问，从而进一步明确本次课的具体任务：“采用带负载校正法，标定机器人零点”。在“决策”环节中，分组讨论零点标定的实施方案，在教师的引导下逐步完善方案。

由于零点标定的操作具有一定的危险性，使用的零点标定装置是精密仪器，价格较高，因此在“实施”任务前，需要再次强调人身安全与设备安全。由于工位大小的限制，零点标定的操作需要分组进行。教师演示A1轴的零点标定，其余轴的标定由现场学生独立完成。班级其他学生可通过“云视频”观看现场零点标定的情况，还可以在“金课坊”讨论平台上与现场同学互动。

在“检查”环节中，不仅需要检查零点标定动作的规范性，还要引导学生检查零点标定数据的合理性。通过查看零点标定的日志文件Mastery.log和RDC卡中的CAL文件中的数据，比较标定过程中记录的数据，分析数据的一致性和工具负载对各轴的影响程度。当零点标定完成后，组织小组汇报，分享学习成果，锻炼学生的沟通表达能力。

在“评价”环节中，教師课前在“金课坊”学习平台中建立评价体系，如图5所示。本任务的评价维度有“制定实施方案”、“零点标定实操”和“小组成果汇报”等3个，分别占30%、40%和30%。评价方式有“组间互评”、“组内互评”、“自评”和“师评”等4个，分别占20%、20%、20%和40%。在评价的过程中做到公平、公开与公正。

2.3 课后拓展

为了巩固与升华课前和课中所学的知识，课后的拓展环节也必不可少。教师在“金课坊”中布置拓展任务，学生在学习平台上针对“‘带偏量’和‘无偏量’的负载校正的区别与应用场合”、“单一负载时能否采用偏量学习”等课题开展讨论，撰写讨论报告，根据教师的反馈意见逐步完善讨论报告。学有余力的学生在教师的指导下，探讨高精度机器人的零点标定。

3  项目化教学成效

充分利用“SPOC学院”和“金课坊”等线上教学平台，发布任务单、课件、微视频、练习题等丰富多样的教学资源，激发了学生的学习兴趣，提高了线下课堂的效率。另外，利用“云视频”实时传递现场实施任务的工作场景，利用学习平台开展组间互动，既拓展了教学空间，又延伸了教学时间。这些信息化教学手段的应用，为项目化教学的顺利开展提供了有力保障。采用项目化教学，学生带着任务学习，学习兴趣浓厚，学习效果好。学生在完成项目任务的同时，真正掌握了工业机器人专业知识与技能，增强了分析问题和解决问题的能力，进一步提升了人际交往能力和沟通表达能力。在项目化教学实施过程中，还将思政元素潜移默化地融入课堂的每个环节，引导学生形成积极的人生观和价值观。通过小组讨论，相互沟通合作，共同完成一项学习任务，从而培养学生的团队协作精神。在保养、调试与拆装工业机器人的每个细节中追求卓越，逐步培养学生的严谨细致、精益求精的大国工匠精神。通过客观公正的互评环节，锻炼学生诚实守信的品格。

4  结语

以生为本的教学理念为项目化教学改革指明了方向，信息技术的广泛应用为项目化教学铺平了道路。教学改革团队运用项目化教学方法，在《工业机器人机械维护》课程的教学中进行了有益探索。学生的学习任务明确，学习积极性高。通过课前自学、课中实践和课后拓展等环节的学习体验，不仅有效获取了工业机器人专业知识，提高了维护工业机器人技能水平，而且学生的方法能力、社会能力和职业素养得到了提升，学习效果明显改善。

参考文献：

[1]高美红.论项目教学法在机器人技术实训中的应用研究[J].职业，2009（11）：98.

[2]胡静，姜银浩.以“学生为中心”的项目化实践教学体系的改革[J].设计，2019（13）：106-108.

[3]易艳明，石婷.德国行动导向教学理论基础、组织模式与设计原则再分析[J].中国职业技术教育，2016（27）：57-65.