项目导向教学法在工业机器人技术课程中的应用

摘    要： 工业机器人技术是一门专业性和实用性非常强的课程，目前主要教学模式偏重理论讲授，实践操作教學所占比例较少。本文提出工业机器人技术课程中应用项目导向教学法，学生在完成相应项目任务过程中学习知识和技能。项目导向教学法将理论知识融合于实践，以学生为中心，有助于培养学生积极性，提高实际动手能力。

关键词： 项目导向教学法    工业机器人技术    主动性

一、引言

目前工业机器人制造技术已经成为一个国家制造业水平高低的标志，工业机器人几乎用于生产制造各个领域。随着国家人力资源成本上升，机器人在企业中的应用优势越来越凸显。企业对掌握工业机器人技术的技能型人才的需求越来越大，当然对工业机器人技术人才的要求越来越高。工业机器人技术是一门涉及多学科知识同时是实践性很强的专业课程。高职院校该课程的教学目标是：以工业机器人实验室的设备实际案例为切入点，以传动机构、电动机工作基本原理为基础，以PLC控制技术和通讯技术为重点，学习掌握工业机器人保养、维修与操作基本技术。纯理论教学模式已不适应社会和技术需要。采用项目导向教学方法，有利于工业机器人技术人才培养。项目导向教学方法指教师按教学目标设计出相应的项目，通过对每个项目“教学做一体”化的学习和实训，提高学生学习主动性和积极性，从而达到人才培养目的[1]。

二、工业机器人技术课程教学现状

工业机器人技术课程是高职自动化专业一门主干课程，这门课程学习的主要内容有：机器人的机械结构、传感器在机器人上的应用、机器人的驱动系统、机器人的控制系统、机器人的编程语言及机器人的应用。教材不同，内容虽然有所变化但基本内容大致相同。这些内容有个最大特点就是理论性非常强。职业院校培养工业机器人技术人才的目标是：掌握工业机器人的保养、维修与操作基本技术。从这个目标来看，要求实践性课程环节较多，与学习内容理论性相矛盾。在这种矛盾的情况下，理论课程比较抽象，同时单纯理论学习往往不能让学生将所学知识与实践联想起来，如虽然学习了传感器方面的知识，但是不知道传感器如何在机器人上应用，更不能举一反三。同时学生被动地接受理论知识，缺乏主动性，这种情况下容易产生厌学情绪。工业机器人技术涉及多门学科知识，需要学生主动学习相关知识，综合运用。就算开设一些验证性实验课程，不能发挥学生开创性思维，激发学生学习兴趣。实验课上，实验机理固定单一，且实验模式刻板，学生只需按照实验指导书上的步骤即可完成实验，未能为学生预留出思考空间，机器人的系统控制、编程语言的应用、机器人的驱动等细节无法深入学习。

三、项目导向教学法设计要点

（一）依据教学目标，设置项目任务。

设定好教学项目中的任务，教师起非常重要的作用。设定教学项目任务之前教师要深入研究与课程相关的需要运用理论知识或者实践知识解决的各种问题，同时要结合学生现有理论和实践知识水平。把教学任务设计好以后，合理安排教学计划，学习任务可以书面形式下发给学生。

（二）制订实施项目任务的具体计划。

由于学生爱好、兴趣和技能知识水平不同，实施计划的设置需要根据学生实际水平。具体计划可以分为多个部分：基础部分、提高部分、发挥部分等，以适应不同水平层次学生完成相应的任务难度与工作量要合理设置，任务工作量过大远远超出学生能力，学生难以完成。任务工作量过小，学生提前完成，未能很好掌握相关知识点。

实施过程计划中可以列明需要哪些知识，查阅哪些手册;实施过程计划中还要写明是个人完成还是团体完成，如果是团体完成，明确小组成员及职责;同时项目实施计划时间的安排表不能少。

（三）项目实施。

在项目实施过程中，教学阶段是教师、学生、设备互动阶段，也是老师边讲解边操作，学生边听讲边操作设备。在学生实做阶段，要发挥学生积极主动性，根据任务要求及时间安排完成，以实现“教学做”一体的教学模式。

（四）项目评估。

对于教学项目的完成要及时评估和总结，也可以说是反馈。这个过程中包括考核、实训总结、作业等。

在任务评估过程中，任务评估标准表的制定很重要，要按教学目标的知识点和技能点细化，列出评分考核点。其中评分可以分为自我评分、同学互评、教师评分，评分比例可以根据具体项目不同设计。自我评分有助于学生认识自身优点和不足;同学互评可以促使学生互相学习，学习他人长处，同时在交流中进步、成长;教师评价主要是对任务知识点和技能点进行强化与总结。

四、工业机器人技术项目导向教学法设计

下面以“模块化机器人与工业机器人的认识”项目为例，讲述工业机器人技术课程教学中如何应用项目导向实施教学。

（一）依据教学目标，设置项目任务。

教学目标是了解什么是机器人，了解机器人发展现状与发展趋势;掌握机器人的整体结构;掌握机器人的相关参数。这些教学目标就是本项目的任务。

（二）制订实施项目任务的具体计划。

制订具体计划，查阅非常多的相关资料。对机器人的由来发展趋势及结构等资料要尽量多地收集。

通过对搜集资料分类、整理，对比较新知识点、技能点在制订计划过程中需要注意问题的导入和时间的分配，让学生在整体上对任务设计有所了解，计划的设定就是任务执行思路。

（三）项目实施。

在项目实施过程中，教学阶段是教师、学生、设备互动阶段，也是老师边讲解边操作，学生边听讲边操作设备。在学生实做阶段，要发挥学生积极主动性，根据任务要求及时间安排完成，以实现“教学做”一体的教学模式。整个过程中，教师起着协同作用。任务实施要调动学生积极性，所以要多设置问题，非技术问题可以不具体。如针对项目任务：了解什么是机器人？

对于这个任务可以让同学们分组讨论，讨论结果可以书面形式写下来作为小组项目执行成果。也可以就讨论结果让小组推荐一人表述。锻炼同学们的协调组织能力及表达能力成为项目中的一个任务。

对于具体问题，如机器人的整体结构是什么样子的？可以根据实训室里的设备参考搜集的资料完成。在完成具体问题过程中老师起引领作用。

（四）对项目任务实施进行评估。

当一个教学项目完成时，要及时评估和总结，也可以说是反馈。这个过程中包括实训总结、作业考核等。

其中任务考核针对不同项目考核标准及考核手段可以灵活多样。对项目完成情况的评价可以作为成绩考核标准。如对一个项目设置总分数为100分，学生自己、同学之间、教师对学生都可以进行评分。

其中评分可以分为：自我评分、同学互评、教师评分，评分比例根据具体项目不同设计。自我评分有助于学生认识自身优点和不足：同学互评可以促使学生互相学习，学习他人長处，同时在交流中进步、成长;教师评价主要是对任务知识点和技能点进行强化与总结。

在任务评估过程中，任务评估标准表的制定也很重要，按教学目标的知识点和技能点进行细化，列出评分考核点（见下表）。

表    完成任务评分表

在对“模块化机器人与工业机器人的认识”项目任务的评估中，总分是百分制，机器人的认识占20分，发展趋势论述占20分，机器人的整体结构占30分，参数认知占30分。任务评价栏让学生和教师对任务进行点评，写出对任务的评价。可以在表中填写评分细节，哪些地方失分，进一步改正措施是什么等。

五、结语

项目导向教学法在工业机器人技术课程中的应用，能让学生在完成任务的过程中学习新技能、新知识。任务实施是以学生为中心，学生作为主要参与者，让学生主动学习、探究、分析、完成任务，发挥创新思维，提高学习主动性。当学生看着自己完成的任务作品时，会产生成就感，有利于提高学生的学习兴趣，形成良性循环[3]。

参考文献：

[1]邵长春.弧焊机器人和变位机的耦合与解耦分析.广西科技大学，2013-07-01.

[2]陈瑜.项目式教学法之我见.时代教育，2012.12.

[3]李水明.任务驱动教学法在传感器技术课程的应用.教育界，2015-04.

基金项目：2015年柳州铁道职业技术学院立项课题《模块化机器人实训设备在教学中的应用研究与实践》（合同编号：2015-B10）。