“工业机器人操作与编程”一体化教学改革与实践

周冬妮 王睫

摘 要：文章根据社会发展的现状和趋势，结合近年教学改革要求、发展趋势、学院实训条件及这几个学期教学实践经验，将“工业机器人操作与编程”这门课程进行一体化教学改革，包括教学方式、教材讲义，并进行一体化教学的初步实践，以便总结经验加以改进。

关键词：工业机器人;一体化;教学改革

中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 收稿日期：2018-10-15

基金项目：2018年福建电力职业技术学院科研项目“工业机器人操作与编程一体化教学改革与实践”（2018XM023）。

作者简介：周冬妮（1982—），女，福建泉州人，讲师，本科，研究方向：机电一体化。

我国已经成为世界的制造业中心，国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期。沿海的众多制造企业由于用工成本不断提高，用工荒日益凸显，工业机器人逐步走进公众的视野，加上国家在机器人产业政策上给予倾斜和支持，用机器人技术改造传统产业，是提高企业的市场竞争力的有效方法之一。

工业机器人是一门综合学科，学生学习需要多学科的基础。之前的课程设置为单纯的实践，缺乏相关的理论指导。而工业机器人的理论课程对于高职学生来说较为枯燥，因此，对“工业机器人应用”这门课程进行一体化教学改革势在必行。近年来，我国有不少职业院校已开设机器人相关专业，或者开设相关课程，但设立的时间并不长，或缺乏相应的师资，或缺少实训设施，或教师缺少相关的教学经验，且为了符合高职院校的教学特点，将这门课程进行一体化教学，是十分必要也将会是十分有效的。

一、教学现状及存在问题

考虑到高职教育“必需、够用”的特点和要求，课程设置的初衷是直接以实训课程的形式开展，以方便学生更快地掌握技能。这种形式下，学生是能较快掌握基本操作的，但由于缺少理论支持，想要进一步提升有较大困难。同时，因为没有足够的基础知识打底，且实践练习时间明显不足，这就造成了理论和实践都没有掌握好。

目前，教材采用的是與实训设备配套的教材，采用项目式驱动，内容与编写都不错，但在实际使用过程中，由于条件所限，并不能充分发挥教材的作用，需要对部分内容进行删减，而其他的需要另做补充。

二、一体化教学的整体设计

本课程按照“以技能训练为本位，以企业实际典型工作任务为主线，以实际生产设备为载体”的总体设计要求进行教学设计，以培养工业机器人设备操作、编程、维护的技能为目标，围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，采用理实一体化，既体现了工作任务与知识的紧密性，又突出了实践性教学重要性。课程一共设计了三个大项目的教学环节：认识工业机器人、搬运编程与操作、码垛编程与操作，每个项目里面又分为若干个任务内容，任务难度逐渐增加，将学生需要掌握的理论与技能知识融入其中，并与生产实际相结合，保证了教学内容的针对性和实用性。

三、一体化教学条件保障

（1）一体化实训中心。为了更好地推进一体化教学的开展，目前福建电力职业技术学院（以下简称我校）已在清源实训基地建成工业机器人一体化实训中心。实训中心拥有华中数控HSR-JR612工业机器人5台及相关的用于维修维护的配件、钳工工作台、工具箱等，同时将可容纳40人进行教学的多媒体教室建设在设备区旁，方便一体化教学的实施。后续将根据课程建设情况再进一步完善实训室建设。学校计划将多媒体教室进一步改进，建设为多媒体机房形式，每个位置增添电脑，并采购软件，方便后续离线编程及仿真的学习。

（2）教材与讲义。 现有理论教材是《工业机器人操作与编程》，邢美峰主编，电子工业出版社出版。教材与设备有关，但是针对的型号不同，所以我们借鉴现有教材及设备的使用说明和维护维修手册，结合之前的教学经验，重新编写《工业机器人技术应用一体化教材》。教材结合现代高等职业教育理念，充分对现代学生的学情进行分析，本着“必需、够用”的原则，淡化知识讲授，强化兴趣培养，注重工程应用和“带着问题进行学习”的指导思想，强调“教学做一体化”的教学模式。教材的整体框架和内容都是按照现在能够开展的所有项目编写的，由浅入深，由易到难，更容易被学生接受。

（3）信息化教学资源。工业机器人一体化实训中心的多媒体教室配备有与实训设备相关的微课资源，可以方便学生的学习使用。在分组教学时，不操作设备的学生可以通过微课学习巩固相关知识。

四、一体化教学组织与实施

（1）学时安排。根据以往其他课程一体化教学实施的经验，学校有两种课程安排方式。一种是每周安排一天，每天上足6节课，或者4节课连排，一周两天;另一种是按照实训环节那样集中安排在两周内进行。两种方法各有利弊，经过综合考虑，选择集中安排在两周内进行，这样教学过程更加连贯，学生能够更好地投入学习。

（2）组织形式。在“教学做”一体化教学过程中，我们以任务为驱动，以工作团队的形式，把学生分成若干小组（初步定为3人一组），每个小组产生一个组长，由组长统筹协调，小组成员分工协作完成工作任务。这样不仅可以锻炼学生通过自主学习、协作学习的方式掌握课程必备的理论知识和技能，也能提高学生团队协作能力和分析、解决问题的能力，从而进一步培养学生的创新意识。

（3）实施方案。先对学生进行分组，3人一组，个别4人一组，设有组长一人。主要是方便在操作过程中，可以一人操作时，另两人在旁边观摩并互相学习。每组人数如果较多，一则存在较大安全隐患，二则不方便其他学生的观摩学习。教学过程则按照任务内容进行，本着“必须够用”的原则，只针对任务实施需要，讲解必备的理论知识，然后演示整个技能操作过程，并在操作过程中穿插讲解，在技能操作学习过程中加深对理论知识的理解。由于每个班级学生较多，授课教师需要分多次进行技能操作演示，一般至少需要3～4次。在学生练习过程中，指导老师必须在旁边指导及监护。其他学生则可以选择在休息区自学、观看微课，或者在旁观摩同学操作，互相学习，互相监督。

（4）考核方式。本课程主要采用基于能力的过程考核方式。在课程行进过程中，学生本人、小组组长、指导老师根据学生平常教学过程中任务完成情况进行考核打分，分别占10%、20%、70%，若任务未完成则不能通过，即没有掌握相应能力。每完成一项任务将视教学进度进行验收并考核，过程和考核比例分别占70%和30%。

在这门课程开课之初，我们就在不断地探寻合适的教学方法，从一开始只设置为实训课程，到增设理论课程，再到一体化教学改革。这学期有两个班级按一体化教学的方式进行教学活动，对比按实训方式开展或者按理论课程教学方式开展的班级，学生对这门课程的接受能力和学习兴趣，随着教学方式的不断改进有明显提升，学习效果也有明显的改善。

当然，由于时间及课程安排所限，一体化教学的效果还需要更多的班级实施后才能最终展现，但初步的效果已经向好。接下来，我们需要根据一体化实施过程中存在的一些问题，比如，工位不足、项目较少、任务单一等进行逐一改进，并不断提升教师自身的业务水平，以更好地为教学服务，培养出符合社会发展特点、适合生产实际需求的人才。

参考文献：

[1]吴 放.基于工作过程的工业机器人技术信息化教学的探索[J].信息周刊，2018（6）.

[2]黎 萍，刘保军，于楚泓.《工业机器人技术》课程教学改革[J].教育教学论坛，2018（25）.