网络教学模式下工业机器人专业远程教学实践

吕科东，阎玉梅，张冬柏

(天津市仪表无线电工业学校，天津 300350)

一、引言

伴随着网络技术和虚拟现实技术的发展，利用远程教育技术获得不同技能的学习方式已开始成为教育的一种事实趋势，“互联网+”教育模式也逐渐出现在大众教育的面前，比如微课、慕课、网络课程、视频公开课等形式的在线学习方式，完全摆脱了时间和空间的限制。

在特殊的2020年，受到新型冠状病毒疫情的影响，全国学校延期开学，为了响应教育部“停课不停学”的教育要求，各级各类学校都开展了各种形式的网络教学。

针对工科专业，尤其是职业院校中的实训课，在远程教学中存在很多问题。一是远程教育演示环节有限，导致很多动手操作的教学环节难以实现。二是教师与学生的互动性效果较差。三是学生的学习兴趣更多的集中到远程教学的模式上，较差的互动效果，学生的学习兴趣不浓。四是学生的自觉性难以把控。

由于网络授课是临时促成的，对于学校、教师、学生都面临着共同的挑战，需要学校、教师、学生等各个方面共同努力，在完成教学的基础上，最大限度满足学校、教师、学生各个方面的合作与接触。针对网络教学存在的问题，一是采用动画演示，学生模式操作来提高学生的动手能力和对操作的思考能力，二是采用视频和语音共同传输的方式，提高教师与学生之间的互动，三是采取新型的教学课件、动画设计，提高学生的学习兴趣。四是采取家长、学校、班主任共同合作的方式，督促学生学习。

通过一段时间的教学，学生能很快适应新形势下的远程教学模式，达到了停课不停学的教学目的，新型的教育模式也提高了学生的学习主动性，取得了良好的教学效果。

二、远程教学存在的主要问题

1.远程教学难以实现实训环节

实训课重在培养学生的操作能力和动手能力。在实训室，学生利用实训设备完成任务，锻炼自己的动手操作技能。然而，远程教学中，教师和学生中间隔着网络，教师的操作演示受限于设备和网络情况，同时学生也没有实训设备，也难以进行动手操作。

2.远程教学互动性较差

远程教学通过互联网的方式进行交流，不是大家熟悉的在教室里的交流。一般情况下，面对面的交流，教师能很好地感知到学生的情绪变化，知道学生对于该部分知识点的学习情况。但是对于网络交流，由于网络的原因，淡化了情感上的交流，教师不能很好地感知学生的学习情况。在提问环节，点名方式也发生了变化，一般情况下，点名字就可以了，但是在远程教学中，学生需要开麦，不仅时间上有延迟，对于学生回答问题也存在一定的紧张情绪。

3.学生学习兴趣不浓厚

学生学习兴趣不浓厚，主要表现在对网络教学这种方式的不适应。网络教学相对于课堂学习，最大的区别在于方便学生自学，并且可以自定步调，这样就使得无法在学校进行学习的人或者学有余力的学生都可以在业余时间进行学习，也就是说，二者面向的对象是不同的。学生的学习氛围很重要，所以如果个人自制能力不强或者领悟能力有限的话，在线学习的效果往往会弱于课堂学习。

4.学生的学习自觉性难以把控

对于中职学生，学习意志力比较薄弱，平时难以对自己进行有效的管理，在平时上课会出现注意力不集中，平时也不能主动学习。尤其是对于现在的网络教学，学生从心理上感觉不到老师的存在，网络上课出现走神，不听讲的情况更加严重。对于课后作业，现在采用的方式都是网络上传的方式，对于一部分学生不能独立完成自己的作业，因为作业在网络上传的过程中，他们看到了其他同学完成的作业，在网络上通过拷贝的方式直接把别人的作业作为自己的作业，自己就可以不用写作业。

三、远程教学中的问题的解决办法

1.通过各种形式的动画演示，提高学生对动手能力的理解

远程教学难以实现实训环节，无法实现对动手能力的培养，但是我们可以通过动画演示、视频播放的方式，从视觉上给学生冲击，让他们先感受到动手能力的重要性。在采用动画的方式上，在完成要求的教学任务的前提下，适当的加入一部分学生感兴趣的动画方式，从视觉上让学生感受动手能力的魅力，教师在讲解的时候，也增加生动形象的动手操作讲解，等到学校复课，到实训室训练，基本上可以实现理论到实训的无缝衔接。

2.视频和语音共同传输增强师生互动

为了增强学生的互动，可以采用学生提出问题的方式。在网络授课的过程中，可以采用视频播放机器人的动画，同时教师进行讲解。在讲解的过程中，根据机器人的动作进行理论知识的讲解，讲解完成后，让学生提出问题，增强学生对机器人的感性认识，也加强了师生互动。

3.新型的教学课件吸引学生的学习兴趣

传统的教学课件就是PPT展示动画，在机器人专业的授课过程中，采用RobotStudio离线编程软件展示机器人的动作。从机器人的动画出发，从不同侧面展示机器人技术给社会带来的变革，让学生提高对机器人的兴趣。

4.家长、学校、班主任共同合作促进学生学习

采用多元化的交流方式，加强家长的引导作用，学生在家学习接触最多的人就是家长，让家长也参与到学生学习的监督工作；提升学校对学生的影响，在这个特殊的时期，学校加强对学生的心理辅导及举办一些线上活动，让学生在学习之余能够感受到学校的温暖；加强班主任对学生辅导工作，班主任及时与学生进行沟通，遇到问题及时解决，帮助学生建立良好的学习态度和学习观念。家长、学校、班主任这三者之间就应该形成教育合力，使教学效果提升到一个新的高度，家长关注学生的学习状态，学校引导学生参加活动，班主任帮助学生建立良好的学习态度和学习观念，只有加强家长、学校、班主任这三者之间的沟通交流，才能有助于促进学生学习。

四、工业机器人专业教学策略

为了让学生快速适应网络教学和掌握基本技能，在工业机器人专业的教学过程中，采用虚拟现实、动画演示、人机交互等技术帮助学生沉浸在真实的实训环境，同时家长、学校、班主任三力合一共同促进学生学习。

在远程教学过程中，知识的讲授、成绩的评价均采用互联网的模式。对于教师和学生来说，是他们第一次接触远程教学，对于教师而言，受限于硬件、交互方式等，不能很好的把技能传授给学生；对于学生而言，受限于交互方式、技能学习方式等，不能很好的理解老师讲授的技能知识。为了更好地支持远程教学，让更多的学生理解技能要素，制定了明确的教学策略，以工业机器人编程软件教学为例，把该课程分解成7个项目，每一个项目都是为了配合远程教学。工业机器人编程软件课程的项目分类如下：

项目一 初识离线编程软件RobotStudio(任务4个：RobotStudio认知、RobotStudio安装、创建工作站文件、RobotStudio界面认知)；项目二 创建机器人仿真工作站(任务3个：机器人属性设置、工具的创建与设置、机械装置的创建与设置)；项目三 创建工作站要素(任务3个：工业机器人工作站的布局任务、创建工业机器人系统、构建动作模型)；项目四 以Smart组件创建工作站动态效果(任务4个：机器人使用工具的安装、机器人物料块的拾取与放置、机器人物料块在料井内的下落动作、实现气缸对物料块的推送)；项目五 仿真工作站软件、硬件仿真(任务2个：工作站逻辑的设置、程序的编辑)；项目六 工作站离线轨迹编程实例(任务2个：以汉字书写轨迹的编程为例子、以机器人工作台轨迹的编程为例子)；项目七 焊接作业编程实例(任务2个：创建焊接工作站基础要素、工件的焊接轨迹编程)。

可以说，离线编程软件RobotStudio中的任务一和任务二是最重要的，也是学生在没有硬件的前提下去理解软件仿真，这也是远程教学过程中，学生理解和学习最困难的两部分内容。至关重要的是，学生在前两周的学习中，需要理解和掌握离线编程软件RobotStudio的基础内容和仿真思维，以便为后面的项目学习打下良好的基础。由于学生与教师的交流仅仅局限于网络，学生对于网络使用的熟练程度、对远程教学的适应程度都会影响到学生对于技能的学习。对于职业教育中的学生，他们来自不同的家庭和环境背景，这些对学生掌握技能也有非常大的影响。另外一个挑战是远程教学教师不能与学生面对面交流，因此不能使用正常的肢体语言和非正式提问。为了帮助学生克服这些问题，我们为他们提供了各种各样的材料，涵盖了非常基本的主题，包括：项目教学过程中都是以视频形式呈现的，结合各种形式的动画，配合新型的教学课件提高学生的学习兴趣，这是非常有效的，因为学生可以通过视频反复学习，提高学生的动手能力。采用多种形式的授课平台，通过一系列视频讲授与学生进行互动，在讲授的过程中，学生可以通过语音等方式与教师交流，在授课之后，学生可以通过平台留言等方式与教师交流，在交流的过程中，学生可以提出自己的想法，教师给出建议，让学生在思考中学习。在讲授项目六、项目七时，教师先对学生进行指导，让他们对这些项目有了一个基本了解之后，让学生积极的参与到项目实施的方法上，同时教师也能在最大程度上协助他们完成项目的实施，确保所有的学生都能学习到项目的核心思想。

五、总结

本文介绍了网络教学模式下工业机器人专业课程远程教学实践。在这样一个特殊时期，为保证教学进度和教学质量，工业机器人专业课程采用远程教学。针对远程教学模式，由于工业机器人专业实践性强的特点，网络教学不能完全满足实践教学的需求。针对远程教学难以实现实训环节、远程教学互动性较差、学生学习兴趣不浓厚、学生的学习自觉性难以把控等问题，通过各种形式的动画提高学生的动手能力、视频和语音共同传输增强师生互动、新型的教学课件提高学生地学习兴趣、家长、学校、班主任共同合作促进学生学习等措施，通过一段时间的教学，学生能很快的适应新形势下的远程教学模式，达到了停课不停学的教学目的，新型的教育模式也提高了学生的学习主动性，取得了良好的教学效果。