用项目任务引领工业机器人实操教学

蔡凌云

近年来，有关工业机器人应用方面的专业在各中职和高职院校如雨后春笋般出现。针对工业机器人课程如何教，怎样教，工作在教学一线的教师都在不断地学习、尝试、探索中。

项目教学法就是在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，都由学生自己负责。项目教学法最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”。

笔者通过两年的教学实践，采用以项目任务为载体，将教学内容与生活实际相结合，取得了一定教学效果。

下面以汽车挡风玻璃涂胶任务为例，简述项目任务的实施过程。

一、教材分析与处理

1.教材地位和作用

本课内容选机械工业出版社的《工业机器人实操与应用技巧》一书第2版的项目六之任务二掌握常用的RAPID编程指令中的工业机器人运动指令。本节课的任务难度适中，操作容易，效果明显。学好本节课既要用到前面所学的知识，又为后面的学习打下基础，在教材中起到很好的承上启下作用。

2.教材处理

项目六是ABB机器人程序编写实战，但是课本主要介绍了四种运动指令的含义及基本操作，缺少真正意义的应用实例。这些内容相对枯燥，容易降低学生的学习兴趣。于是，笔者对教学内容进行了处理：以实际的项目汽车挡风玻璃涂胶轨迹任务作为载体，将理论知识与生活实际有机结合。

二、学情分析及目标制定

本专业主要培养可以从事工业机器人的安装调试、应用与操作、维护与保养、销售与售后服务等一线工人。本课程要求学生懂得机器人的基本操作，学会常见工作站的示教编程及离线编程。

本节课的教学对象是中职机器人应用与维护专业二年级的学生。他们已经掌握了机器人操作的基本知识，并具备了一定的电工操作技能。他们喜操作，爱挑战，乐于接受新知识，对机器人操作感兴趣，但有时细心不够，考虑问题欠周全。

根据教学内容、学生情况以及中职机器人应用与维护专业人才培养方案，笔者确定了以下三维目标。

知识目标：掌握MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令格式、使用方法及区别。

能力目标：会使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令完成直线、圆弧等图形的绘制。

情感目标：在以小组为单位的教学活动中，体现竞争与合作;在编程过程中，培养学生认真、严谨的工作作风。

同时还把能正确使用MoveJ、MoveL、MoveC、MoveABSJ指令进行操作编程，绘制图形作为教学重点;把圆弧的绘制及圆弧与直线连接点的平滑过渡处理作为教学难点。

三、教法学法制定

本着以项目为载体、理论联系实际的教学理念，根据教学内容和学生特点，笔者采取了项目教学和理虚实（先理论教学，再虚拟仿真，最后动手实操）相结合的教学方法。在教学过程中，采取小班制教学，学生小组合作、自主探究。同时还使用了微信群、蓝墨云班课、希沃助手等信息化手段辅助教学。整个过程，教师是主导，学生是主体。

四、教学过程及教学素材使用

教学过程由课前、课中、课后三部分组成。

（一）课前：项目设置，离线仿真

1.教师公布任务，学生制定计划

教师利用微信群和云班课公布项目任务，用蓝墨云班课上传微课视频等学习资源。学习资源主要包括下面一些内容：

机器人的应用视频：①空调生产线上的机器人使用;②机器人配合机床加工操作视频;③纸箱生产线上机械人涂胶视频。这些视频的使用，主要为了让学生更好地了解机器人在工业生产中的作用，开阔学生的视野，提高学生对机器人操作的兴趣。涂胶视频则和本节课内容更加贴近，让学生先从视觉上了解机器人的涂胶走轨迹情况。

示教器操作使用视频：①虚拟示教器编程操作演示;②虚拟示教器仿真效果演示;③真实示教器编程操作演示;④示教点操作演示;⑤走矩形轨迹视频。通过这些视频的学习，学生容易掌握示教器的离线和在线编程方法，同时还可以学会如何示教点和走轨迹。

學生以小组为单位，制定项目计划。学生制定的计划大概分三步：①测量汽车挡风玻璃的尺寸;②按比例手工或电脑绘制挡风玻璃草图;③用仿真软件离线编程。

2.分组测量，明确任务

学生分组测量汽车挡风玻璃的尺寸，绘制挡风玻璃的草图，并上传至微信群。

通过微信群，师生互动，讨论挡风玻璃的图形特点。考虑到学生的基础和项目任务的难易程度，最终教师和学生共同确定本次教学的核心任务是：用机器人绘制圆角梯形轨迹。

3.离线编程，仿真绘图

任务明确后，学生根据之前的学习基础和云班课的微课视频，他们利用仿真软件完成圆角梯形的仿真绘图任务。并将绘图的结果和程序上传至云班课。

（二）课中：项目实施，完成任务

1.展示效果，区别不同

首先，教师先展示小组同学的仿真效果和编程语句，通过对比，让学生再次明确四种运动指令的区别及使用时的注意事项，强调重点。

2.动手操作，绘制图形

整个过程，组内同学相互合作，互相配合，同时学生还可以登录云班课查看学习资源。教师则通过巡堂，发现学生存在问题，或现场指导，或利用希沃助手拍照上传，为阶段性评讲积累素材。

3.阶段评价，指出问题

第一次绘制结束后，教师集中学生，进行阶段性评价，找出缺点和不足。问题主要集中在两个方面：①使用MoveL指令的学生，圆角半径设置不够合理，走线不够均匀;②使用MoveC指令的学生，圆弧和直线之间的连接不够连贯。这两点也是教学的难点。

4.讨论解决，突破难点，评优鼓励

针对各小组存在的问题，组内学生互相讨论，自主探究，或查看微课资源，或访问网络，寻找答案。小组学生再次操作，修改完善。因为有了对问题的关注、分析和想办法解决，他们第二次绘制的图形比第一次更加美观，线条更加均匀，圆弧和直线衔接连贯。通过评价，最终选出最优秀的小组，进行颁奖，鼓励学生。

5.连线专家，解疑答惑

整个实操过程中，学生讨论教学难点和突破教学难点花的时间最多。有部分同学对画线均匀和衔接连贯存在疑问，于是连线工作在一线的专家，针对挡风玻璃的涂胶工艺进行介绍。

通过连线，学生了解到：汽车挡风玻璃自动涂胶系统是个很复杂的系统，它包括自动传输系统、气动系统、供胶系统和机器人涂胶系统等。

学生还了解到：所有的涂胶，包括机器人涂胶都是有工艺要求的。在涂胶的过程中要求快速、一致、均匀，否则会出现涂胶不均匀现象。因此，用机器人模拟涂胶的时候，也希望他走轨迹的速度一致，粗细均匀。因为只有这样才能有效防止涂胶时的大头现象。

通过专家的介绍后，学生更加深刻地理解涂胶工艺的内涵，同时也理解了本节课攻克难点的必要性。

课尾，展示一块图形稍复杂的挡风玻璃，要求学生课后测量，并使用机器人按比例绘制涂胶轨迹，并将绘制的图形上传至云班课。

（三）课后：任务拓展，巩固提高

课尾的拓展任务是课堂的延伸。将本任务作为课后拓展，其目的在于进一步深化本节课的教学知识点。学生有了课堂的实践经验，再来完成拓展任务，这样更加有利于他们对知识点的理解和应用，同时也更有助于他们对教学的重难点的消化吸收和提高。

五、教学反思

首先，信息化手段的运用。信息化时代要想充分调动学生的学习积极性，离不开信息化手段的运用。

教师在教学过程中，利用蓝墨云班课上传各种学习资源，满足不同学生的个性化学习需求，突破了学习的时空限制，为学生学习提供方便。教师还可通过后台管理，及时掌握学生的学习情况，为课堂教学提供第一手資料。同时，蓝墨云班课也为教学评价提供了方便。

教师通过微信群和学生实时互动，拉近了师生间的时空距离。希沃助手为教师及时采集学生绘图情况，为教师评讲提供准确而及时的素材，让教师在评价时有的放矢。学生在仿真软件中离线编程，为实际操作积累经验，有效减少实际操作中安全事故的发生。

其次，教学效果。本节课将理论和实际相结合，用项目任务引领学生去尝试、实践、探索，有效突出了学生的主体地位，激发了学生的学习兴趣和热情，提高了学生动手操作能力。由于项目任务的难易程度适中，既承载了教材的知识点，又为学生完美绘制图形设置了障碍。当他们通过自己的努力想办法去跨越障碍，绘制出自己满意的图形时，他们收获的不仅是成功后的喜悦和快感，更有自我价值的实现和职业素养的提升。

责任编辑何丽华