基于云课堂的机器人工装系统设计交互式信息化教学方法的研究

龚俭龙　江美霞

[摘           要]  机器人工装系统设计是工业机器人技术专业的核心课程，是一门理论与实践紧密结合、实践性很强的学科专业课程。探究基于智慧职教云课堂的交互式信息化教学方法，以手机作为教与学的纽带，构建交互式教学的新模式。一方面可以协助教师完成教学设计，获得教学反馈;另一方面正确引导学生在课堂上使用手机，可以提高学生学习的积极性，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，养成自主学习的好习惯，实现师生的共赢。

[关    键   词]  工业机器人;工装;云课堂;交互式;信息化

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）17-0122-02

一、教学研究背景

机器人工装系统设计是工业机器人技术专业学生必修的专业核心课，也是一门理论与实践紧密结合、实践性很强的学科专业课程，它对该专业学生后续课程的学习及今后就业有着非常重要的作用。

随着科学技术的不断发展，智能手机已逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。智能手机的普及给人们的生活带来了极大的便利，但同时也给当代大学生带来了新的问题，如不少大学生在课堂上成了“低头族”，沉迷于手机游戏、短视频等，这对高校教师课堂的教学形成了极大的干扰和挑战。有学校和教师提议禁止学生带手机进入课堂，甚至在教室专门设置存放手机的手机袋，每次上课前学生都需上交手机，上机机房关闭外网等，但这一系列措施的效果都不是很理想。现阶段手机和上机操作普遍出现在大学课堂，如何利用手机和电脑更加高效地学习成为高校亟待解决的问题。本文通过云课堂信息化教学，在机器人工装系统设计课程的实际教学中利用手机、电脑、在线平台、抖音视频等信息化方式充分调动学生的积极性，使学生主动参与到课堂学习中，在课堂教学中主动发现知识、分析问题、解决问题，将学习的主动权从教师转移给学生，教师作为课堂的辅助者、引导者，这样可以达到更好的教学效果。

二、教学现状

随着新型产业的不断发展，学校大量开设新兴科目，导致专业核心必修科目课时量减少。广东交通职业技术学院的机器人工装系统设计作为工业机器人技术专业的必修课，课程内容涉及范围广，包括理论课程、上机训练课程和实操训练课程，模块与模块的衔接性较差，课时少会严重影响教学节奏。现阶段我校对这种偏理论课程的教学主要采用比较传统的讲授法、问题法以及“填鸭式”的练习结合方法。这些传统教学法往往会忽视学生的主体地位，仅把学生看成是一个外部刺激的接收器，没有意识到学生是一个有独立思考能力、有创造性的人。另外，由于机器人工装系统设计课程涉及上机训练和实操训练，但我校实训设备相对紧缺，例如常规的机器人工装夹具拆装介绍多数都会通过讲授法和观看视频的方式呈现给学生，导致学生知识面狭窄、动手操作力相对较差。根据笔者多年的教学经验，现有的教学应该将学习的主动权从教师转移给学生，正确引导学生在课堂上使用手机和电脑，提高学生学习的积极性，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，养成自主学习的好习惯，实现师生的共赢。

三、教学组织与实施

（一）确定课程教学目标

机器人工装系统设计课程要求学生通过学习工业机器人技术，工装系统设计、安装、调试，夹具技术基本知识和三维软件制图，从而具备机器人工装系统设计的开发能力，同时具备良好的职业道德和爱岗敬业、吃苦耐劳、精益求精等职业素养，在学习中更加突出实用性，突出与生产实际相结合，与生产技术岗位对人才的需求相结合，提高学生实践动手能力。

（二）建立课程交互式信息化教学内容

现在很多高校都在开展精品课程、金课、慕课等建设，他们所采用微课授课形式多样，质量参差不齐，但基本都采用一个知识点从头到尾的讲解，基本没有人机之间的互动环节。在微课视频中嵌入学生互动的环节，如视频学习中添加一个测验或者问题等，如在讲解外夹持式机械手时，加入一个对应知识点的解答，只有当学生回答问题后才可进行下一步的学习。而学生的“问题解答”环节，教师可以通過后台进行查看，及时掌握学生学习情况，达到人机交互、师生交互的目的。

笔者对该课程中的重难点进行梳理，将重难点制作成微课，在常规视频中利用Adobe Captivate、VKPad.com、Camtaia Studio等技术在微课教学中增加多媒体交互、嵌入试题、测验、问题等，从而提升学生学习的兴趣。交互式微课教学主要体现在微课视频的测验互动上，只有完成了测验才能进行下一步知识点的学习。为了更好地实施教学，本课程还配置工业机器人工装夹具实训室和产品设计创新工作坊，实训室里面有机器人工装夹具、三维制图软件和机器人工作仿真平台，可供学生完成实训项目以及本课程相关的各类职业技能大赛。

（三）构建基于云课堂的交互式信息化教学方法

在传统教学模式下，教师通过课前备课、课上讲课、课上提问、作业布置、作业批改五个步骤与学生课前预习、课上听课、问题回答、作业完成四个步骤形成一个过程系统，二者之间的沟通交流有限。基于云课堂的交互式信息化教学方法如下图所示。基于云课堂的交互式信息化教学，提出了交互式教学“5步法”，分别是课前、课端、课中、课尾、课后，每部分都有一个关键字与之对应。

课前——抛，即抛出问题，将本次课的知识点划分为几个模块，对应每个模块设置一个问题，通过云课堂App提前发布给学生，学生可以通过课本预习、网络搜索等途径寻找问题答案的同时在微信群、QQ群与其他同学一起讨论，在这个过程中，学生已经对本次课的内容有一个大概的认识。

课端——导，即情境导入，在云课堂课中的前五分钟通过播放学生非常喜欢的相关知识点视频，引出我们这节课的主要知识点，激发学生的学习兴趣。

课中——析，即解析新知，也就是本次课最主要的环节，通过云课堂中小组讨论的方式进行某知识点的讨论和投票，并通过小组汇报的方式展示设计思路。教师结合小组汇报的情况，并完成课前设置的几个问题，从而引导本次课知识点的讲解。

课尾——动，即动手实操，在本单元的最后设置了实操训练环节，例如在课中由教师在电脑上先演示机器人工装夹具中利用三维建模软件设计的基本操作步骤，在演示的同时使用屏幕录像将教师的操作过程录制成视频，课后上传到云课堂对应的知识点讲解处，这样学生在课后用软件进行设计以及实验仿真遇到问题时可以通过观看视频的方式解决。

课后——练，即以练为主，教师通过云课堂在线发布课后理论测试题和课后实战项目拓展，同时会将本次课的教学内容相关的课后复习资料上传至本课程对应的知识点存放处，学生通过自己账号登录云课堂下载本课程章节的复习资料并在线完成课后作业。

该云课堂交互式信息化教学实现了传统课堂的翻转，师生之间的交流互动更加丰富。

四、基于云课堂的交互式信息化教学方法的思考

该云课堂的交互式信息化教学方法是基于学生要掌握的实际工作需求而设计的，以项目引领，激发学生的学习兴趣为目的。在教学设计过程中，面向专业产业，分析典型工作任务，归纳工作领域并转化为学习领域。在课程的实施过程中以问题导入和问题解答进行交互式教学，课前以提出问题引导学生预习，课上教师解答问题，引导讲解知识点，使学生在整个教学过程中都带着问题在学习和讨论，让学生的学习有目的性，更易加深学生对知识点的理解。大量使用了移动端信息化手段，这是因为手机在学生的日常生活中所处的位置越来越重要，因此有效利用手机，让它不仅仅是学生娱乐的工具而成为真正学习的工具成为本教学设计的一个重点。该教学方法实施的效果也表明相比传统的学校网络教学平台，学生更愿意使用更接地气的手机App，当然在实施过程中仍然有一些问题需要以后探索改进。

后续改革思路可以从以下三个方面入手：教学内容需以社会需求为导向，构建基础性和实用性课程内容;教学设计需积极融入信息化教学手段，提高课堂效率;教师需积极参加企业实践，提升自身专业技能。

在信息化快速发展的背景下，本文从机器人工装系统设计课程的交互式信息化教学研究入手，提出了一种基于智慧职教云课堂的交互式信息化教学方法，即教学“5步法”，并以手机作为教与学的纽带，构建交互式教学新模式。该教学方式一方面可以协助教师完成教学设计，获得教学反馈;另一方面可以正确引导学生在课堂上使用手机，提高学生学习的积极性，引导学生发现问题、分析问题、解决问题，养成自主学习的好习惯，实现师生的共赢。

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编辑 原琳娜

①基金项目：2019年广东省高职教育机械制造类专业教学指导委员会教改项目（粤高职机械制造教指委函[2019]4号）;广东交通职业技术学院教研課题（项目编号：2019JG0013）;广东交通职业技术学院2019年在线课程《机器人工装系统设计》（项目编号：ZC-AB-05-07-137K）;广东交通职业技术学一院一坊项目（项目编号：ZC-AB-05-1001-56）。

作者简介：龚俭龙（1988—），男，工程师，硕士，主要从事工业机器人教学、实训及科研。