《工业机器人现场编程》课程教学研究与实践

李光

摘 要：本文通过对教师、学生和设备三方现状分析，以码垛、搬运等典型工作站系统为载体，研究《工业机器人现场编程》课堂教学方式改革和考核方式改革。提高了学生上课积极性，增强了学生专业技能。

关键词：现场编程;课程教学改革;考核方式

普通高等职业教育以教学为中心，课堂是关键，质量是生命线[1]。课堂教学是高等职业教育最基本的形式，其效果好坏对高职教学质量起着决定性的作用。然而，在实际教学过程中，往往存在重教学结果，而轻教学过程的现象，这是当前各高职院校教育教学工作过程中经常存在的问题[2]。因此，对课堂质量的有效监控与优化成为各高校面临的一个重要课题，《工业机器人現场编程》教学质量的提高迫在眉睫。

一、课堂普遍现状分析

《工业机器人现场编程》课程对工业机器人技术专业学生专业能力的培养具有极其重要的作用[3-4]。现阶段《工业机器人现场编程》课程教学存在如下问题：

（一）教师方面

（1）部分教师从高校毕业后直接进入课堂传授知识，自身缺乏实际的操作经验，较注重知识的传授，轻技能的培养。（2）传统的课堂教学大多是以教师为主导，学生被动的接受知识，这种教学方式存在的主要问题是不能很好地发挥学生的主体作用。（3）对于《工业机器人现场编程》课程来说，一切都很新，且对于其他高职或者本科院校来说，优质的教学内容和方法并不多，现有的教学资源匮乏，因此教师也是摸着石头过河，在实践中慢慢的出经验。

（二）学生方面

职业院校学生大多还未及时建立起学习目标。因此，导致学生学习缺乏主动性，对未来就业方向不明确，厌学玩游戏现象普遍[4]。特别是疫情期间网上授课对于学生的自觉性要求就更高了。

（三）设备方面

由于工业机器人造价高，尽管各校为了提高学生动手能力，购买相关教学设备，但是依然有限，再加上每班学生人数多，且上课课时有限，每位学生操作工业机器人的时间不能保证，导致学生积极性下降。

针对以上问题，为提高教学效果，从课堂教学方式及考核方式上对该课程进行了教学改革。

二、课堂教学方式改革

（1）采用小班教学。因为教学设备有限，为充分利用工业机器人基础教学工作站教学设备资源，从而保证每位学生的实操时间，本门课程采用了小班教学的方式。一个班四十多个学生，拆分成两组分开上实操课，每组上课时每个工作站将分配5至6名学生，这样既保证了学生操作时间，也便于老师逐个指导学生。

（2）采用项目化教学方法。本课程依照教学设备将整个课程项目分为14个项目，其中KUKA8个项目，ABB6个项目，其具体安排见下表。每一次课程都布置给学生一个实训任务。围绕实训任务，讲解相关的理论知识，学生自主思考该如何完成本项目，而小班教学，老师可以观察到每一个学生的实操状态，有充足的时间和学生互动，让每位学生深度参与到项目实操中。

（3）采用四节连上的形式。因为机器人的实操项目比较烦琐，为了保证每一次课程的实训任务能够连贯完整的完成，根据时间安排保证每位学生每次平均至少20分钟单独操作的时间。

（4）充分利用信息化技术。利用选用课程配套教材上的二维码，学生在实操过程中如果遇到问题，通过扫二维码获得相应的微视频寻找问题，解决不了的再向老师求助，从而达到学生自主学习的效果。

（5）小组合作，互帮互助。每次的实训任务，小组的3名学生相互探讨，相互帮助，理解程度好做得快的学生要帮助知识技能掌握薄弱的学生，直到小组成员都能独立完成本项目才算过关。

（6）充分利用仿真平台。在设备资源不充足的情况下，分批错开实操，一批学生利用离线编程软件，熟悉现场编程工作流程及进行程序的编写，另一批学生直接进行现场编程实操。实操结束后两批学生互换，完成了现场编程实操任务的学生，利用仿真软件进行仿真验证。另一批进行现场编程实操的学生根据离线仿真情况进行现场编程，直至两批次学生全部实操结束。

三、考核方式改革

由于《工业机器人现场编程》课程的特点，本课程采用实操考试的考核方式。实操考试分为两个部分：KUKA实操和ABB实操。KUKA实操占总成绩的70%，ABB实操占总成绩的30%。

（1）KUKA实操：学生从以下三个实训项目中，以抽签的方式抽出一组题，进行实操考试，限时45分钟，满分为100分，要求独立完成。3组实训项目均由一个较易和较难的项目构成，较易项目总分40分，较难项目总分60分。教师根据学生的完成情况，依据评价标准给分。最终成绩由任课教师和实训教师共同给出。

项目1：外部固定工具坐标系和活动工件基坐标系的标定;弧形板轮廓的绘制。考核掌握知识点：外部固定工具坐标系的标定方法，用外部TCP添加程序，以外部TCP进行运动编程控制。

项目2：3D工作台轮廓的绘制;子程序的调用。考核掌握知识点：基本指令的编写，子程序的调用，程序的运行调试。

项目3：样条曲线的绘制;用样条触发器完成以下任务：当5号开关和6号开关同时打开时，走三角形轮廓和圆形轮廓，同时，14号灯亮3S，14号灯灭，15号灯亮，圆形轮廓走完的同时，15号灯熄灭。考核掌握知识点：CP样条组和PTP样条组的创建方法，绘制样条曲线。

（2）ABB实操：考试由两个项目组成，一个较为容易，一个较为复杂。实操考试时间为30分钟，满分为100分。较易项目总分40分，较难项目总分60分。教师根据学生的完成情况和对机器人熟练操作的情况，依据评价标准给分。最终成绩由任课教师和实训教师共同给出。

项目1：在ABB的工作台上实现画三角形和圆形的功能。要求新建工具坐标和工件坐标。考核掌握知识点：工件和工具坐标系设定、建立程序模块及例行程序，ABB工业机器人基本运动指令。

项目2：在ABB的工作台上使用偏移功能完成码垛。考核掌握知识点：机器人逻辑指令的使用，机器人TEST指令的使用，码垛程序的编写和调试运行。

四、结语

通过教学方式和考核方式的改革与实施，学生期末考试成绩大部分在80到100分的分数段，学生对于知识点掌握程度显著增加。同时，对基本问题的处理能力显著增强，部分学生工业机器人的操作相当熟练，课程效果达到预期。

参考文献：

[1]贾继海，杨百梅.论大众化阶段我国高等职业教育质量观[J].教育与职业，2005（35）：34-35.

[2]刘海浪，彭治国.普通高等院校本科课堂教学质量管理体系构建[J].当代教育实践与教学研究，2019（13）：100-101.

[3]唐敏.基于学习投入度的高职工业机器人技术专业课程教学模式研究——以“工业机器人现场编程”为例[J].科技创新导报，2019，16（05）：227-228.

[4]靳晨聪，梁舒，梁晓琳.工业机器人现场编程工学结合课程开发[J].科技视界，2016（18）：166+173.

[5]林益宏.先学后教，构建职教高效课堂[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016（07）：73-74.

基金项目：广东科贸职业学院科研（教改）项目（GDKM2020-19）