基于“PLPL”模式的工业机器人实训课程研究

朱翔宇，单磊

（辽宁科技大学 创新创业学院（工程训练中心），鞍山辽宁 114051）

2018 年，教育部提出了“新时代高教40 条”和“六卓越一拔尖”计划2.0，目的是更好地培养一大批适应跨学科融合的创新型后备人才，使他们具备终身学习能力、信息获取与职业发展规划能力、产品研发与设计能力、技术升级与创新能力、团队合作能力、组织管理能力等核心能力[1]。

目前，工业机器人实训课程存在的问题主要体现在两方面：教学习惯与考核评价方式。

对于工程训练类课程，传统的教学模式都是教师先进行讲解，然后再演示，最后指导学生操作。课程早期就是先介绍实训所用机器人的组成部分，然后介绍示教器的使用以及程序的编写方法，编写一段程序后让机器人执行这段程序，最后要求学生重复上述操作过程。考核分数主要由考勤和实训报告完成情况两部分组成，由于考核形式和内容比较简单且模式化严重，仅从操作情况来看，并不能真实反映学生对知识的掌握情况，实训报告的成绩也经常会出现相近的情况。

这样的教学模式和考评方式难以达到“了解先进的工艺，增强工程实践水平，提高解决实际工程问题的综合素质以及培养创新精神和创造能力”的教学目标。因此，探索一种新的教学模式是很有必要的，以提升工程训练的实践教学水平和人才培养质量。

1 教学创新的理性认识及创新思路

1.1 教学创新的理性认识

在学科交叉融合的背景下，工业机器人实训课程创新教学的目标是培养大工程观下具有动手能力、创新能力和解决复杂工程问题能力的人才[2-3]。

工业机器人实训教学要改变传统的模式化教学方式，从教学理念、教学体系、教师思政育人能力和综合实训项目开发4 个层面进行工业机器人实训课程的创新与重构，进一步提升学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力，培养出具备创新型和应用型素质的人才[4]。

1.2 教学理念

为解决目前工业机器人实训存在的问题，创新性地提出“PLPL”教学模式并将其应用到实训教学中。“PLPL”即Program-Level and Problem-Learning，就是分等级的项目设计以及对遇到的问题进行解决的教学模式。把项目按照难度划分为三个等级，然后根据学生的成绩进行分组，成绩高的组别可以选择难度高的项目进行实训操作，在完成项目的过程中，教师对该组学生进行现场问题模拟，即提出实际项目执行中可能会遇到的问题，让学生研究如何解决。这种教学模式可以培养学生的实践动手能力和团队合作精神，再配合个性化的评价体系考核学生的综合实践能力，开放式培养学生，可以使学生充分拓宽视野，也为未来创新创业奠定坚实的基础[5]。

项目的三个等级具体为：一级是模仿型项目，此类项目可以根据项目指导书的详细指导执行，学生可以项目指导书一步一步做出来；二级是扩展型项目，此类项目需要学生进行一定的思考和规划才能完成；三级是综合型项目，此类项目仅给出最终的要求以及相关的工艺知识，需要学生自主发挥完成。

针对项目问题的解决方案，不会设置统一的“标准答案”，最后的方案要学生在建模中不断互动制定，对于复杂困难问题解决的过程本身也是一种学习的方式[6]。最后通过论证，确定学生的方案没有安全性问题时，可以让学生充分尝试并在失败中总结经验，不断完善方案，更好地完成项目任务。

1.3 整体创新方案

基于创新的教学模式的具体方案流程如图1所示。

图1 “PLPL”教学模式在工业机器人实训中的流程

2 创新实践过程

2.1 课程内容的重构

课程内容结合翻转课堂模式展开，在课前，教师在学习通上发布学习视频和课后习题，每一章节难点部分也给出参考资料供学生自学，同时开放话题讨论区，让学生能够充分交流，反馈在学习中遇到的问题和难点，互相学习；在课堂上，教师首先要解答学生预习时遇到的难点和疑点以及学生不理解的问题，然后再进行考核，根据考核结果进行分组，各小组自行推选组长，并对实训任务等级进行选择，分组完成所选择的任务；课后，教师再根据各组完成情况组织学生在线上进行讨论，并对本次课的收获和存在问题进行反思。具体的课程模式如图2 所示。学生通过分组进行项目的选择，每个小组自行分工与组织，制定解决方案，完成任务，从而更好地掌握所学到的知识，训练技能，提高能力[7]。

图2 翻转课堂重构课程内容

2.2 教学模式

在课上，教师首先会对学生进行测试，根据成绩的高低进行分组。分组后由学生自己推选出组长，选择项目等级，这对于知识掌握程度不同的学生来说是具有个性化的教学模式。

项目选好之后，教师要在问题库中选择这个项目在实施过程中可能遇到的各种问题，学生根据问题进行分析，然后在组内进行分工合作，通过收集相关材料，组织研究讨论，进行模拟实验，以及确定方案等，最后完成项目任务。

问题的设置不仅要符合工业机器人实训的教学目标要求，还要契合各个专业的培养目标以及工程认证的相关要求，要综合考虑知识的综合性、可用性、研究探索性、结果可验证性及答案不唯一性等原则，在内容和格式方面要遵守一定的规范[8]。

教师要积极组织并参与学生讨论，掌握学生学习情况，判定学生解决问题的思路是否正确和可行；要掌握每位学生在解决问题过程中的综合表现，要做到在监督检查学生的方案和进度的同时，鼓励学生广开思路，大胆探索[9]。

学生遇到问题之后，要学会分析问题，可以通过查阅资料、研究讨论、互相合作等方法解决问题，在解决问题的过程中不断提高学习主动性、积极性，培养团队意识和合作能力，并发挥创新思维能力[10-11]。

工业机器人实训过程还要建立完善的安全管理体系，确保项目实施过程中的安全性。教师要时刻关注学生在操作过程中的安全问题，随时查看学生的研究方案是否存在不安全因素，如果存在必须及时制止[11-12]。

2.3 课程思政

工程训练课程为各类院校实践教学的重要环节，覆盖学生面广，影响范围大。可将思想政治教育融入实训课程教学，使其成为思想政治理论课教学的有益补充[13]。要做好工业机器人实训课程的课程思政，可以从以下四个方面切入。

（1）安全意识教育：学生要清楚机器人的安全操作规程，并在实训中严格遵守安全操作流程，避免安全事故的发生。

（2）责任意识教育：让学生了解机器人的作用和意义，认识到机器人的使用对于生产和社会的重要性，增强学生的责任感和使命感。

（3）科技创新意识教育：鼓励学生在使用机器人的实践中探索、创新，更好地培养学生的创新和实践能力。

（4）社会责任教育：引导学生学习机器人的应用场景和发展方向，培养学生的社会责任感和关注社会发展的意识。

2.4 教学评价体系

“PLPL”教学模式有效培养了学生的综合能力，包括查阅资料的能力、团队合作的能力、创新思维的能力和发现并解决问题的能力[14]。在对学生成绩的考核和评价方面，也要与传统的教学方法不同。

最终成绩评定分为分组成绩和项目完成成绩两个部分。分组成绩是指在分组之前，根据学生知识掌握情况进行的测试成绩。项目完成成绩主要包括项目中问题的解决方案以及结果的验证，再根据每位学生在项目完成过程中的综合表现，结合组内学生互评的分数，公平合理地给每个成员评定学习成绩。其中，组内学生互评分数主要包括组长根据小组成员的贡献和分工任务给出相应的分数，以及学生之间互相评价分数的加成。

3 结束语

在“PLPL”这种创新教学模式下，通过“项目等级”可以使学生进行个性化的学习，学习能力较强的学生可以接触更高层次的知识，基础较为薄弱的学生可以完成基本的学习任务。然后再通过问题的引入，逐步引导学生提升学习热情，促使学生不仅学习相关的机器人知识，增强工程实践能力，也在创新意识、创造性思维等方面得到锻炼，加强学生的团队意识与合作精神，从而提高学生的综合素质和能力。