信息化教学设计在高职《工业机器人操作》课程中的应用

姚钢

（湖南网络工程职业学院，湖南 长沙 410000）

信息化教学设计在高职《工业机器人操作》课程中的应用

姚钢

（湖南网络工程职业学院，湖南 长沙 410000）

将信息化教学手段应用于《工业机器人操作》课程当中，以工业机器人工件坐标设置为例详细阐述了信息化技术与专业教学结合的方式与教学过程。教学中，信息化技术较好地具象了理论知识、支撑了操作演练，丰富了课程教学过程、激发了学生兴趣，帮助学生突破了教学环节的重难点知识，为同类型课程的信息化教学设计提供了有益的参考。

信息化教学；工业机器人操作；工件坐标设置

信息化教学设计以信息化理念为指导，利用现代信息技术和信息资源，统筹安排教学过程的各个要素，引导学生转变学习方式，对学习过程进行综合优化，从而提高课堂效率、改善教学效果、促进“教”与“学”的改革。随着我国制造业向智能制造转型升级过程中，工业机器人不断推广和应用，高职院校逐渐承担起工业机器人应用型技能人才培养的任务。在工业机器人专业课程体系中，机器人操作是学生必须掌握的核心基础技能，同时也是后续课程的重要支撑。因此，为更加生动、形象地展示《工业机器人操作》中涉及的基本原理、操作方法、控制技巧、作业规范，将信息化教学手段与课程教学全程相融合，构建恰当可行的课程教学过程，激发学生兴趣，形成师生间的良性互动，促进学生技能的掌握。

1 课程背景

（1）课程情况。工业机器人专业课程体系由两个层面构成，一是专业基础课程，包括机械类基础课程及电气控制类课程；二是专业方向课程，工业机器人操作属于专业方向课程，并且处在专业方向课程的前端，是工业机器人后续关联应用性课程展开的重要保障，如图1所示。

图1 《工业机器人操作》课程情况

关于《工业机器人操作》的教学单元，主要包含两个方面，一是基础技能，包含示教器使用、程序数据设置、程序编制、I/O通信设置、硬件连接等5个技能模块；二是实践任务，包含机器人画图、棋子图案造型、零件搬运、零件码垛等4个典型任务，这些任务针对不同的技能模块嵌入在整个教学过程当中。文章将以课程中的基础技能模块2——程序数据设置的第3小节——工业机器人工件坐标设置技能点为例来说明信息化教学设计在《工业机器人操作》课程中的应用。

（2）教学分析。《工业机器人操作》课程开设在大一下学期，是学生系统学习工业机器人专业的开端，其中工业机器人工件坐标设置以操作技能掌握为主，但包含工业机器人相关坐标系的知识背景。青年学生思维活跃，对工业机器人兴趣较浓厚，实操积极性较高；但同时存在理论基础薄弱、实操作业规范性欠缺等不足。针对上述不足，在教学设计当中一方面采用仿真、动画、视频等信息化手段具象理论知识，另外在任务演练中注重强化作业技能及规范性培养。

教学过程构建的基本思路是：①由视频案例引出工业机器人使用工件坐标的原因；②明晰原因后讲解坐标原理；③明白原因、吃透原理后，讲授工件坐标设置方法、步骤；④开展相应实践训练；⑤最后对整个学习过程分析总结。

（3）教学目标。工业机器人是典型的机电设备，教学过程中不仅要培养学生的实操技能，同时还要着力塑造学生职业素养，使学生初步感受作业岗位基本要求，期望达成的主要目标如表1所示。

表1 教学目标

结合工件坐标设置知识特点及教学分析，确定本技能点的教学重点为工件坐标的设置方法，教学难点为工件坐标原理的理解。

2 教学过程

教学过程分为课前准备、课堂教学、课后巩固三个阶段。

2.1 课前准备

教师与学生通过网络平台互动展开课前准备，教师引导学生预习自修，根据学生反馈，实时了解学生对新课程知识的理解情况，及时做出针对性的调整方案，如图2所示。①课前，教师通过大学城空间、QQ群等网络平台向学生发布新课程任务，学生进行针对性预习热身；②待学生初步了解新课程内容后，给学生提供视频资源如微课视频、动画等，让学生进一步加深认识，熟悉内容；③发放问题，教师就本环节重难点向学生提出针对性问题，学生思考并尝试响应；④教师根据学生预习反馈情况实时调整授课方案。

图2 课前准备师生活动

2.2 课堂教学

课堂教学从课程导入、知识讲解、仿真试手、实操演练、竞赛考核、评价总结等6方面依次展开。

（1）课程导入。通过鼠标装配视频，展示工业机器人在不同角度作业平面进行安装的过程，引导学生思考仅通过工业机器人基坐标是否能够达到这种作业效果，如图3所示。教师通过实操演示，让学生对工件坐标形成直观认知，如图4所示。采用课堂问答形式，回顾先行课程中工业机器人基坐标、工具坐标相关知识，应用迁移思维方式引导学生思考工件坐标。

图3 课程导入视频

图4 教师实操演示

（2）知识讲解。通过对比不同坐标系区别与联系，讲解工件坐标原理，如图5所示。通过仿真演示，讲解工件坐标设置方法及步骤，如图6所示。通过视频实例进一步讲解工件坐标设置方法、工具移动路径及工件坐标应用，如图7所示。

图5 工件坐标原理讲解图片

图6 工件坐标设置仿真

图7 工件坐标系创建实例

（3）仿真试手。在工业机器人实操前，为使学生熟悉工件坐标设置的操作方法及步骤，首先指导学生在仿真软件进行工件坐标设置，让学生进一步熟练示教器操作、工件坐标设置步骤，并在完成工件坐标设置任务后采用仿真软件录屏功能自行录制工业机器人在当前工件坐标系下的运动情况，学生欣赏自己完成的作品能够激发他们的成就感。从本环节开始进入到动手阶段，对学生进行分组，以组为团队开展操作和考评。如图8、图9所示。

图8 工件坐标仿真练习

图9 运动视频录制

（4）实操演练。在应用仿真软件熟悉工件坐标设置后，学生进行实操演练。首先，教师再次讲解方法，并强调安全及6S作业规程；实操过程中学生特别要注意夹具姿态调整的合理性、工件坐标设置方法，指导学生通过机器人运动轨迹判断坐标设置的合理性，如图10、11、12所示。

图10 夹具姿态调整

图11 工件坐标设置

图12 观察运动轨迹

（5）竞赛考核。分为仿真软件及实操测试两个环节，与仿真试手及实操演练同步。以小组为考核对象，综合测评整体成绩，进行团队比武，强化学生团队意识。

（6）评价总结。评价总结将从学生自我评价、组内互评、组间互评、教师评价等4个方面展开。如图13所示。①自我评价。学生自我总结，谈一谈自己在这次课程中的收获与不足；②组内互评。小组内部讨论总结，说一说小组整体表现、总结团队合作经验；③组间互评。综合测试成绩及小组间相互评价推选出优胜小组，请优胜小组讲一讲获胜的原因；④教师评价。教师将从错误解析、操作技巧、作业规范、团队合作等层面进行全面总结。

图13 评价总结

2.3 课后巩固

（1）课后老师通过微信向学生发出课后反馈表，学生快捷回复，教师第一时间掌握学生学习情况，制定相应教学策略，通过QQ群等网络平台及时与学生进行沟通和答疑，如图14所示。

图14 课后微信调查反馈表

（2）课后学生可以通过百度传课、优酷视频等优质网络资源进行相关知识的复习、强化。

（3）对于学有余力、对工业机器人兴趣浓厚的学生，组织课外兴趣小组，拓展学习其他品牌工业机器人操作。

3 结语

文章针对《工业机器人操作》课程中“工件坐标设置”技能点设置的信息化教学设计将网络平台、视频动画、仿真软件等系列信息化手段充分融入到教学的全过程当中，做到课前预习有视频资源引导、课中有仿真加实操、课后有反馈答疑，通过循序渐进的引导，使学生较好地突破了工件坐标设置的重难点知识。从知识教授的整体过程来看，信息化手段的引入充实、丰富了教学各环节，形成了对重难点知识的支撑，具有良好的激发性、启发性。视频、动画、图片等具象理论知识，仿真练习促进掌握操作技能、网络平台沟通及时便捷。

信息化技术已成为现代教育的重要组成和有效手段，受到广泛的重视，如何将其与专业教学更好地融合，从而优化课程内容、提升课堂效率需要不断的摸索和提炼。文章设计的《工业机器人操作》课程信息化教学设计探索了高职工科专业与信息技术结合的教学路径，亦可为同类专业教学设计提供参考。

［1］俞君宝，呼梦洁.高职院校信息化教学研究［J］.科教文汇，2015，（12）：84-85.

［2］王寅龙，李前进，等.信息化教学设计的过程、方法及评价要点探究［J］.中国教育信息化，2011，（6）：15-17.

［3］曹熙斌，杨方琦.信息化教学设计中的问题与对策［J］.中国电化教育，2006，（9）：56-60

Application of Information Teaching Design in the Course of Industrial Robot Operation in Higher Vocational Education

YAO Gang

（Hunan Network Engineering Vocational College，Changsha，Hunan 410000，China）

Information teaching is an important component and support of modern education and teaching，which has been paid more and more attention.The information technology teaching methods in the“ndustrial robot”course sets up the workpiece coordinate industrial robot as an example to elaborate the combination of information technology and teaching methods and teaching process.In the teaching of information,technology can support the concrete theoretical knowledge，operation exercises，enrich the teaching process，stimulate student interest and help students to break the teaching difficulties of knowledge，which provides a useful reference for the same type of instructional design course.

information teaching；industrial robot operation；workpiece coordinate setting

G642.0

A

2095-980X（2017）01-0164-03

2016-11-16

湖南省职业教育与成人教育学会2015-2016年科研规划课题，课题编号XHB2015095；湖南广播电视大学2015年度科学研究课题，课题编号XDK2015-C-24。

姚钢（1981-），男，河北张家口人，工程师，主要研究方向：机电一体化技术、工业机器人技术应用等。