工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)設(shè)計

工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)設(shè)計搬運機器人及其操作應(yīng)用

工學(xué)結(jié)合一體化是以國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以綜合職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以典型工作任務(wù)分析構(gòu)建課程體系，以具體工作任務(wù)為學(xué)習(xí)載體，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，并按照工作過程和學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)要求設(shè)計和安排教學(xué)活動的課程。工學(xué)結(jié)合一體化課程的學(xué)習(xí)可以概括為一句話：“學(xué)習(xí)即工作，工作即學(xué)習(xí)。”每一次課教師都會布置任務(wù)，要求學(xué)生以小組活動的形式去做。學(xué)生接到任務(wù)后，便開始明確工作任務(wù)內(nèi)容，查詢資料，制訂工作方案，實施工作方案，交付驗收，總結(jié)評價，最終完成工作任務(wù)。

一、工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)設(shè)計

以工業(yè)機器人應(yīng)用與維護專業(yè)工業(yè)機器人基礎(chǔ)課程的搬運機器人及其操作應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)為例，進行教學(xué)設(shè)計。

1.課題來源

工業(yè)機器人應(yīng)用與維護專業(yè)是一體化課程教學(xué)改革試點專業(yè)，工業(yè)機器人基礎(chǔ)課程符合企業(yè)的實際需求，對工業(yè)機器人應(yīng)用與維護專業(yè)人才培養(yǎng)起到很大的作用。該課程共設(shè)置工業(yè)機器人基礎(chǔ)知識、工業(yè)機器人示教器編程、工業(yè)機器人基礎(chǔ)應(yīng)用、工業(yè)機器人管理與維護等四個學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.學(xué)情分析

學(xué)生為工業(yè)機器人應(yīng)用與維護專業(yè)一年級，本課程是在運動指令基礎(chǔ)上，進階邏輯指令。以搬運碼垛應(yīng)用場景，結(jié)合實訓(xùn)室設(shè)備特點設(shè)計的課程。從學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)和認知狀態(tài)、學(xué)生學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)動機和興趣點、班級群體和個體的學(xué)習(xí)情況和差異性等方面進行學(xué)情分析，以了解學(xué)生的能力水平、實際需要和認知傾向，制定符合學(xué)情的教學(xué)策略和教學(xué)活動，調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)重點、難點和關(guān)鍵點，有效激發(fā)、促進和輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)。

3.學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過視頻學(xué)習(xí)，能夠說出搬運機器人的分類及特點;通過小組合作學(xué)習(xí)，能夠說出搬運機器人的系統(tǒng)組成及功能；在教師的指導(dǎo)下，按照電工安裝布線技術(shù)規(guī)范，能完成搬運機器人的抓手與傳感器的外設(shè)連接；按照學(xué)習(xí)任務(wù)要求，能完成系統(tǒng)程序編輯、調(diào)試及運行；對物料搬運過程中出現(xiàn)的故障，能夠正確調(diào)整或修改程序；通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提升團隊協(xié)作能力，做好現(xiàn)場管理工作。

4.學(xué)習(xí)任務(wù)

（1）任務(wù)描述。成品車間打包和搬運勞動強度大，工作環(huán)境差。近幾年的成品車間工人一致處于緊缺狀態(tài)。公司準(zhǔn)備使用自動化機器人完成產(chǎn)品的搬運工作。經(jīng)技術(shù)部研究準(zhǔn)備使用四軸關(guān)節(jié)機器人試驗，任務(wù)下達，需要您的參與，完成試驗任務(wù)。

（2）學(xué)習(xí)內(nèi)容①從結(jié)構(gòu)形式上看搬運機器人分類；②搬運機器人常見的末端執(zhí)行器；③搬運機器人的系統(tǒng)組成；④關(guān)于搬運機器人吸附式和夾鉗式的TCP一般設(shè)置位置；⑤在搬運程序中使用邏輯指令；⑥程序設(shè)計中注意事項。

（3）教學(xué)重點與難點

①教學(xué)重點

工業(yè)機器人物料搬運系統(tǒng)安裝與調(diào)試是本學(xué)習(xí)任務(wù)的教學(xué)重點。要求學(xué)生明確工作任務(wù)，制訂工作方案，并進行工作任務(wù)實施、總結(jié)和評價。

②教學(xué)難點

工業(yè)機器人物料搬運的程序設(shè)計是本學(xué)習(xí)任務(wù)的難點。通過觀看在線視頻、查閱資料、討論分析、學(xué)習(xí)分享等多種形式，啟發(fā)學(xué)生編程設(shè)計的思路;引導(dǎo)學(xué)生把工作任務(wù)拆分示教點的創(chuàng)建、原點及抓手初始化、邏輯指令應(yīng)用三個內(nèi)容，由局部到整體逐個擊破;對于工作過程中遇到的共性問題，教師進行集中講解和示范操作，化解教學(xué)難點。

③教學(xué)策略

根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)生特點，課程采用“工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)”模式進行授課。以實際生產(chǎn)任務(wù)要求為主線，借助信息化技術(shù)手段實現(xiàn)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的工學(xué)一體化教學(xué)課堂。通過工作中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中工作，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、社會能力和方法能力。

5.學(xué)習(xí)資源

根據(jù)工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)要求，要創(chuàng)建具有工作區(qū)和學(xué)習(xí)區(qū)兩大部分構(gòu)成的工作環(huán)境;滿足開展學(xué)習(xí)工作任務(wù)的設(shè)備及工具資源，如工業(yè)機器基礎(chǔ)教材、機器人編程手冊、多媒體計算機（手機網(wǎng)絡(luò)）、電工常用工具等；提供參考書、學(xué)習(xí)工作頁、評價表等輔助教材資源。

6.教學(xué)實施過程

（1）課前明確工作任務(wù)

查閱手冊了解邏輯指令相關(guān)含義，熟悉格式和功能，下達物料分揀控制的安裝與調(diào)試學(xué)習(xí)任務(wù)；通過課堂答疑引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并隨時檢查學(xué)生學(xué)習(xí)完成引導(dǎo)問題情況；根據(jù)學(xué)生在線學(xué)習(xí)的情況，進行課前學(xué)習(xí)評價。

（2）課中制訂工作方案

教師發(fā)放任務(wù)書、學(xué)習(xí)工作頁、評價表等，并引導(dǎo)學(xué)生解讀任務(wù)書，明確工作具體要求;從實際工作任務(wù)中提取工作角色，引導(dǎo)學(xué)生按照工作崗位需求進行分工;指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工作任務(wù)要求，制訂工作方案，要求學(xué)生完成工作方案后，提交圖樣、程序編輯等學(xué)習(xí)成果，以便指導(dǎo)糾正；集中點評各小組的工作方案，引導(dǎo)小組優(yōu)化工作方案。通過小組合作，制訂工作方案，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神；通過制訂方案，完成學(xué)習(xí)引導(dǎo)問題，突破教學(xué)難點；通過頭腦風(fēng)暴展示活動，培養(yǎng)學(xué)生語言表達能力，對表現(xiàn)好的學(xué)生及時點贊。

（3）課中實施工作方案

強調(diào)在任務(wù)實施過程中，嚴(yán)格遵守電氣設(shè)備安全操作規(guī)程，做好人身安全、設(shè)備安全及現(xiàn)場管理；引導(dǎo)學(xué)生按照工作方案進行施工：抓手與傳感器的連接、程序輸入等；指導(dǎo)學(xué)生按照物料搬運任務(wù)要求，利用機器人再現(xiàn)編程設(shè)計搬運程序，對遇到程序有誤或者無法運行的小組給以指點糾正，并做好記錄;教師巡回監(jiān)控各小組施工進度，對施工過程不規(guī)范、不安全的操作行為及時制止，并指導(dǎo)糾錯。

（4）課中交付驗收

教師發(fā)布物料搬運系統(tǒng)控制安裝與調(diào)試的驗收標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生根據(jù)工作任務(wù)書，依照驗收標(biāo)準(zhǔn)，對物料分揀系統(tǒng)控制安裝與調(diào)試進行功能檢驗;對部分學(xué)生未能完全實現(xiàn)系統(tǒng)功能進行問題分析，協(xié)助小組解決問題;收集整理各小組完成工作任務(wù)所提交的資料（工作記錄、圖表等），對各組完成任務(wù)情況，進行評價打分。通過對工作任務(wù)的驗收，培養(yǎng)學(xué)生對產(chǎn)品質(zhì)量控制意識；通過學(xué)生示范操作演示，培養(yǎng)學(xué)生語言表達能力，同時檢查完成任務(wù)的整體情況。

（5）課中總結(jié)評價

組織各小組通過上傳圖片、視頻等多種形式分享學(xué)習(xí)收獲及心得體會，進行工作總結(jié)匯報，使學(xué)生養(yǎng)成經(jīng)常對資料收集、整理、記錄、歸檔的良好習(xí)慣;組織學(xué)生進行自我評價、組間評價、組內(nèi)評價;教師對小組完成本次工作任務(wù)進行綜合評價。通過總結(jié)匯報，培養(yǎng)學(xué)生整理、歸納、總結(jié)、語言表達的能力，增加學(xué)生自信心;通過多元化評價，鼓勵學(xué)生自我反思、自我提高、取長補短。

（6）課后拓展學(xué)習(xí)

課后完成工作任務(wù)實訓(xùn)總結(jié)報告并提交；發(fā)拓展學(xué)習(xí)工作任務(wù)要求，在物料搬運控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試任務(wù)的基礎(chǔ)上，進行搬運程序優(yōu)化，實現(xiàn)搬運要求。

7.學(xué)習(xí)評價

課題圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)工作任務(wù)，通過工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力、方法能力和綜合素質(zhì)能力。

二、工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)設(shè)計的反思

1.創(chuàng)新點

采用學(xué)習(xí)信息多元化、行動導(dǎo)向、多元化評價等多種形式相結(jié)合開展教學(xué)，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化信息教學(xué)手段與工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)模式的融合，豐富教學(xué)課堂活動，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動性，較好地實現(xiàn)了在學(xué)習(xí)中工作，在工作中學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)效果

利用學(xué)生愛玩手機的習(xí)慣，應(yīng)用到課程教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高為活躍。通過教學(xué)效果調(diào)查問卷分析，教師在開展教學(xué)中對學(xué)生的專業(yè)能力、社會能力和方法能力關(guān)注度較高；學(xué)生更喜歡以行動為導(dǎo)向的教學(xué)模式。

3.存在問題

個別學(xué)生認為任務(wù)太復(fù)雜，難以完成任務(wù)要求，學(xué)習(xí)積極性還有待提高；對小組施工過程監(jiān)管不夠到位，個別工位亂象叢生；信息化教學(xué)手段內(nèi)容欠缺需要加強。

4.改進措施

加強信息化教學(xué)手段的學(xué)習(xí)，理論與實踐結(jié)合，從實戰(zhàn)應(yīng)用過程中，提高教學(xué)業(yè)務(wù)水平；結(jié)合學(xué)生特點，設(shè)置不同層次、不同難度的任務(wù)，滿足個性化發(fā)展，提升