機器人焊接 7 項目四任務(wù)4.1教學(xué)設(shè)計

項目四任務(wù)4.1教學(xué)設(shè)計課題機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置備課人授課日期（一）教學(xué)理念依據(jù)職業(yè)院校學(xué)生特點，“以學(xué)生為中心，融合多元資源，強化實踐與素養(yǎng)培育”的理念貫穿始終，借助微視頻、虛擬仿真等數(shù)字資源開展教學(xué)。利用微視頻的直觀性和可重復(fù)性，契合學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣，實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)；借助虛擬仿真讓學(xué)生在安全環(huán)境下實踐操作，提升技能水平，幫助學(xué)生掌握焊接機器人系統(tǒng)知識與技能；同時，以燈塔傳承的形式培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握專業(yè)知識技能，為未來工作筑牢基礎(chǔ)。（二）教學(xué)分析教材分析本次課選用的教材是機械工業(yè)出版社出版的《機器人焊接》，該教材內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)清晰、術(shù)語規(guī)范，是面向智能制造工程技術(shù)人員新職業(yè)，結(jié)合培養(yǎng)復(fù)合型高技能人才的實踐教學(xué)特點編寫的。本次課聚焦于教材中焊接機器人工具坐標(biāo)系的設(shè)置相關(guān)章節(jié)，教材詳細闡述了工具坐標(biāo)系的原理、設(shè)置步驟和方法，但對學(xué)生在實際操作中可能遇到的問題及解決策略提及較少，學(xué)生難以深入理解和靈活運用知識。學(xué)情分析學(xué)生已具備焊接機器人基本操作技能，對焊接機器人的運動控制有初步認識。但在復(fù)雜任務(wù)中，準(zhǔn)確設(shè)置工具坐標(biāo)系的能力參差不齊，對不同設(shè)置方法的適用場景和精度要求理解不足，缺乏系統(tǒng)化、精準(zhǔn)化操作的思維和方法，亟需通過針對性教學(xué)提升該項技能。教學(xué)目標(biāo)分析知識目標(biāo)學(xué)生能深入理解焊接機器人工具坐標(biāo)系的概念、作用和原理；能夠辨識焊接機器人系統(tǒng)本體軸和附加軸；能夠闡明關(guān)節(jié)、工件和工具等點動坐標(biāo)系中的機器人運動規(guī)律；能夠運用六點法設(shè)置焊接機器人工具坐標(biāo)系。技能目標(biāo)能夠根據(jù)實際焊接任務(wù)需求，熟練選擇并運用正確的方法設(shè)置焊接機器人的工具坐標(biāo)系；會使用專用工具和儀器設(shè)備輔助工具坐標(biāo)系的精確標(biāo)定；具備對已設(shè)置的工具坐標(biāo)系進行準(zhǔn)確驗證和優(yōu)化調(diào)整的能力。素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細致的工作態(tài)度和高度的責(zé)任心，在工具坐標(biāo)系設(shè)置過程中嚴(yán)格遵循操作規(guī)范和精度要求；強化學(xué)生的團隊協(xié)作意識和溝通能力，在小組任務(wù)中明確分工、共同解決問題；激發(fā)學(xué)生對焊接機器人技術(shù)的深入探索精神，鼓勵學(xué)生在實踐中勇于創(chuàng)新，嘗試優(yōu)化坐標(biāo)系設(shè)置的方法和流程。（三）教學(xué)內(nèi)容分析教學(xué)內(nèi)容本次教學(xué)聚焦于焊接機器人工具坐標(biāo)系的設(shè)置。具體包括：深入剖析焊接機器人工具坐標(biāo)系的概念、作用、設(shè)置方法，詳細講解六點（接觸）法設(shè)置焊接機器人的工具坐標(biāo)系步驟；闡釋焊接機器人系統(tǒng)運動軸的分類，包括本體軸和附加軸的特點、功能及命名規(guī)則；結(jié)合實際案例，讓學(xué)生了解工具坐標(biāo)系在不同焊接任務(wù)中的應(yīng)用場景；借助虛擬仿真軟件和實際設(shè)備，讓學(xué)生親身體驗工具坐標(biāo)系的設(shè)置過程，掌握操作技能。教學(xué)重難點教學(xué)重點焊接機器人工具坐標(biāo)系的概念、作用和六點（接觸）法設(shè)置焊接機器人工具坐標(biāo)系，包括操作步驟和參數(shù)調(diào)整；焊接機器人系統(tǒng)運動軸的分類和特點，以及如何通過點動操作控制機器人的運動。教學(xué)難點理解工具坐標(biāo)系設(shè)置過程中的坐標(biāo)變換原理及其在不同設(shè)置方法中的應(yīng)用；掌握在復(fù)雜焊接環(huán)境下，如何根據(jù)實際情況靈活選擇和優(yōu)化工具坐標(biāo)系設(shè)置方法，以確保焊接精度和效率。重難點解策利用微視頻展示六點（接觸）法設(shè)置工具坐標(biāo)系的詳細過程，讓學(xué)生反復(fù)觀看對比，加深對知識點的理解。借助虛擬仿真軟件，設(shè)置多種復(fù)雜場景和故障問題，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進行工具坐標(biāo)系設(shè)置和調(diào)試練習(xí)，積累實踐經(jīng)驗，提高解決實際問題的能力。組織小組討論，引導(dǎo)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和解決問題的思路，共同攻克重難點。思政融入在教學(xué)過程中，引入焊接領(lǐng)域大國工匠的事跡，如孫紅梅的事跡，她愛崗敬業(yè)、技藝精湛、精益求精，弘揚工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)精神和責(zé)任感；強調(diào)焊接質(zhì)量對產(chǎn)品安全和企業(yè)發(fā)展的重要性，樹立學(xué)生的質(zhì)量意識；鼓勵學(xué)生在實踐中勇于創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，為行業(yè)發(fā)展貢獻力量。（四）教學(xué)方法與資源教學(xué)方法講授法：講解焊接機器人工具坐標(biāo)系的理論知識，包括概念、原理、設(shè)置方法等，為學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的知識框架。演示法：教師通過實際操作焊接機器人，演示工具坐標(biāo)系的設(shè)置過程和點動操作方法，讓學(xué)生直觀地感受操作步驟和要點。微視頻教學(xué)法：利用微視頻展示焊接機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置的操作過程、操作技巧和注意事項，學(xué)生可按需觀看，加深對知識點的理解。實踐操作法：安排學(xué)生在實際設(shè)備上進行操作練習(xí)，通過動手實踐加深對知識的理解和掌握，提高學(xué)生的實踐能力。虛擬仿真教學(xué)法：利用虛擬仿真軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進行工具坐標(biāo)系的設(shè)置、精度檢驗等操作。教學(xué)資源數(shù)字化教材：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻：工業(yè)機器人系統(tǒng)運動軸的類別、機器人本體軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的運動特點、機器人本體軸在機座坐標(biāo)系中的運動特點、機器人本體軸在工件坐標(biāo)系中的運動特點、工具坐標(biāo)的設(shè)置方法、機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置準(zhǔn)備、機器人工具坐標(biāo)參數(shù)計算、機器人工具坐標(biāo)編號選擇、機器人工具坐標(biāo)精度檢驗。線上虛擬仿真：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu/details/page?id=5670&isView=true多媒體課件：/index.htm線下虛擬仿真資源：離線編程文件包，解決生均實訓(xùn)設(shè)備不足問題。線下實訓(xùn)裝備：弧焊機器人工作站，滿足學(xué)生線下實操需求。（五）教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課前導(dǎo)學(xué)發(fā)布《機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置任務(wù)書》，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)：①能夠辨識焊接機器人系統(tǒng)本體軸和附加軸；②能夠闡明關(guān)節(jié)、工件和工具等點動坐標(biāo)系中的機器人運動規(guī)律；③能夠采用六點（接觸）法設(shè)置FANUC焊接機器人的工具坐標(biāo)系。推送微視頻資源：包括工業(yè)機器人系統(tǒng)運動軸的類別微視頻名稱“工業(yè)機器人系統(tǒng)運動軸的類別”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、機器人本體軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的運動特點微視頻名稱“機器人本體軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、機器人本體軸在機座坐標(biāo)系中的運動特點微視頻名稱“機器人本體軸在機座坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、機器人本體軸在工件坐標(biāo)系中的運動特點微視頻名稱“機器人本體軸在工件坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、工具坐標(biāo)的設(shè)置方法微視頻名稱“工業(yè)機器人系統(tǒng)運動軸的類別”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人本體軸在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人本體軸在機座坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人本體軸在工件坐標(biāo)系中的運動特點”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“工具坐標(biāo)的設(shè)置方法”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20在教學(xué)平臺（如超星學(xué)習(xí)通、雨課堂等）上傳微視頻資源，設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)，明確要求學(xué)生觀看資源并思考問題，如“工具坐標(biāo)系設(shè)置不準(zhǔn)確會對焊接結(jié)果產(chǎn)生什么影響？”等。通過教學(xué)平臺查看學(xué)生的預(yù)習(xí)進度和問題反饋，了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)和困惑點，為課堂教學(xué)做準(zhǔn)備。登錄教學(xué)平臺，觀看微視頻，初步了解焊接機器人工具坐標(biāo)系相關(guān)知識。思考教師提出的問題，結(jié)合預(yù)習(xí)內(nèi)容，在平臺討論區(qū)分享自己的觀點和疑惑，與同學(xué)交流討論，記錄預(yù)習(xí)過程中的疑問，以便在課堂上向教師請教。利用微視頻的趣味性和直觀性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)，構(gòu)建初步的知識框架。通過設(shè)置問題，培養(yǎng)學(xué)生自主思考和發(fā)現(xiàn)問題的能力，為課堂教學(xué)的深入開展奠定基礎(chǔ)。課堂講授深入講解焊接機器人工具坐標(biāo)系的概念、作用和原理，強調(diào)其在焊接任務(wù)中的重要性以及與其他坐標(biāo)系的關(guān)系。詳細闡述焊接機器人系統(tǒng)運動軸的分類，包括本體軸和附加軸的特點、功能及命名規(guī)則。微視頻輔助教學(xué)：播放微視頻，包括機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置準(zhǔn)備微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置準(zhǔn)備”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、機器人工具坐標(biāo)參數(shù)計算微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)參數(shù)計算”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20、機器人工具坐標(biāo)編號選擇微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)編號選擇”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置準(zhǔn)備”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)參數(shù)計算”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機器人工具坐標(biāo)編號選擇”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“機機器人工具坐標(biāo)精度檢驗”，網(wǎng)址：/details?courseId=&productId=26527&productType=20運用PPT、板書等方式系統(tǒng)講解教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實際案例和圖片，幫助學(xué)生理解焊接機器人工具坐標(biāo)系的相關(guān)知識。播放微視頻，適時暫停并講解關(guān)鍵知識點，引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考。針對學(xué)生在預(yù)習(xí)和課堂上提出的問題，進行集中解答，確保學(xué)生理解重點知識。組織課堂小討論，讓學(xué)生討論“在不同焊接任務(wù)中，如何根據(jù)需求選擇合適的工具坐標(biāo)系設(shè)置方法？”，鼓勵學(xué)生積極參與，分享觀點。認真聽講，觀看PPT、板書和微視頻，做好筆記，理解焊接機器人工具坐標(biāo)系的相關(guān)知識。參與課堂討論，積極發(fā)表自己的觀點，與同學(xué)交流想法，在討論中深化對知識的理解。提出自己的疑問，與教師和同學(xué)互動，解決預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)中遇到的問題。通過系統(tǒng)講解和微視頻輔助，幫助學(xué)生深入理解焊接機器人工具坐標(biāo)系的概念、作用和原理，突破教學(xué)重點和難點。組織課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和團隊協(xié)作能力，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)積極性。實操環(huán)節(jié)虛擬仿真操作練習(xí)：安排學(xué)生在虛擬仿真軟件上進行機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置（六點法）微實訓(xùn)名稱“微實訓(xùn)名稱“機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置（六點法）”；鏈接：/Login?code=zjnuedu實際設(shè)備操作體驗：在虛擬仿真練習(xí)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生分組在實際焊接機器人設(shè)備上進行操作，按照規(guī)范流程完成工具坐標(biāo)系的設(shè)置任務(wù)。介紹虛擬仿真軟件的使用方法和操作練習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進行虛擬仿真操作。在學(xué)生虛擬仿真操作過程中，巡視指導(dǎo)，及時給予技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決遇到的問題。組織學(xué)生進行實際設(shè)備操作，強調(diào)安全注意事項，示范正確的操作流程。在學(xué)生實際操作過程中，密切關(guān)注學(xué)生的操作情況，及時糾正錯誤，解答疑問，確保學(xué)生操作安全和順利進行。認真學(xué)習(xí)虛擬仿真軟件的使用方法，按照任務(wù)要求進行焊接機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置的練習(xí)。在虛擬仿真練習(xí)達到一定熟練程度后，分組進行實際設(shè)備操作，按照規(guī)范流程完成任務(wù)。操作過程中，認真觀察機器人的運行狀態(tài)和焊接效果，記錄出現(xiàn)的問題，及時向教師請教。通過虛擬仿真操作，讓學(xué)生在安全、低成本的環(huán)境下熟悉焊接機器人工具坐標(biāo)系設(shè)置的操作流程，提高操作技能，降低實際操作風(fēng)險。實際設(shè)備操作體驗讓學(xué)生將虛擬仿真中所學(xué)知識應(yīng)用到實際，增強學(xué)生的實踐能力和解決實際問題的能力。課后復(fù)盤布置課后作業(yè)，要求學(xué)生觀看焊接機器人工具坐標(biāo)系優(yōu)化、新技術(shù)應(yīng)用等相關(guān)微視頻，了解行業(yè)前沿動態(tài)。讓學(xué)生結(jié)合課堂實操經(jīng)驗，撰寫心得體會，分析自己在操作過程中存在的問題，如坐標(biāo)系標(biāo)定精度不夠?qū)е潞附诱`差、參數(shù)設(shè)置不合理等，提出改進措施，并思考如何進一步提高焊接精度和效率。在教學(xué)平臺發(fā)布課后作業(yè)任務(wù)，提供相關(guān)微視頻資源鏈接。在線上討論區(qū)參與學(xué)生的討論，對學(xué)生的心得體會進行點評和指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。觀看教師推薦的微視頻，拓寬知識面，了解焊接機器人工具坐標(biāo)系領(lǐng)域的新技術(shù)和新應(yīng)用。根據(jù)課堂實操經(jīng)驗和微視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容，撰寫心得體會，認真分析問題和提出改進措施。參與線上討論，分享自己的作業(yè)成果，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗，進一步完善自己的知識體系和實踐能力。通過課后作業(yè)和微視頻學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，關(guān)注行業(yè)發(fā)展，拓寬視野。撰寫心得體會和線上討論，培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)反思能力和交流能力，促進學(xué)生對知識的內(nèi)化和應(yīng)用。項目考核布置項目考核任務(wù)，要求學(xué)生以小組為單位完成一個焊接機器人工具坐標(biāo)系（六點法）的設(shè)置。提供線上虛擬仿真軟件線上虛擬仿真“明材數(shù)科-仿真云平臺網(wǎng)址”，網(wǎng)址：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu線上虛擬仿真“明材數(shù)科-仿真云平臺網(wǎng)址”，網(wǎng)址：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu線下虛擬仿真“離線編程文件包”，網(wǎng)址：/index.htm學(xué)生需提交項目報告，闡述項目實施過程、遇到的問題及解決方法、項目成果。明確項目考核任務(wù)和要求，提供相關(guān)技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助學(xué)生理解項目內(nèi)容和實施步驟。在學(xué)生項目實施過程中，定期檢查項目進展情況，給予必要的指導(dǎo)和建議，確保項目順利進行。組織項目考核答辯，制定合理的評價標(biāo)準(zhǔn)，從項目方案的合理性、項目實施的完整性、問題解決能力、團隊協(xié)作等方面對學(xué)生進行全面評價。小組成員分工協(xié)作，確定項目方案，選擇合適的焊接工藝和機器人系統(tǒng)，進行工具坐標(biāo)系設(shè)置操作。按照要求撰寫項目報告，總結(jié)項目實施過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，分析項目成果。準(zhǔn)備項目考核答辯，制作展示PPT，進行項目展示和答辯，回答問題。通過項目考核，綜合考查學(xué)生對焊接機器人工具坐標(biāo)系知識的掌握程度、實踐操作能力、團隊協(xié)作能力和解決實際問題的能力。項目考核過程模擬實際工作場景，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。（六）作業(yè)布置理論鞏固作業(yè)：完成任務(wù)4.1知識測評。實踐拓展作業(yè)：借助線上虛擬仿真軟件，讓學(xué)生完成虛擬仿真云平臺的焊接機器人系統(tǒng)與操作規(guī)范微實訓(xùn)。完成后，要求學(xué)生撰寫報告，分析仿真過程中遇到的問題及解決方法。技能應(yīng)用作業(yè)：依托《大型鋼結(jié)構(gòu)多機器人協(xié)同焊接控制虛擬仿真實驗》