《工业机器人编程技术》课程建设与探讨

尤光辉 祝洲杰 蒋立正 王晨阳

摘  要：该文从《工业机器人编程技术》课程的设计思路、课程定位和目标、课堂教学模式和手段、考核方式以及师资和教学条件等方面对该课程建设进行探索，并通过开展多种教学形式，积极引入创新模式激发课堂活力，提高学生学习的主动性。

关键词：工业机器人  编程技术  课程建设

中图分类号：G642    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（a）-0120-03

随着世界经济的不断发展，为了促进制造业的转型升级，我国发布了《中国制造2025》指导性纲领，提出了“智能制造”的发展战略目标[1]，而工业机器人是智能制造中间重要的环节，其应用可以大大提高工厂生产的效率，同时也可以减少一些危险场景的人员事故伤亡。随着工业应用领域的不断扩大，现在国内企业每年对工业机器人需求都在不断增加，而人才需求也在不断增加[2]。为增强学生对智能制造知识的掌握，调动学生对专业的学习兴趣，研究建设《工业机器人编程技术》这门课程，为后续工业机器人编程操作人才需求提供保障。

1  课程设计思路

高职院校的学生普遍存在理论基础不够扎实、自主学习能力较弱、发现及解决问题的能力差，与人交流、沟通的技能较为薄弱，但有掌握技术技能的愿望，模仿及动手能力强，所以需要教师在《工业机器人编程技术》的教学过程中开展多种教学形式，积极引入创新教育，拓展职业能力训练，激发学习动力，轻理论、重应用，尽量减少连续灌输教学的时间，要使教学练相互结合。

2  课程的目标与定位

该课程是数控技术专业（柔性制造及工业机器人方向）的核心课程，是后续岗位核心课程的基础，如上表1所示，目标是让学生通过掌握工业机器人基本操作和编程技术，培养学生在工业机器人技术应用具有一定的动手实践能力[3]，为后续工业机器人操作、应用与维護和柔性线工作站安装与调试等相关课程的学习和相关工作岗位奠定基础。

3  课堂教学

3.1 教学主要内容与设计

《工业机器人编程技术》课程建设设计成以学生为教学的主体、以项目案例为教学的载体、以行动导向进行教学的形式，课程章节内容和知识点内容如表2所示。

3.2 教学模式

主要通过理实一体的形式来进行，通过课堂教学、现场教学和教学录像来同步进行，将每一个知识点融入到每一个任务中，每一个任务通过任务书的形式发放，通过“理论知识与实践相结合”“教室与实训室相结合”来实现的学练一体模式。

（1）课堂教学：通过学校的数字化平台进行课堂内容的讲解，让学生在每一次上课前提。

前预习该节课的内容。首先，课堂教学中理论知识主要通过数字化平台上电子课件和教案形象直观，高效展示的优势进行知识点的讲课。其次，对于一些学生难以理解以及易错的知识点，进行总结分析，集中讲解，同时我们通过动画和图片，让学生更直观地接受及掌握相关机器人知识，比如，在机器人运行过程中碰见的死点位置以及超载和机器人无法移动等情况。

（2）现场教学：配合课堂理论知识的教学，这门课还组织学生参加现场操作训练教学，如图1所示。比如工件坐标以及工具坐标的设定。使学生通过实际工业机器人的校正对点操作，更加直观体会工具坐标以及工件坐标设置的准确程度。

（3）教学录像：该课还通过录像和视频，如图2所示，让学生自己课后去学习，将一些书本上文字表示不能说尽的知识，通过视频，立体动态地展示给学生，以及学生可在课后进行复习学习。

3.3 教学手段

在教学过程中采用案例教学法、项目教学法让学生以项目案例的方式，并通过项目小组进行讨论、分组汇报的方式进行学习工业机器人知识，再通过操作训练法和行动导向法让学生在机器人实训室里完成实体机器人的操作编程过程，然后通过师生角色互换的方式交流项目学习过程中的心得，最后教师进行知识总结。

3.4 课程的考核方式

考核方式分为5个部分：平时表现、作业、项目实操理论考试和实操考试见表3。每一个环节都占有一定的分值比例，学生想要取得好的成绩，每一个环节都不能马虎。

4  师资条件和教学条件

通过“外引内培”和出台各种鼓励激励措施，该课程建设锻炼了一批校内专职教师和企业丰富的兼职老师，90%教师的专业技能和教学能力得到显著提高，优化团队组成结构，双师比例达到或超过95%，兼职老师有着丰富的企业实践经历，对于课程的建设提供很多宝贵的意见。

依据课程的需要，学校现建设有工业机器人实训室（如图4）和智能生产线（如图5），利用实验室的设备可以进行工业机器人实际操作编程，通过仿真实验室可以完成复杂工作的编程和调试等任务。

5  课程单元设计

下面以圆弧运动指令MoveC指令为例。

5.1 复习与预习

抽取一些学生对上次课学习的内容在数字化平台上进行测试并总结，另外，对该次课需要提前预习的内容进行提问，检查学生预习和复习情况，教师对检查情况进行点评。

5.2 任务分析和知识讲解

设计情境环节：通过观看机器人相关视频，引导学生对新课知识产生期待，引出该节课程的知识点。比如通过讲解MoveC指令的格式、使用和操作以及完整的程序编写等知识点，目的是为了完成iPhone图标的设计。

5.3 做什么，怎么做

根据任务书要求，思考确定工作目标，比如该任务要完成iPhone的图标设计，先组织学生分组讨论任务要求，学生提出的方案，老师点评，形成一个初步的方案，比如工具坐标、工件坐标怎么建，MoveC指令怎么用以及注意事项等问题。

5.4 做中学，学中做

做中学：通过行动导向法、操作训练法，学生通过分组的方式，以小组为单位完成任务，记录过程中出现的问题或者解决问题的方法，教师参与指导、点评、个别讲解，时刻关注学生操作过程中的问题，及时排除错误，在此过程中可以和企业兼职教师一起授课，了解企业现场实际生产的问题。

学中做：通过启发引导法、操作训练法，比如在过程中随机找一组学生的作品进行点评，在学生修改完善作品过程中巡视、监督实施过程，对共性问题进行集中分析讲解，比如机器人出现奇点位置，机器人出现无法移动或者机器人运行轨迹错误等问题。

5.5 评价反馈

通过角色扮演法和讨论交流法，组织和引导学生展示作品、观察作品，教师和其他学生参与展示学生作品的评价，以及教师总结此次课的知识要点，使得建立教师评价与学生互评相结合、过程评价和结果评价相结合、专业能力与职业素质相结合的评价体系[4]。

6  结语

《工业机器人编程技术课程》的操作性非常强，应用比较广。该文通过对该课程的课程设计思路、课程定位和目标、课堂教学模式和手段、考核方式等方面对《工业机器人编程技术》课程建设进行探索，通过理论知识学习、实物操作、录像视频等学习方式，让学生掌握工业机器人方面的基本知识，同时提高他们的动手实践能力和在学习过程中的主动性和自觉性，使得教学的效果有明显改善。

参考文献

[1] 奚霞，连碧华，张晓红.高职机械类专业《智能制造概论》课程建设初探——以南京机电职业技术学院机械工程系为例[J].智库时代，2019（29）：92-93.

[2] 牛祥永.高职“工业机器人安装与调试”课程开发和实践[J].职业教育研究，2014（4）：86-90.

[3] 谢祥.《工业机器人安装调试与维护》一体化课程改革与实践[J].南方农机，2018（13）：137.

[4] 金晨.高职行动导向教学模式的设计路径探析[J].当代职业教育，2016（10）：52-55.