基于翻转课堂教学模式下的工业机器人课程教学

孙康康

摘要：随着教育信息化的快速发展，将课堂作为一种新的教学模式已经成为教育技术领域的研究热点。“工业机器人”是机电一体化的综合性综合专业课程。本课程涵盖机械，电子，自动控制，计算机，人工智能和其他学科。随着社会自动化要求越来越高，机器人技术继续渗透到人类活动的所有领域。机器人技术不仅受到国家的关注，而且许多学校也开始开设该课程。然而，机器人技术跨度的学科和内容庞杂深广，仅通过课本学习，学生获取的知识有限。因此，采用翻转课堂的方式，在“工业机器人”课程中实践翻转课堂教学模式。让学生课前通过教学视频和网络资源学习掌握知识并扩展知识，课中讨论和分享知识，回答问题和疑惑，课后测试评估，提高学生的学习兴趣和主动性，提高教学效果。为我校三元融合五年贯通培养人才模式的课程教学起到了重要的作用。

关键词：翻转课堂；教学模式；网络资源；检验评价

作者简介：孙康康(1994.2—)男，汉 山东平度 本科 工学学位

机电技术应用助理讲师 研究方向：机电和工业机器人方向

一、引言

翻转课堂意味着通过现代教育技术用预先录制的微课视频取代传统课堂知识。并在互联网上分享，要求学生在课前独立观看和学习，课堂时间转变为专注于重难点和疑难问题的解决。随着教育信息化技术的迅速发展，该教学模式通过实践已经在我国成为众多关注的研究热门教学方法，但是相对于不同的课程在实际中也有不同的方式。翻转课堂教学方法的研究与实施，都会存在各自利弊，适合的课程和应用范围也不一。因此，根据具体的课程类型，在教学实践中应采用适当的教学方法。［1］

二、翻转课堂教学模式的特点

1、延伸了课堂的时空边际，让课堂更宽时间更广使得课堂覆盖的面更广远超于传统课堂的教室。目前全国各地职业学校都在积极准备在线精品课的制作，充分运用信息化手段进行资源库的建设。按照常规，教学素材是在教与学的交互环节中刻意传播的关键信息，这一般涵盖了课程要求、教科书以及课程内容。［2］随着公开课、慕课等国家在线资源的开放，学生可以通过网络浏览的方式寻找感兴趣的课程资源，而且资源的种类丰富多彩，学习者可以在线通过智能设备进行移动碎片化学习，教学的内容呈现方式变得更加丰富，可以从多个维度、多个层次和多个方向制定本节课的教学内容，使学生较之前更容易获取到资源信息，发展开阔性视野和思维。作为我校三元融合五年贯通班的学生，从第1-5学期学习专业基础基础知识和专业基本技能训练，通过这种教学模式使课堂教学进行了延伸，让临时有事请假的的学生会及时回顾不会耽误课程的学习。

2、课堂更加灵活、时间利用率更高。学生可以提前在平台自主学习预习本节课的知识点，根据老师的学习指引，及时查看重难点，通过课程的讨论功能增加学生的积极性，提高知识点的及时分享和呈现，激发小组互动的兴趣3、学生成为课堂学习的主体，改变老师的角色从主体变为主导。学生在课前可以预习大部分的知识点，课堂中的授课重点不是整书讲解，变为项目式，尤其是课堂中重难点的答疑解惑成为翻转课堂的重点主抓，对于不同的学生进行不同的答疑，遵循差异化教学。在应用过程中有助于培养学生知识点的归纳总结能力，提高创新探索能力，以及创造性思维能力。

三、翻转课堂的教学实践

1、校企共建交互式的网络教学平台

交互式网络教学平台是承载数字化教学资源，实现学生在线学习的重要基础。教师可在网络教学平台上以“项目”为单位制作各类工业机器人教学资源，根据教学对象，“项目”可以组合成课程，以支持不同的教学需求。[3]在线教学资源包呈现多种类型，包括PPT，操作视频，文档数据，虚拟模拟等。按课程计划，邀请企业专业技术人员共同细分教学的知识点，制作长约7-10分钟的视频，并在视频后进行相应的任务分配。学生能够在线搜索资料或完成作业，为了更好地理解教学内容。根据教学要求，整合合作企业已经完成的教学资源，使其兼容“项目”教学。在企业技术专家的帮助下，共同协作指定本节课的教学计划和在线教学资源包，并发布在平台上，供学生线下学习。根据课程的要求，讲项目进行模块化分类细化知识点，将项目进行细化分类，知识点明晰化。例如将机器人仿真工作站9个项目分为:码垛、激光雕刻、机器人打磨、机器维护和装调、焊接、冲压、装配和涂胶。本文以机器人在码垛案例中应用项目。码垛在行业企业领域应用广泛，它是以某种方式运输到另一个地方并按顺序排列。因次要正确编写码垛程序，包括码垛和拆垛。在翻转课堂教学环节中，学生通过课前在线下载预习任务。主要是课前在线观看教师发布的视频和教学资源。教师可以通过职教平台建立机器人课程，题目如“工业机器人”，使用仿真动画flash或录屏创建简单的介绍项目。除了初级微课学习外，根据学习情况和分析，可以制作中高级难度微课资源，老师自己的工作站码垛编程视频：建立码垛机器人的工件坐标系和工具坐标系视频。码垛机器人创建的过程都集中放在项目包中。学生可以在线登录平台学习，学习课前任务包、观看微课视频、完成预习小测。还可以选择知识拓展项目进行个性化学习与提升。信息化数据采集全程记录学习和项目完成过程。可以在平台上发布基于设计的培训计划，以进一步激发学生的学习热情。

2、课上“知识内化”过程。

在课堂上，学生可以向教师咨询他们对构建课前知识过程中产生的疑难点，并及时得到教师的指导和个性化指导。学生往往会带着问题进行提问，积极性和学习效率较好。教师根据课程内容和学生课前预习时的问题及时调整教学计划，总结学生的共性问题，对于问题以便学生进行探索。注重学生知识的内化，注重小组合作探究和分享，通过分享的过程中将知识点细化解决，解答学生问题，讲解练习的难题，化解难点。这个阶段可以用PPT展现的形式让学生进行知识点归纳，也可以通过小测来检测预习的情况。教师在这个阶段的角色积极引导学生讨论，知识点归纳和疑虑解惑，并对难点进行讲解。以创建工业机器人码垛的坐标系为例，为了提高学生的操作设定步骤和方法，首先，可以通过仿真搭建机器人虚拟工作站，虚实结合讲解创建步骤，重点讲解方法的应用。在完成工件坐标的设定后，使用仿真的录制功能，及时记录机器人在应用工件坐标系后的运行变化。及时鼓励学生的做作品激发他们的成就感。从这个链接的开始到实践阶段，小组学生通过PPT解释自己的完成，这将促进知识内化和知识交流。教师全程进行答疑解惑，学生结合课前网络教学内容和新项目的要求完成项目操作，实现虚实混合，在操作和分享交流过程中实现知识内化。［4］

3、课后检验评价

本课程考核模式为“平时（视频学习+项目作业+考勤+课堂表现）50 +期末考试卷面40 ”。在课堂和作业表现方面，对于人均使用设备不足的人数较多的班级，每个同学上台展示的机会较少，需要发挥学生主动性。在这种主动性的推动下，学生需要做好作业准备。在学习工业机器人的基础实训课时，如有课程安排，他们也可选通过实训方式通过综合评价的方式来达成课程学习和考评。其他的实训项目首先完成课前的网络资源包注重现场的考核和工艺要求。最终仿真和实操同样加入考核项目。学生的作品通过平台展示到班级项目收集中，通过平台的动态展示鼓励学生，明确考核的内容除了基础操作、步骤的规范性以及是否符合工艺标准，能以最优方案解决难点问题，从而提高解决问题的能力。为防止抄袭或其他形式的剽窃，我们可以对项目的具体内容作出一些调整。通过项目分析融入机器人课程教学中，将优秀的作品以小组为单位进行展示，还可加入作品展示，引入行业企业评价模式和标准，使学习者的评价更加客观和准确。

四、结语

翻转课堂教学模式近年来发展迅速，为学生提供了多种学习方法，成为课堂教师重要的方法应用。让学生主动学习知识的能力得到加强，通过翻转课堂的应用教师主要承担引导、提供知识资源，重点是对重难点的指导突破等任务。翻转课堂的优势就是可以面对不同的科目不同的内容进行翻转。经过在“工业机器人”课程中运用的尝试，提高了课堂的教学效益和实操课的效率，学生的自主学习能力和主动学习能力也得到了显著提升。实操技能，小组合作技能，信息化PPT制作技能和演示技巧，以及在实际技能的理论知识应用。然而，还发现教学实践中缺乏作品展示交互性，在线教学的课前学习和完成家庭作业任务相对较差，参与课堂讨论的能力不足。要进一步完善教学模式，培养企业所需的多面性能力的学生，提高学生技能水平。

参考文献：

［1］罗萍,吕霞付,李敏“翻转课堂”教学模式的探究[J].教育教学论坛,2017:(33).

［2］林雪燕，潘菊素.基于翻转课堂的教学模式设计与实现［J］.中国职业技术教育，2016(2):15－20．

［3］邵长春．项目式教学在《工业机器人技术》课程中的应用［J］.亚太教育，2015(13): 127－127．

［4］张其亮，王爱春．基于“翻转课堂”的新型混合式教学模式研究［J］.现代教育技术，2014，24(4) : 27－32．