工业机器人课程实践教学模式改革探究.pdf

2023年第1 0 期农机使用与维修117工业机器人课程实践教学模式改革探究王欣（南京六合中等专业学校，南京2 1 1 5 0 0）摘要：传统的工业机器人课程实践教学模式主要以理论教学为主，缺乏实践环节，难以满足企业对工业机器人实际应用人才的需求。该文研究工业机器人课程实践教学模式改革，以满足实际应用需求，提出了基于项目驱动的工业机器人课程实践教学模式，通过学生参与项目实践，提高学生的实践能力和团队协作能力，达到更好的实践效果。还探讨了该模式的具体实施方式和教学评估方法，并通过案例分析验证了该模式的可行性和有效性。最后总结了该模式的优点和局限性，并提出了进一步的研究方向。关键词：工业机器人；课程实践；教学模式；项目驱动；实践能力中图分类号：G712Research on the Reform of Practical Teaching Mode of Industrial Robot Course(Nanjing Luhe Secondary Vocational School,Nanjing 211500,China)Abstract:The traditional practical teaching mode of industrial robotics course is mainly based on theoretical teaching andlacks practical links,which is difficult to meet the demand of enterprises for practical application talents of industrial ro-bots.This paper aims to study the reform of the practical teaching mode of industrial robotics courses to meet the demandfor practical applications,and proposes a project-driven practical teaching mode of industrial robotics courses based onproject-driven teaching,which can improve studentspractical ability and teamwork ability through their participationin project practice and achieve better practical effects.The paper also discusses the specific implementation and teachingevaluation methods of the model,and verifies the feasibility and effectiveness of the model through case studies.Finally,the advantages and limitations of the model are summarized,and further research directions are proposed.Keywords:industrial robotics;curriculum practice;teaching mode;project-driven;practical skills0引言现代制造业中的工业机器人在生产自动化和智能化方面发挥着重要的作用。然而，当前工业机器人市场竞争日益激烈，企业对具备实际应用能力的工业机器人人才需求越来越高。传统的工业机器人课程实践教学模式主要注重理论知识的灌输，而在实际操作中却缺乏实践机会 1-3 ，导致学生对实际应用了解不足，从而难以满足企业对人才的需求。因此，如何改革工业机器人课程实践教学模式，使之更加符合实际应用需求，已成为当前工业机器人教育领域的一个重要课题 4 。该模式以项目实践为主，注重学生实践能力和团队协作能力的培养，通过实践提高学生的实际操作技能和应用能力 5-6 。同时，本文还探讨了该模式的具体实施方式和教学评估方法，并通过实际案例分析验证了该模式的可行性和有效性。为工业机器人课程实践教学改革提供了新的思路和方法，基金项目：南京市教育科学研究“十三五”规划课题（L/2020/372)作者简介：王欣（1 9 9 5 一），男，南京人，硕士，助理讲师，研究方向为机电一体化设计。文献标识码：AWANGXin有助于提高学生的实际应用能力和适应能力，为工业机器人产业的发展培养更多的高素质人才。1项目驱动法在教学改革中的应用优势项目驱动法（Projectb a s e d l e a r n i n g）是一种以项目为主导的教学法，要求学生通过完成实际项目来掌握知识和技能。项目驱动法通过将学生置于具体问题的实际情境中，激发学生的学习兴趣和动力,提高学生的自主学习能力、创新能力和团队协作能力 7-9 。在项目驱动法中，学生可以根据自己的兴趣和能力选择适合自已的项目，通过实际操作来解决实际问题，达到学以致用的效果（图1）。1.1实践能力的培养项目驱动法注重学生的实践能力培养，通过实际操作来解决实际问题，提高学生的实际应用能力。1.2学习动机的提高项目驱动法通过将学生置于具体问题的实际情境中，激发学生的学习兴趣和动力，提高学生的学习积极性和主动性。1.3团队协作能力的提高项目驱动法要求学生进行团队合作完成项目，培养学生的团队协作能力和沟通能力。doi:10.14031/ki.njwx.2023.10.032118农机使用与维修2023年第1 0 期翻转网络专题现场模型课堂课堂学习讲座教学制作设计要素优化组合经典案例任务驱动总体任务实践内化过程主线案例阶段任务小目标任务教师讲授身边经典案例案例知识传授过程案例教学学生展示实现：知识体系的构建能力和素质培养图1 项目驱动法教学原理图1.4知识的综合应用项目驱动法要求学生综合运用多学科知识和技能，提高学生的综合素质。1.5评价方式的多样性项目驱动法评价方式灵活多样，可以采用多种方式对学生的综合能力进行评价。2传统工业机器人课程实践教学存在的问题传统工业机器人课程实践教学存在诸多问题，需要通过改革和创新来提高教学效果和学生的实践能力，主要教学问题如表1 所示。表1 传统工业机器人课程实践教学存在的问题存在的问题学生学到的知识难以应用到实理论和实践相分离际中。缺乏实际应用场景学生难以了解机器人在实际生产中的应用情况。续表1存在的问题影响学生参与度低缺乏主动性和创新性。教学方法单一难以激发学生的学习兴趣和动力。3基于项目驱动的工业机器人课程实践教学模式3.1教学目标基于项目驱动的工业机器人课程实践教学模式的教学目标应旨在提高学生的实践能力、创新能力、团队协作和沟通能力、职业素养等，让学生能够更好地适应未来工业机器人相关的职业发展。影响3.1.1理论与实践相结合通过项目驱动的实践操作，让学生深人了解和掌握工业机器人的相关理论知识，同时能够将所学知识应用到实际生产中。3.1.2提高实践能力通过项目驱动的实践操作，让学生掌握工业机2023年第1 0 期器人的基本操作技能，能够独立完成工业机器人的调试和维护工作。3.1.3增强创新意识通过项目驱动的实践操作，鼓励学生在实践中创新思考，提高创新能力和创新意识。3.1.4提升团队协作能力通过项目驱动的团队合作，让学生能够有效地协作完成工业机器人相关的项目，提高团队协作和沟通能力。3.1.5培养职业素养通过项目驱动的实践操作，让学生了解和掌握职业道德和职业素养，提高职业素养和职业能力。3.2教学方案基于项目驱动的工业机器人课程实践教学方案示例如表2 所示，具体的教学方案应该根据实际情况和教学目标进行适当调整。表2 教学方案教学阶段教学内容第一阶段理论知识学习第二阶段项目选题和组队项目计划和方案团队合作、讨论、教师第三阶段制定第四阶段设备准备和实践实践操作、教师指导。操作实践报告和成果学生撰写实践报告，团第五阶段展示第六阶段经验总结和反思3.3教学评估教学评估的具体方法可以包括个人评估、团队评估和自评三个方面。通过综合评估，能够更好地了解学生的学习情况和教学效果,并为后续教学改进提供参考意见。3.3.1项目成果评估通过对学生团队项目成果进行评估，了解学生在实践操作中的表现和实际能力，同时也能够评估团队合作和沟通能力。3.3.2实践操作评估通过对学生实践操作的评估，了解学生对工业机器人的操作技能和理论知识的掌握程度。3.3.3个人表现评估通过对学生个人表现的评估，包括参与度、学习态度和独立思考能力等方面，了解学生的学习情农机使用与维修况和教学效果。3.3.4经验总结评估通过对学生经验总结和反思的评估，了解学生对于整个项目的总结和反思能力，同时也能够为后续教学改进提供参考意见。3.4案例分析本文以基于ROS的工业机器人控制系统设计教学为案例进行分析，教学目标及教学内容如表3所示。4工业机器人课程实践教学改革发展方向4.1教学方法创新随着科技的不断发展和创新，教学方法也应不断创新和完善，以适应不断变化的教育和就业市场需求。在工业机器人课程实践教学中，除了项目驱动教学方法外，还可以结合虚拟现实技术、增强现实技术等新技术，为学生提供更丰富的学习体验，从而提高学生的学习兴趣和参与度。教学方法通过虚拟现实技术，学生可以在虚拟环境中进讲授、讨论、研究文献。行真实的机器人控制操作，感受到真实的操作体验，加深对机器人控制系统的理解和掌握。同时，学生选择项目和组队。虚拟环境可以为学生提供更加安全和便捷的学习环境，避免在真实场景中操作可能带来的风险和指导。不便。增强现实技术则可以将虚拟模型和现实环境相结合，使学生在真实环境中进行虚拟模型的操作和实验，提高学生的实践操作能力和创新能力，同队展示项目成果。时也可以提高学生对机器人控制系统的认识和理学生总结经验，教师带解。因此，随着科技的发展，教学方法也应不断创领学生反思。新和完善，为学生提供更加丰富的学习体验和更加实用的知识技能，促进学生的职业发展和个人成长。4.2教学资源共享为了更好地推动工业机器人课程实践教学改革的发展，教学资源共享是非常重要的一环。教学资源共享是指通过开展校际间、行业间的合作，共同分享和利用各自拥有的教学资源，包括教学设备、教材、课程设计、教学案例等。教学资源共享不仅可以节约教学成本，更可以实现教学资源的共享和互补，提高教学质量。在工业机器人课程实践教学中，不同高校、企业之间拥有的教学资源存在一定的差异。有的高校拥有较为先进的工业机器人设备和实验室，有的企业则有着丰富的机器人应用实践经验。通过教学资源共享，可以充分利用各自的优势资源，为学生提供更加丰富和实用的教学内容和实践机会。此外，教学资源共享还可以促进校际间、行业119120间的合作与交流，拓展学生的视野和思路，加强学生的职业素养和实践能力。通过教学资源共享，学项目名称通过本案例的教学，学生能够了解ROS系统的基本原理，掌握基于ROS系统的工业机器人控制系教学目标统的设计和实现方法，提高学生的实践操作能力和实际应用能力。教师组织学生了解ROS系统的基本原理和工业机器人控制系统的设计和实现方法，介绍案例的背课程前期准备景和意义。教师组织学生对项目需求进行分析和整理，包括系统功能模块划分、模块间通信协议、控制算法选项目需求分析择等。学生根据项目需求分析结果，进行系统设计和实现，包括ROS系统的搭建、工业机器人控制算法的系统设计和实现编写和调试等。学生对设计实现的系统进行测试和优化，包括对系统的可靠性、稳定性和效率等方面的评估和系统测试和优化改进。教师根据学生的项目成果和展示，对学生的掌握程度和实践操作能力进行评估和反馈，同时学生也教学评估可以对本案例的教学进行评价和反馈，为教学改进提供参考。4.3标准制定和认证工业机器人课程实践教学的标准制定和认证是教学质量保障的重要手段。标准制定是指根据教学目标和教学内容，制定具体的教学标准和规范，以确保教学质量和效果。例如，可以制定工业机器人操作规范、实验室安全管理规范等标准，规范教学行为和实验操作。而认证机制则是指通过一定的审核和认证程序，对教师、学生和教学设施进行认证，以保证教学质量的稳定性和可持续性。例如，可以引人国家或行业认证机构，对教学过程和教学设施进行评估和认证，确保教学质量达到一定的标准和要求。标准制定和认证的实施，不仅可以提高教学质量，更能够促进教学资源的优化配置和教学成果的共享。5结论本文主要研究了工业机器人课程实践教学模式的改革,并以项目驱动法为理论基础，提出了一种基于项目驱动的工业机器人课程实践教学模式。文章分析了传统工业机器人课程实践教学存在的问题，包括缺乏实践性、理论与实践脱节等，并结合项目驱动法，提出了教学目标、教学方案、教学评估等具体内容，最后探讨了工业机器人课程实践教学改革的发展方向，包括教学方法创新、教学资源共享、标准制定和认证等。文章还通过具体教学案例分析，进一步阐述了基于项目驱动的工业机器人课程实践教学模式的实施效果。本文的研究成果对农机使用与维修生可以更好地了解行业发展现状和趋势，掌握前沿技术和知识，提高自身竞争力和就业能力。表3 基于ROS的工业机器人控制系统设计教学案例分析基于ROS的工业机器人控制系统设计于推动工业机器人课程实践教学改革，提高教学质量和学生实践能力具有一定的参考价值。参考文献：1李海霞，朱跃钊,王仁群,等.“1+X证书背景下智能制造工业机器人书证融通课程改革研究 J.时代汽车,2 0 2 3(3):8 2-8 4.2 王月朋.应用型普通高校中工业机器人课程的教学探索：以工业机器人系统集成为例 J.办公自动化，2023,28(3):35 38.3朱亚军，徐彦伟.工业机器人课程的证赛融通教学实践 J.电子技术,2 0 2 3,5 2(1)：1 7 6-1 7 7.4周莉，熊峰.基于工作过程系统化的中职工业机器人视觉应用课程开发研究 J.广东技术师范大学学报,2 0 2 2,4 3(6):4 0 -4 4.5 曾莎莎，袁磊.基于雨课堂的工业机器人课程混合式教学改革实践J.中国现代教育装备，2 0 2 2（2 3）：58-60.6首薛俊祥，陈林涛，蓝莹，等.课程思政融入“工业机器人”课程教学的改革与探索 J.职业技术,2 0 2 2,21(12):1-9.7黄晨华，李湘勤.基于OBE教育理念的工业机器人课程教学研究：以应用型本科机械类专业为例 J.教育观察,2 0 2 2,1 1(3 1):4 9 -5 2.8丁海涛.基于虚拟仿真技术的工业机器人课程“三教改革”研究 J.教育教学论坛，2 0 2 2（4 2）：7 8-8 2.9朱勤，朱巍峰.RobotStudio软件在ABB工业机器人课程教学中的应用J.黑龙江科学,2 0 2 2,1 3（1 7)：5860.(05)2023年第1 0 期