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【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1992-7711（2020）28-173-03
一、教学整体设计
（一）教学分析
1.课程概况
本课程是机器人应用与维护专业的专业核心课程。旨在提高中职工业机器人技术应用专业人才培养质量，通过产教融合、技能竞赛等模式，力求培养出一批“熟操作，明理论”的，具有新时代职业教育“工匠精神”的技能人才。本课程贯彻《关于在院校实施“学历证书 若干职业技能等级证书”制度试点方案》，完善职业教育和培训体系、深化产教融合校企合作积极取得多类职业技能等级证书，拓展就业创业本领。
2.教学内容分析
教学内容选自哈尔滨工业大学出版社《工业机器人技术及应用》，该教材分为七个项目，本课选自项目四至项目六：工业机器人的手动操作、示教编程、与外围设备的通信等三部分内容，实现工业机器人在物料搬运码垛领域的技术应用。
3.学情分析
授课对象为机器人应用与维护专业二年级学生。在之前的課程学习中，学生已经能够手动操作工业机器人线性运动、重定位运动。学生缺乏对机器人实际运用的操作训练，实操中误差较大、安全系数不高，非计算机专业的中职学生，对软件编程中的程序结构，程序语句都缺少一定的认知，从而在程序的编写方面遇到困难。工业机器人的通信设置，其理论内容较为枯燥，学生接受情况不佳，对物料搬运码垛知识点了解不足，且学生未完成过完整的项目，缺少对机器人系统应用的全面认识。
（二）教学目标
依据《工业机器人技术及应用》课程标准，结合电气运行与控制专业（工业机器人应用与维护）人才培养方案，以“1 X证书制度试点” 当中的“X”——《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核技能点评价要点为参考标准，确立知识技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维教学目标。知识与技能目标：1）了解工业机器人的坐标系，并能够口述各种坐标系之间的区别;2）掌握工业机器人坐标系的设定;3）掌握工业机器人简单示教编程的运动指令;4）学会配置机器人I/O板并设置数字输入输出信号，且能通过通信板驱动外部元件。过程与方法：1）学会实现路径轨迹程序的单周运行与连续运行的方法;2）通过示教器编程学习分别在不同的工件坐标系下完成机器人轨迹的运动;3）在实训练习中学习配置机器人I/O板并设置数字输入输出信号;4）在拓展习过程中补充完整工业机器人的竞赛项目——搬运和码垛。情感态度与价值观：1）培养细致，规范操作的习惯，增强安全意识，培养以工业机器人操作与运维职业技能等级证书评价体系为标准的操作规范; 2）培养团队协作意识、提高沟通交流能力;3）培养一丝不苟、精益求精的职业教育“工匠精神”。
教学重点是：工业机器人坐标系的创建、工业机器人运动轨迹的示教编程、工业机器人I/O通信的设置。教学难点是：工业机器人工具坐标系的创建、工业机器人程序结构的认识、工业机器人通信的设置。
（三）理念与策略
（1）秉承“教育需求与产业需求结合”的职业人才培养理念。结合“1 X证书制度”试点专业的相关方案，配合《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核技能点评价的要求，针对本模块理实一体化课程的特点，为实现教学目标，在教学策略上，以任务驱动为主线，以技能证书评价要点为参考标准，以学生为主体，采用三个“结合”的模式（虚拟仿真与实践操作相结合、教材知识点与考证技能点相结合、教师讲解与学生分组探究相结合），采用的教法是分组讨论教学法、项目驱动教学法。
（2）以任务驱动为主体的教学模式。对每一次课程单独设立实操任务，坚持“以学习者为中心”的教育理念，以“任务”为线索、以“子任务”为模块，精心组织教学内容，使其符合学生的认知特点。
在教学方法上，强调学生的自主发展，强调培养学生的自学能力，在教学过程中不断 地用“任务”来引导学生自学，让学生根据“任务”的需求来学习。
（3）“以赛促学、以赛促教”的教学方向。“以赛促学、以赛促教”既能够充分调动学生的学习积极性，也能提高教师的教学水平，对学校的师资力量建设有益。在本门课程的学习中，学生通过比赛项目的模拟，为之后的学习工作打下了坚实的基础，同时还增强了学生的学习自信心，提前经历比赛的历练和竞争。
（4）分层次教学考核。考虑学生个体差异，改变传统考核标准单一的方式。在教学和考核中，提出不同层次的考核目标，指导学生根据实际水平自主选择考核难度。减少理论考核比重，侧重学生动手能力培养，力求考出满意的成绩，同时激励了学生实践和创新的热情。
（5）多维评价。线上评价与线下评价相结合，常规评价、技能证书评价、企业评价相结合的多元评价模式。
（6）疫情期间网络教学。疫情期间，课程选择了线上、线下混合式教学，采用超星APP、微信小程序——班级小管家、微信群，等手段，学生使用虚拟仿真软件进行进一步的自我练习。
实践证明实施项目教学法，辅以信息化教学手段，进行分层次考核因材施教。使教师教学变得轻松，学生参与实践主动性提高，动手能力增强，创新意识也得到培养。
（四）信息化手段
从教学内容与课堂活动的需求出发，选择恰当的信息化资源、依一体化训练实训室和虚假仿真实训室的教学环境，采用了多元化的信息化手段（譬如：微课、超星学习通APP、虚似仿真软件RobotStudio、三维动画、TC投屏、微信小程序——班级小管家等）来开展教学，增添学习的乐趣，减少实操的安全隐患，最终达到提升课堂效率的目的。
二、教学过程
采取任务驱动式教学法和分组讨论教学法进行。
1.环节一：导情境。播放工业机器人搬运码垛的视频，创设情境问题，引入上课的内容：机器人的方向感从何而来？引导学生思考坐标的作用。活跃课堂，思考回答问题，学生开始讨论，问题初步涉及到本课要点机器人的坐标系创建。 2.环节二：学技能（结合证书考核技能点）。通过讲授法讲解工业机器人，如何使用示教器创建工具坐标和工件坐标，创建的步骤和方法。学生阅读课本内容，听完教师讲授，总结归纳知识点。几分钟后，大部分学生总结出自己的答案，开始踊跃举手。此环节中的知识点是课程标准当中内容与考证的技能点相结合的内容。
3.环节三：练仿真（突出重点突破难点）。针对学生人眼校准示教点的位置，比较困难，精度不够的问题。师生共同讨论，发现点的示教，是这一次课程当中最为困难的部分。因为工具坐标计算结果，给出了最大、最小、平均误差。工程上一般平均误差允许在0.4MM内，平均误差超过1MM，要重新示教位置点。教师扩展知识引出仿真软件RobotStudio突破这一难点：（机器人用RobotStudio仿真，先在电脑上进行工具坐标、工件坐标的建立）。教师详细介绍机器人仿真软件RobotStudio的使用界面，着重介绍点的示教。学生学习到这里，已经对机器人的坐标创建产生了兴趣，迫切想了解更多的关于机器人坐标创建提高精度的方法，有些學生开始在下面低声讨论自己对机器人姿态的调整。教师在学生学习兴趣高涨时介绍机器人的仿真软件RobotStudio，可增加学生对机器人、坐标创建的学习兴趣。
4.环节四：训实操。学生对理论课的内容进一步的理解和掌握。
通过动手实操，学习工具坐标和工件坐标的创建方法和步骤。学生很认真开始练习实操，相互配合，发现问题、思考问题、解决问题。学生需要及时向老师提问;填写实训报告;老师巡堂，对不明白的学生进行答疑，对提问较多的问题进行记录。
5.环节五：评表现（结合证书考核评价要求）。对实操进行总结和点评，对优点进行表扬，对缺点进行纠正，强调操作规范。本次课采用线上评价、线下评价相结合，常规评价、技能证书评价、企业评价相结合的多元评价模式形式。按照小组完成程度、操作规范、工作安全度等4个方面评价指标得出每组考评，选出最优小组;根据学生虚拟仿真软件操练效果、证书考核评价要求、小组合作表现得出学生个人综合考评，并由此选出优秀学生个人。
最后邀请优秀同学上台展示成效，及时巩固教师讲解知识内容，使用所学知识完成课上所提出任务。以达到帮助学生加深对知识点、技能点的认识。
三、教学效果
进一步解放思想，更新观念，将职业技能等级证书的考核转化为具体教学行为，优化理实一体化课程的教学过程。加强信息化手段的有效使用，做到理实一体化课程当中的实践课程不走味，确保高质量完成工业机器人教育教学任务。学生学习成果良好，实现了从实际操作不精确，到仿真软件RobotStudio精准示教的转变。
关注课堂，决胜课堂，以明确的课堂教学目标，科学的课堂教学过程，达到提高教师教学效率，提高学生学习效率的目标。我们的教学团队，从两个角度在必修与选修两个班级进行对比：1）传统教学模式与信息化教学模式的对比;2）传统知识点与考证技能点的对比。
课堂上创新教与学方式，充分发挥教师的主导作用，使用有效的信息化教学手段，最大限度地调动学生参与学习的积极性，引导学生在自主、合作、探究的有意义学习过程中，全身心投入，积极动脑、动口、动手，教学生学会学习，培养学生独立思考的能力，动手实践的能力和良好的学习习惯。
四、教学特色与亮点
（一）结合《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核的要求，以技能证书评价要点为参考标准，通过考取职业技能等级证书等模式，力求培养出一批“熟操作，明理论”的，具有新时代职业教育“工匠精神”的技能人才。
（二）“以赛促学、以赛促教”的教学方向，“以赛促学、以赛促教”既能够充分调动学生的学习积极性，也能提高教师的教学水平，对学校的师资力量建设有益。在本门课程的学习中，学生通过比赛项目的模拟，为之后的学习工作打下了坚实的基础，同时还增强了学生的学习自信心，提前经历比赛的历练和竞争。
（三）疫情期间网络教学。疫情期间，课程选择了线上、线下混合式教学，采用超星APP、微信小程序——班级小管家、微信群，等手段，学生使用虚拟仿真软件进行进一步的自我练习。
五、反思与改进
（一）教学与考证相结合的教材改革，要加大学校教育教学授课教材与职业技能等级证书培训教材的有效衔接。目前的考证培训教材为实训设备厂家提供的教师培训教材，包括初级证和中级证两方面内容，这与学生上课所用教材有一定的差异。本课教学团队将结合社团竞赛的辅导经验，加上企业典型应用案例，编写出适应中职学生理论薄弱，动手实践能力强等特点的教材，符合教学与考证两方面的需求。
（二）信息化手段方面要加强，本课是典型的理实一体化课程 ，采用信息化手段使教师在教学中的控制支配地位降低，而学生探索性学习空间变得更广阔。同时信息化教学环境有待改善，学校加强实训室的建设，购买适用于大型工业机器人实训项目“工作台码垛仿真应用”的VR设备，加大硬件投入，不断升级，以满足本课程在信息化教学环境的刚性需求。
（三）作为1 X证书制度试点专业中的专业核心课程，本课迫切呼唤着产教的深度融合。学校和企业建立本课程的行业标准，学生的作品和实操对接行业标准，推行校企联合，以工业机器人技术及应用这门课程为出发点，开发试点项目，使课堂教学与企业项目相结合，以企业的标准来促使课堂深入改革。
总结
将结合考证要求的工业机器人的教学引入中职院校电气控制与运行专业，学生通过对课程的学习和实践，激发了学生学习兴趣和热情，改善学生学习风气和学习态度。随着考证培训工作的推进，工业机器人课程教学将培养一批复合型技术技能人才，帮助学生拓宽就业创业通道。
一、教学整体设计
（一）教学分析
1.课程概况
本课程是机器人应用与维护专业的专业核心课程。旨在提高中职工业机器人技术应用专业人才培养质量，通过产教融合、技能竞赛等模式，力求培养出一批“熟操作，明理论”的，具有新时代职业教育“工匠精神”的技能人才。本课程贯彻《关于在院校实施“学历证书 若干职业技能等级证书”制度试点方案》，完善职业教育和培训体系、深化产教融合校企合作积极取得多类职业技能等级证书，拓展就业创业本领。
2.教学内容分析
教学内容选自哈尔滨工业大学出版社《工业机器人技术及应用》，该教材分为七个项目，本课选自项目四至项目六：工业机器人的手动操作、示教编程、与外围设备的通信等三部分内容，实现工业机器人在物料搬运码垛领域的技术应用。
3.学情分析
授课对象为机器人应用与维护专业二年级学生。在之前的課程学习中，学生已经能够手动操作工业机器人线性运动、重定位运动。学生缺乏对机器人实际运用的操作训练，实操中误差较大、安全系数不高，非计算机专业的中职学生，对软件编程中的程序结构，程序语句都缺少一定的认知，从而在程序的编写方面遇到困难。工业机器人的通信设置，其理论内容较为枯燥，学生接受情况不佳，对物料搬运码垛知识点了解不足，且学生未完成过完整的项目，缺少对机器人系统应用的全面认识。
（二）教学目标
依据《工业机器人技术及应用》课程标准，结合电气运行与控制专业（工业机器人应用与维护）人才培养方案，以“1 X证书制度试点” 当中的“X”——《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核技能点评价要点为参考标准，确立知识技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维教学目标。知识与技能目标：1）了解工业机器人的坐标系，并能够口述各种坐标系之间的区别;2）掌握工业机器人坐标系的设定;3）掌握工业机器人简单示教编程的运动指令;4）学会配置机器人I/O板并设置数字输入输出信号，且能通过通信板驱动外部元件。过程与方法：1）学会实现路径轨迹程序的单周运行与连续运行的方法;2）通过示教器编程学习分别在不同的工件坐标系下完成机器人轨迹的运动;3）在实训练习中学习配置机器人I/O板并设置数字输入输出信号;4）在拓展习过程中补充完整工业机器人的竞赛项目——搬运和码垛。情感态度与价值观：1）培养细致，规范操作的习惯，增强安全意识，培养以工业机器人操作与运维职业技能等级证书评价体系为标准的操作规范; 2）培养团队协作意识、提高沟通交流能力;3）培养一丝不苟、精益求精的职业教育“工匠精神”。
教学重点是：工业机器人坐标系的创建、工业机器人运动轨迹的示教编程、工业机器人I/O通信的设置。教学难点是：工业机器人工具坐标系的创建、工业机器人程序结构的认识、工业机器人通信的设置。
（三）理念与策略
（1）秉承“教育需求与产业需求结合”的职业人才培养理念。结合“1 X证书制度”试点专业的相关方案，配合《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核技能点评价的要求，针对本模块理实一体化课程的特点，为实现教学目标，在教学策略上，以任务驱动为主线，以技能证书评价要点为参考标准，以学生为主体，采用三个“结合”的模式（虚拟仿真与实践操作相结合、教材知识点与考证技能点相结合、教师讲解与学生分组探究相结合），采用的教法是分组讨论教学法、项目驱动教学法。
（2）以任务驱动为主体的教学模式。对每一次课程单独设立实操任务，坚持“以学习者为中心”的教育理念，以“任务”为线索、以“子任务”为模块，精心组织教学内容，使其符合学生的认知特点。
在教学方法上，强调学生的自主发展，强调培养学生的自学能力，在教学过程中不断 地用“任务”来引导学生自学，让学生根据“任务”的需求来学习。
（3）“以赛促学、以赛促教”的教学方向。“以赛促学、以赛促教”既能够充分调动学生的学习积极性，也能提高教师的教学水平，对学校的师资力量建设有益。在本门课程的学习中，学生通过比赛项目的模拟，为之后的学习工作打下了坚实的基础，同时还增强了学生的学习自信心，提前经历比赛的历练和竞争。
（4）分层次教学考核。考虑学生个体差异，改变传统考核标准单一的方式。在教学和考核中，提出不同层次的考核目标，指导学生根据实际水平自主选择考核难度。减少理论考核比重，侧重学生动手能力培养，力求考出满意的成绩，同时激励了学生实践和创新的热情。
（5）多维评价。线上评价与线下评价相结合，常规评价、技能证书评价、企业评价相结合的多元评价模式。
（6）疫情期间网络教学。疫情期间，课程选择了线上、线下混合式教学，采用超星APP、微信小程序——班级小管家、微信群，等手段，学生使用虚拟仿真软件进行进一步的自我练习。
实践证明实施项目教学法，辅以信息化教学手段，进行分层次考核因材施教。使教师教学变得轻松，学生参与实践主动性提高，动手能力增强，创新意识也得到培养。
（四）信息化手段
从教学内容与课堂活动的需求出发，选择恰当的信息化资源、依一体化训练实训室和虚假仿真实训室的教学环境，采用了多元化的信息化手段（譬如：微课、超星学习通APP、虚似仿真软件RobotStudio、三维动画、TC投屏、微信小程序——班级小管家等）来开展教学，增添学习的乐趣，减少实操的安全隐患，最终达到提升课堂效率的目的。
二、教学过程
采取任务驱动式教学法和分组讨论教学法进行。
1.环节一：导情境。播放工业机器人搬运码垛的视频，创设情境问题，引入上课的内容：机器人的方向感从何而来？引导学生思考坐标的作用。活跃课堂，思考回答问题，学生开始讨论，问题初步涉及到本课要点机器人的坐标系创建。 2.环节二：学技能（结合证书考核技能点）。通过讲授法讲解工业机器人，如何使用示教器创建工具坐标和工件坐标，创建的步骤和方法。学生阅读课本内容，听完教师讲授，总结归纳知识点。几分钟后，大部分学生总结出自己的答案，开始踊跃举手。此环节中的知识点是课程标准当中内容与考证的技能点相结合的内容。
3.环节三：练仿真（突出重点突破难点）。针对学生人眼校准示教点的位置，比较困难，精度不够的问题。师生共同讨论，发现点的示教，是这一次课程当中最为困难的部分。因为工具坐标计算结果，给出了最大、最小、平均误差。工程上一般平均误差允许在0.4MM内，平均误差超过1MM，要重新示教位置点。教师扩展知识引出仿真软件RobotStudio突破这一难点：（机器人用RobotStudio仿真，先在电脑上进行工具坐标、工件坐标的建立）。教师详细介绍机器人仿真软件RobotStudio的使用界面，着重介绍点的示教。学生学习到这里，已经对机器人的坐标创建产生了兴趣，迫切想了解更多的关于机器人坐标创建提高精度的方法，有些學生开始在下面低声讨论自己对机器人姿态的调整。教师在学生学习兴趣高涨时介绍机器人的仿真软件RobotStudio，可增加学生对机器人、坐标创建的学习兴趣。
4.环节四：训实操。学生对理论课的内容进一步的理解和掌握。
通过动手实操，学习工具坐标和工件坐标的创建方法和步骤。学生很认真开始练习实操，相互配合，发现问题、思考问题、解决问题。学生需要及时向老师提问;填写实训报告;老师巡堂，对不明白的学生进行答疑，对提问较多的问题进行记录。
5.环节五：评表现（结合证书考核评价要求）。对实操进行总结和点评，对优点进行表扬，对缺点进行纠正，强调操作规范。本次课采用线上评价、线下评价相结合，常规评价、技能证书评价、企业评价相结合的多元评价模式形式。按照小组完成程度、操作规范、工作安全度等4个方面评价指标得出每组考评，选出最优小组;根据学生虚拟仿真软件操练效果、证书考核评价要求、小组合作表现得出学生个人综合考评，并由此选出优秀学生个人。
最后邀请优秀同学上台展示成效，及时巩固教师讲解知识内容，使用所学知识完成课上所提出任务。以达到帮助学生加深对知识点、技能点的认识。
三、教学效果
进一步解放思想，更新观念，将职业技能等级证书的考核转化为具体教学行为，优化理实一体化课程的教学过程。加强信息化手段的有效使用，做到理实一体化课程当中的实践课程不走味，确保高质量完成工业机器人教育教学任务。学生学习成果良好，实现了从实际操作不精确，到仿真软件RobotStudio精准示教的转变。
关注课堂，决胜课堂，以明确的课堂教学目标，科学的课堂教学过程，达到提高教师教学效率，提高学生学习效率的目标。我们的教学团队，从两个角度在必修与选修两个班级进行对比：1）传统教学模式与信息化教学模式的对比;2）传统知识点与考证技能点的对比。
课堂上创新教与学方式，充分发挥教师的主导作用，使用有效的信息化教学手段，最大限度地调动学生参与学习的积极性，引导学生在自主、合作、探究的有意义学习过程中，全身心投入，积极动脑、动口、动手，教学生学会学习，培养学生独立思考的能力，动手实践的能力和良好的学习习惯。
四、教学特色与亮点
（一）结合《工业机器人操作与运维职业技能等级证书》考核的要求，以技能证书评价要点为参考标准，通过考取职业技能等级证书等模式，力求培养出一批“熟操作，明理论”的，具有新时代职业教育“工匠精神”的技能人才。
（二）“以赛促学、以赛促教”的教学方向，“以赛促学、以赛促教”既能够充分调动学生的学习积极性，也能提高教师的教学水平，对学校的师资力量建设有益。在本门课程的学习中，学生通过比赛项目的模拟，为之后的学习工作打下了坚实的基础，同时还增强了学生的学习自信心，提前经历比赛的历练和竞争。
（三）疫情期间网络教学。疫情期间，课程选择了线上、线下混合式教学，采用超星APP、微信小程序——班级小管家、微信群，等手段，学生使用虚拟仿真软件进行进一步的自我练习。
五、反思与改进
（一）教学与考证相结合的教材改革，要加大学校教育教学授课教材与职业技能等级证书培训教材的有效衔接。目前的考证培训教材为实训设备厂家提供的教师培训教材，包括初级证和中级证两方面内容，这与学生上课所用教材有一定的差异。本课教学团队将结合社团竞赛的辅导经验，加上企业典型应用案例，编写出适应中职学生理论薄弱，动手实践能力强等特点的教材，符合教学与考证两方面的需求。
（二）信息化手段方面要加强，本课是典型的理实一体化课程 ，采用信息化手段使教师在教学中的控制支配地位降低，而学生探索性学习空间变得更广阔。同时信息化教学环境有待改善，学校加强实训室的建设，购买适用于大型工业机器人实训项目“工作台码垛仿真应用”的VR设备，加大硬件投入，不断升级，以满足本课程在信息化教学环境的刚性需求。
（三）作为1 X证书制度试点专业中的专业核心课程，本课迫切呼唤着产教的深度融合。学校和企业建立本课程的行业标准，学生的作品和实操对接行业标准，推行校企联合，以工业机器人技术及应用这门课程为出发点，开发试点项目，使课堂教学与企业项目相结合，以企业的标准来促使课堂深入改革。
总结
将结合考证要求的工业机器人的教学引入中职院校电气控制与运行专业，学生通过对课程的学习和实践，激发了学生学习兴趣和热情，改善学生学习风气和学习态度。随着考证培训工作的推进，工业机器人课程教学将培养一批复合型技术技能人才，帮助学生拓宽就业创业通道。