反芻式教學(xué)法在工業(yè)機(jī)器人仿真教學(xué)中的運(yùn)用效果

李晶

摘? 要：ABB工業(yè)機(jī)器人仿真課程是中職學(xué)校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)必修的核心課程。在該門課程的實(shí)際教學(xué)當(dāng)中，筆者采用的是RobotStudio離線編程教學(xué)軟件，同時(shí)運(yùn)用了反芻式教學(xué)法，并結(jié)合當(dāng)代中職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)和ABB工業(yè)機(jī)器人仿真課程的特點(diǎn)與課程要求，不斷進(jìn)行著教學(xué)方法方面的探究和研究，并取得了一定的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：ABB工業(yè)機(jī)器人仿真教學(xué)? 反芻式教學(xué)法? RobotStudio離線編程教學(xué)

ABB工業(yè)機(jī)器人仿真課程是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程，同時(shí)也是中職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)必修課程之一。作為深入中職機(jī)器人專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)，在該門課程的教學(xué)當(dāng)中所采用的是與ABB工業(yè)機(jī)器人相對(duì)應(yīng)的有較強(qiáng)仿真效果的RobotStudio軟件。此款軟件可以真實(shí)工業(yè)機(jī)器人所能完成的絕大部分功能在軟件當(dāng)中實(shí)現(xiàn)。仿真軟件的靈活運(yùn)用，可以使得學(xué)生的編程能力及靈活性有更大的提高，且提高了設(shè)備的使用效率。在此學(xué)期的《工業(yè)機(jī)器人仿真技術(shù)》教學(xué)工作當(dāng)中，針對(duì)如何使工業(yè)機(jī)器人仿真教學(xué)能夠取得更好的教學(xué)效果這個(gè)問題，筆者在教學(xué)方法及教學(xué)手段上進(jìn)行了部分內(nèi)容的適當(dāng)調(diào)整。

現(xiàn)從以下幾個(gè)方面談一談在此學(xué)期《工業(yè)機(jī)器人仿真技術(shù)》教學(xué)工作中所進(jìn)行的反芻式教學(xué)。

1? 專業(yè)學(xué)生情況及教學(xué)需求現(xiàn)狀

職專一年級(jí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生與一年級(jí)下學(xué)期開設(shè)該課程。經(jīng)過前一個(gè)學(xué)期的專業(yè)教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)基本具備了一定的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)、單片機(jī)（C語言）、電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)等專業(yè)課的基礎(chǔ)知識(shí)，但對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的了解相對(duì)較少，且學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力參差不齊。

機(jī)器人仿真技術(shù)課程始于職專一年級(jí)下學(xué)期，止于職專二年級(jí)上學(xué)期。學(xué)生所學(xué)的主要內(nèi)容是仿真軟件RobotStudio的使用方法。該校的機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)方案具體要求與需要，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)況需要，學(xué)生技能競(jìng)賽對(duì)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人仿真技術(shù)專業(yè)知識(shí)的需要，社會(huì)對(duì)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生的人才需要，這一系列的需要引出了我們對(duì)機(jī)器人仿真這門課程的教學(xué)效果的需要。中職機(jī)器人專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，就要培養(yǎng)符合工業(yè)需求現(xiàn)狀及企業(yè)需求現(xiàn)狀的學(xué)生。脫離需要的教學(xué)，且學(xué)生不知道自己所有何用，最終只會(huì)讓學(xué)生有厭學(xué)的狀態(tài)產(chǎn)生。機(jī)器人仿真這門課程，是中職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生學(xué)生深入學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)課程，對(duì)學(xué)生基本功的要求非常高。因此，在機(jī)器人仿真技術(shù)教學(xué)當(dāng)中，需要注意狠抓學(xué)生的基本功，且在教學(xué)當(dāng)中進(jìn)行一定量職業(yè)意識(shí)與職業(yè)精神的滲透，在教學(xué)當(dāng)中全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2? 原有的教學(xué)方法及教學(xué)效果

在原先的機(jī)器人仿真技術(shù)教學(xué)當(dāng)中，筆者主要采用的教學(xué)流程為：“學(xué)生分組”—“教師展示實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果”—“實(shí)訓(xùn)過程示范”—“實(shí)訓(xùn)過程中應(yīng)注意事項(xiàng)”—“學(xué)生小組練習(xí)”—“實(shí)訓(xùn)輔導(dǎo)”—“實(shí)訓(xùn)小結(jié)”。在這種傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂上都能較快地根據(jù)每堂課的任務(wù)提示模仿教師的操作進(jìn)行對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)操作，掌握對(duì)應(yīng)的基本知識(shí)。但這種傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端較為凸顯，學(xué)生的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)當(dāng)中處于一種被動(dòng)的狀態(tài)，教師教學(xué)生學(xué)，教師停學(xué)生懵，在專業(yè)實(shí)訓(xùn)課堂當(dāng)中學(xué)生只能夠被動(dòng)地跟著教師和操作提示完成相應(yīng)的任務(wù)，脫離了提示就不能獨(dú)立完成。且在經(jīng)過1～2周的教學(xué)周后，學(xué)生會(huì)將之前的教學(xué)內(nèi)容忘卻，此時(shí)的學(xué)生得不到成就感，很難再次完成原先的實(shí)訓(xùn)目標(biāo)與實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

機(jī)器人仿真技術(shù)這門課程當(dāng)中，我們的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生能夠使用RobotStudio這款軟件獨(dú)立完成對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)操作任務(wù)，具備獨(dú)立的ABB機(jī)器人編程能力，掌握ABB機(jī)器人的基本操作技巧，且能進(jìn)行離線編程操作。上述的教學(xué)模式基本上能達(dá)成這樣的教學(xué)目標(biāo)，但課堂教學(xué)上偶爾也非常吃力，特別是在課堂知識(shí)點(diǎn)較多的情況下教學(xué)效果非常不理想。

3? 反芻式教學(xué)方法的應(yīng)用及教學(xué)實(shí)例

機(jī)器人仿真技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，是一個(gè)螺旋式上升的內(nèi)容，需要學(xué)生在原有舊知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行突破與加深，是一個(gè)由淺入深的過程。在平常的教研活動(dòng)及教學(xué)探索當(dāng)中，筆者發(fā)現(xiàn)有一種教學(xué)法非常值得一試，即反芻式教學(xué)。教學(xué)中的反芻是通過對(duì)舊有知識(shí)的反芻產(chǎn)生新的知識(shí)，然后我們會(huì)對(duì)新的知識(shí)進(jìn)行再反芻進(jìn)而獲得更新的知識(shí)，如此不斷螺旋式循環(huán)向上，進(jìn)而達(dá)到知識(shí)的不斷更新與提高并成為某一知識(shí)體系。

比如，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌編程當(dāng)中，筆者先教學(xué)生MoveL、MoveJ、MoveC指令，因此學(xué)生基本上初步掌握了直線，曲線、圓弧的軌跡編程基礎(chǔ)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，筆者引導(dǎo)完成星型軌跡的繪制，此時(shí)學(xué)生對(duì)直線軌跡編程有了一個(gè)更加深刻的了解。另外，也讓他們認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)指令編程的連接。再由直線的基礎(chǔ)上加入圓弧的繪制，學(xué)生對(duì)橢圓的繪制完成非常出色。在直線與曲線都能完成的基礎(chǔ)上，加入曲面的概念，引導(dǎo)學(xué)生使用MoveC指令理解機(jī)器人在曲面上繪制的軌跡。在這個(gè)過程中，學(xué)生有可能會(huì)出現(xiàn)機(jī)械碰撞的現(xiàn)象，以及奇點(diǎn)的產(chǎn)生、機(jī)械臂超出工作范圍區(qū)域、路徑不能完成等具體問題，此時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生如何使用原有的知識(shí)點(diǎn)去解決這個(gè)問題，當(dāng)學(xué)生在解決這個(gè)問題的同時(shí)發(fā)現(xiàn)使用圓弧指令或者增加示教點(diǎn)數(shù)量可以解決這一問題，提高了他們的成就感。學(xué)生在理解了原先的知識(shí)點(diǎn)后能夠通過教師的引導(dǎo)來解決操作過程中產(chǎn)生的實(shí)際問題，大大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，教學(xué)效果非常理想，同時(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性也得到了相應(yīng)的提高。

4? 不同教學(xué)方法的運(yùn)用總結(jié)

在原有的教學(xué)方法當(dāng)中，對(duì)于教師的演示操作及直接講解都有很高的依賴性及要求，要求學(xué)生進(jìn)行機(jī)械性的記憶與提高。比如，在機(jī)器人的操作軌跡中直接展示程序，與學(xué)生講解實(shí)際操作步驟及操作過程當(dāng)中可能遇到的實(shí)際操作問題與解決方法，讓學(xué)生照搬全抄、死記硬背，此時(shí)學(xué)生往往不能真正地理解程序的含義，不懂得如何如調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)與示教點(diǎn)，解決機(jī)器人出現(xiàn)的奇點(diǎn)、超出單一軸的工作范圍等小問題。在課堂上教師往往需要對(duì)同樣的問題一提再提，很是被動(dòng)，且占用了大部分的課堂時(shí)間。

在反芻式教學(xué)方法的指導(dǎo)下，學(xué)生充分理解程序的含義，學(xué)生與課后對(duì)指令進(jìn)行充分的了解，課堂中對(duì)知識(shí)點(diǎn)具體運(yùn)用。遵循了“認(rèn)識(shí)—理解—消化”的自然法則和規(guī)律，得到了學(xué)生的歡迎與認(rèn)可，同時(shí)能夠有效地抵制了學(xué)生的死記硬背和被動(dòng)的學(xué)習(xí)模式。

當(dāng)然，在這個(gè)學(xué)期的機(jī)器人仿真技術(shù)教學(xué)當(dāng)中，“反芻式”教學(xué)法還有待進(jìn)一步地完善和提高，使之趨于完善，發(fā)揮更大的作用。

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