工業機器人機械維護課程改革研究

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摘要：基于OBE教育理念，以《工業機器人機械維護》為對象進行課程改革研究。從學生的學習成果出發反向設計教學內容，進行教學方式、考核評價的改革。實踐表明，以學生為中心的教育理念能有效提高課堂教學質量，培養應用型技能人才。

關鍵詞：OBE；工業機器人；機械維護；教學改革

引言

統計局數據：2020年1-5月我國工業機器人產量為72619套，同比增長6.7%，銷售額增速明顯快于全球市場。有關資料顯示2019年，我國機器人市場大概需要7.13萬高職機器人專業應用型人才，而高職院校培養的機器人及其相關專業的畢業生才5.23萬人，供求關系矛盾并沒有得到初步解決。巨大的機器人市場對應的是工業機器人應用型人才的緊缺。“中國制造2025”以后，高職院校面對廣闊的就業前景，工業機器人專業開設增長較快，到2020年全國已經有458所高職院校開設機器人專業，為我國的智能制造提供高端人才支撐[1]。我校于2015年開設工業機器人專業，同時與KUKA機器人有限公司校企合作，共建工業機器人實訓基地、合作成立“庫卡機器人江蘇應用與培訓中心”。《工業機器人機械維護》是我校工業機器人專業的一門專業核心課程，是培養學生掌握工業機器人的機械結構，熟練拆裝工業機器人進行維護保養的必修課程之一。OBE理念起源于美國，作為當前教育改革的主流理念，已經被越來越多的高職院校應用于其專業課程改革中，以提高教育教學質量，適應未來產業的發展。以學生的學習成果為導向是成果導向教育的核心所在，核心是“以學生為中心”，學生“學到了什么”是教學模式實施的重點，強調學生在課程中學到了什么，重視學生的個性化發展，促使學生成才的多樣化。以學生的學習成果反向設計課程體系，并分階段對成果進行評價，努力促使學生成功學習。我國的成果導向教育教學改革始于臺灣。基于OBE理念的的教學改革不僅能夠培養學生全面發展的綜合能力，而且能夠推動學生和學校、老師的共同發展。

1《工業機器人機械維護》課程的學習成果

聚焦“OBE”理念進行課程改革，我們首先要搞清楚學生從這門課程中學到了什么。定義學生的學習成果，是實施OBE成敗的關鍵，直接影響后續各種教學活動環節的質量。基于我校工業機器人專業的人才培養方案，并結合本課程在專業知識體系中的地位、能力指標中對應的能力，確定本門課程學生的學習成果。①知識：學生能描述工業機器人的定義、特征、基本結構和功能，解釋工業機器人的相關術語及其含義；能描述工業機器人的運動軸、坐標系及其作用，工業機器人的安全操作規程，熟悉示教器的按鍵及使用功能，能使用smartPAD手動操作KUKA機器人；能夠描述工業機器人的機械結構及各部分的功能，掌握工業機器人的運動控制；能描述工業機器人常見減速器的工作原理及應用場合；能描述工業機器人的拆裝步驟和注意事項；能描述工業機器人的保養內容與方法。②技能：學生能正確操作工業機器人進行各種運動，深刻認識工業機器人的機械結構；熟練的進行工業機器人重點零部件的拆裝操作，獲得較強的動手能力；能精確的進行工業機器人的保養，提高分析和解決實際問題的能力。③素養：將產出指標貫穿在課程知識中，能夠增強學生的成功獲得感，通過不斷取得成就來認知自我、修正自我、激發自我，提升自信[2]。培養學生積極主動、善于研究的學習習慣，形成細致、嚴謹、認真的職業態度，養成團隊合作意識和勇于創新的工作習慣。

2課程內容的改革

《工業機器人機械維護》這門課程內容包括機器人的基本組成、機械結構、機器人的運動及維護保養等知識點，以學生的學習成果反向設計教學內容，同時遵循“理論實踐一體化”的理念，通過對真實工作項目和任務的提煉，本學習領域共設3個學習情境：認識工業機器人，操作工業機器人和拆裝與保養工業機器人，每個情境又細分為若干個小任務，情境的設置由易到難，由簡單到復雜，層層推進，如表1所示。學生通過3個情境的學習，循序漸進地獲得知識和技能，達到最初的培養目標。在整個人才培養過程中，始終堅持以實踐技能的形成和提高為主線，組織各項教學內容和教學活動。教學活動都在“教學做一體化”教室和實訓室進行，并將實踐操作納入到評價體系當中，加強對工業機器人專業的技能訓練。

3教學方式的改革

OBE理念一直強調教學活動要以學生為中心，因此教師需要轉變以往的教學模式，僅僅傳授書本知識是不能讓學生達成學習成果，工業機器人專業培養的是應用型技術人才，注重學生實踐能力的培養，“如何學”是教師思考教學方法的唯一議題。課程實施是專業培養目標和核心能力能夠實現的基礎。以學生的學習、成長為中心，以實踐能力的培養為主線，采用各種教學手段，層層推進，才能引領學生獲得更多的能力。教學設計中，我們將2名學生分為一小組，以小組合作的學習形式為基準，主要采用以下的教學方式：案例分析法：為便于學生理解工業機器人的定義、工業機器人運動控制等內容，加深常見技術指標、工業機器人的系統組成等知識的掌握，以典型的工業機器人為案例進行課程導入。小組討論時也可以案例作為參考，進行工作任務拓展，培養學生自主學習的能力。任務驅動法：通過給予不同工作任務，以學生為主體完成工業機器人的認知、操作、拆裝與保養，學生任務的完成過程，就是學生不斷發現問題，老師通過引導，講授幫助學生解決問題的過程，“做中學，學中做”，通過任務完成的各個環節，強化學生對工業機器人機械維護的技能。混合教學法：除了現場教學，老師分別在“金課坊”和SPOC課程平臺建立了《工業機器人機械維護》在線開放課程，課前學生可以進行自主學習，掌握知識重點，老師進行過程監控管理；課后復習任務及資源庫中的案例，也有助于學生課后拓展學習，鞏固課堂學習成果。線上的學習成績都列入學生的考核中，進一步增強了學生的學習動力，自主學習的主動性。分組教學法：整個班級教學以2人一組，每個項目結束后，要求每個小組在分析歸納總結項目學習的基礎上，制作PPT作業進行全班匯報，其他同學和老師共同提問，小組成員回答問題，最后教師點評，分組教學的模式培養了學生的團隊合作能力[3]。

4考核方式的改革

考核不是目的，也不是學習的終點，是貫穿于整個教學活動，并將考核結果反饋于教學實施過程，從而激發學生最高表現的一種評價方式。多元化的教學目標和教學方法決定了考核方式的多樣化。本課程以工業機器人機械維護為主線，建立考核體系，以平時過程性考核為主、期末終結性考試為輔。平時過程性考核由課前線上自主學習情況、課中考勤及任務完成情況、課后拓展完成情況組成。其中，平時過程性考核分值比例占80%；期末終結性考核的形式為理論考試，其分值比例占20%，如表2所示。這樣的考核方式注重綜合評價如學生自主學習的能力，項目任務實施中自我能力與團隊合作的精神等和個體差異如拓展部分，最終的結果能夠體現學生的綜合能力。同時，基于平時的過程性考核，每一個任務結束后都對學生的學習成果進行檢驗，通過結果及時了解學生在項目學習中的問題，查漏補缺，調整教學策略，一方面增強學生的學習能力，另一方面又能持續改進和提高教學質量。

5結束語

高職教育以培養高端應用型人才為己任，然而全球產業的多元化發展意味著高職教育不能一成不變，迫切需要進行課程改革以適應未來產業的發展規律。以OBE理念為導向進行《工業機器人機械維護》課程開發，將學生放在教學的主體地位，課程內容、教學方式和評價模式都圍繞學生學到了什么來實施。實踐表明，這樣創新的教育理念，學生能夠全面發展，獲取專業知識的同時，自主學習能力、團隊合作精神、職業技能、職業精神都有了很大的提高。

參考文獻：

[1]張慧，馬文靜.高職院校開設工業機器人專業的思考[J].江蘇工程職業技術學院學報，2017（2）：93-95.

[2]向誠.基于OBE的傳感器與檢測技術教學改革[J].科技視界，2019（03）：41-42.

[3]馬文靜，張慧.基于OBE理念的《工業機器人操作與編程》教學改革研究[J].內燃機與配件，2020（11）：282-283.

作者：張慧 單位：江蘇工程職業技術學院