Teaching Reform of "Industrial Robot" Course Based on Cultivation of Innovative Practical Ability and BYOD Mode
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摘要:
探究一种结合创新实践能力培养与BYOD模式的新型教学模式，通过创新思想渗透、设置特定情境、组织探究任务、改变课程考核形式，突出创新、解决问题能力的培养，再通过以智能手机为主的BYOD模式，突破传统探究式教学的局限性，拓展课内课外的教学，形成创新实践能力培养与BYOD一体化教学模式。以“工业机器人”为例，设计教案并进行实践教学。结果表明，教学效果符合预期，课堂满意度高，能够实现高校学生的创新实践能力培养。
Abstract:A new teaching mode was explored, combined with cultivation of innovative practical ability and BOYD（Bring Your Own Device）mode． Through infiltration of innovative ideas, setting specific situations, organizing exploration tasks, changing form of curriculum assessment, cultivation of innovation and problem-solving ability was highlighted, and then limitations of traditional inquiry teaching was broken through BOYD mode, which was dominated by smart phones, and teaching was expanded in class and out of class． And then, an integrated teaching mode of innovative practical ability training and BOYD was formed． Taking “Industrial Robot” course as an example, teaching plan was designed and practical teaching was carried out． Results showed that teaching effect met expectation, classroom satisfaction was high, and cultivation of college students' innovative practical ability could be realized．
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Keywords:
- innovative practical ability /
- BOYD mode /
- new engineering /
- reform in education /
- industrial robot
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表 1 基于创新实践能力培养与BYOD模式的章节设计
Table 1. Key chapter design based on innovative practice ability training and BYOD mode
重点章节 探究式任务设计 可用设备 工业机器人机械结构系统和驱动系统 1.工业机器人的机械系统由哪些部分组成？分别有什么作用？翻阅课本，完成简答报告在学习平台上提交
2.小组讨论：工业机器人手部作业为什么只需要3个自由度
3.探究工业机器人的驱动系统应该如何选择，并简单设计一种驱动系统，查询网络平台资料，完成设计报告文档在学习平台上提交智能手机、平板电脑 工业机器人传感系统 1.小组选择一种传感器，分析其工作原理并简述其应用场合，结合传感器技术课程和网络平台资料，完成简单报告文档在学习平台上提交
2.工业机器人视觉系统的工作流程是怎样的？简述它们的工作流程智能手机、平板电脑 工业机器人控制系统 1.工业机器人有哪些控制方式，简述它们的控制特点
2.小组选择一种控制方式，按照课本第54页流程图，查询网络平台资料，分析并绘制
该控制系统流程图，完成后在平台上提交成果智能手机、平板电脑 工业机器人应用 根据课本知识和网络学习平台资料，探究机器人作业程序，使用Robot Studio软件进行工业机器人工作仿真：
1.搬运机器人
2.码垛机器人
3.焊接机器人
4.装配机器人智能手机、平板电脑、笔记本电脑 
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表 2 教学目标
Table 2. Teaching objectives
分类 内容 知识与技能目标 学生在1个课时内经教师讲解和小组合作探究，了解码垛机器人的分类、功能、结构及发展前景 学生使用电脑，通过Robot Studio软件进行码垛机器人的工作仿真，在3个课时里完成一种码垛机器人的仿真运动 过程与方法目标 学生在3个课时内理解和掌握码垛机器人工作程序编写的方法 学生能够熟悉运用Robot Studio软件进行码垛机器人工作仿真的一般过程 情感、态度和价
值观目标学生在4个课时的学习中，让学生认识到工业机器人在现代工业产业中的广泛应用，工业机器人应用与发展前景，建立专业自豪感和民族自豪感 通过小组讨论探究学习，完成案例，培养小组合作精神和创新实践能力
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表 3 基于创新实践能力培养与BYOD模式的教学设计
Table 3. Instructional design based on cultivation of innovative practical ability and BYOD mode
教学阶段及内容 教学活动 设计意图 导入（5 min）
展示工业机器人为工业生产带来的改变、工业机器人前沿技术，引出本节课的主题“码垛机器人”机械工程行业思想培养：
①教师播放微视频，展示现代工厂中工业机器人的堆垛作业。提问：工业机器人在码垛作业中有哪些优势？
②学生观看微视频，回答教师提出的问题拓展学生的思维和视野，通过提问引发学生思考码垛机器人的特点 授课环节（45 min）
基本认识：
①码垛机器人分类
②码垛机器人功能
③典型码垛机器人结构
④码垛机器人生产线及辅助设备设置情境，布置探究任务：
①教师介绍和展示几种典型码垛机器人的结构，布置小组合作任务：小组选择一种码垛机器人，分析其结构特点和工作基本原理，为该码垛机器人设计出一条生产线，画出生产流程图、说明基本工作原理
②学生小组确定选择后，合理分工，进行分析讨论，使用智能手机查询资料，在电子学习笔记中查阅和记录关键信息。设计出一条符合要求的码垛机器人生产线，画出简要流程图，最后在学习平台上提交码垛机器人的理论难点在于生产线及辅助设备，涉及范围广，基于创新实践能力培养与BYOD模式教学，采用探究式教学，让学生自主选题，提高针对性和学习积极性 实践环节（90 min）
项目练习：
①码垛机器人程序知识
②码垛机器人工作仿真
③码垛机器人操作规范（1）设置情境，布置探究任务：
①教师布置小组合作任务：探究码垛机器人的作业程序，使用Robot Studio软件进行码垛机器人一种工作仿真，并在超星
学习平台上传成果
②学生小组探究和讨论码垛机器人的作业程序，拟写出基本的操作程序。实践过程中可以通过智能手机查询现存的案例，并对比不同案例的区别，完成后将结果上传到学习平台
（2）分享结果，完善程序：
教师指导学生小组进行结果分享，帮助学生进一步完善程序码垛机器人的工作仿真是实践中的重点，进行仿真的方法多样化。基于创新实践能力培养与BYOD模式教学，设置特定的情景，帮助学生建立知识体系，有利于学生创新实践能力的培养，摆脱思维定式，创造具有特点的解决方案 课后
反思或独立探究课后反思或探究：
①教师总结教学成效，分析教学过程中遇到的问题，优化教学设计
②学生通过学习平台上的资料，进行巩固和拓展学习
③教师和学生通过学习平台进行交流互动回顾本堂课的所学内容，通过提问提高学生积极性，引发学生思考，克服思维定式
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表 4 调查问卷设计
Table 4. Questionnaire design
序号 调查项目 1 学习本课程后，个人的知识技能掌握程度（掌握程度最低为0、最高为10）
□ 0 □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 □ 102 本课程探究项目、课程设计成绩自评（自评最低为0、最高为10）
□ 0 □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 □ 103 课堂活动参与度（参与程度最低为0、最高为10）
□ 0 □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 □ 104 教学满意度（满意程度最低为0、最高为10）
□ 0 □ 1 □ 2 □ 3 □ 4 □ 5 □ 6 □ 7 □ 8 □ 9 □ 105 课程结束后，是否参加了创新训练项目或比赛
□ 是 □ 否6 课程结束后，是否计划在将来参加创新训练项目或比赛
□ 是 □ 否7 除课程知识外，你在本课程的学习中收获了什么？/你认为可以从课程中收获什么？
[请简述]8 与传统课堂相比，你认为新教学模式有什么优点？
[请简述]9 与传统课堂相比，你认为新教学模式有什么缺点？
[请简述]
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