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基于创新实践能力培养与BYOD模式的“工业机器人”课程教学改革

陈林涛 朱衡绅 蓝莹 向金山 薛俊祥

陈林涛,朱衡绅,蓝莹,等.基于创新实践能力培养与BYOD模式的“工业机器人”课程教学改革[J].农业工程,2022,12(8):112-118. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.08.020
引用本文: 陈林涛,朱衡绅,蓝莹,等.基于创新实践能力培养与BYOD模式的“工业机器人”课程教学改革[J].农业工程,2022,12(8):112-118. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.08.020
CHEN Lintao,ZHU Hengshen,LAN Ying,et al.Teaching reform of 'industrial robot' course based on cultivation of innovative practical ability and byod mode[J].Agricultural Engineering,2022,12(8):112-118. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.08.020
Citation: CHEN Lintao,ZHU Hengshen,LAN Ying,et al.Teaching reform of "industrial robot" course based on cultivation of innovative practical ability and byod mode[J].Agricultural Engineering,2022,12(8):112-118. doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.08.020

基于创新实践能力培养与BYOD模式的“工业机器人”课程教学改革

doi: 10.19998/j.cnki.2095-1795.2022.08.020
基金项目: 广西职业教育教学改革研究项目(GXGZJG2021B100);广西师范大学教育教学改革项目(2021SZJG36)
详细信息
    作者简介:

    陈林涛,博士,主要从事机械设计理论研究及职业教育工作 E-mail:clt13424050147@163.com

  • 中图分类号: G642.0

Teaching Reform of "Industrial Robot" Course Based on Cultivation of Innovative Practical Ability and BYOD Mode

  • 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。

     

  • 图 1  情境设置流程

    Figure 1.  Flow of situation setting

    图 2  小组合作探究式学习过程

    Figure 2.  General process of group cooperative inquiry learning

    图 3  考核方式占比

    Figure 3.  Proportion of assessment methods

    图 4  BYOD模式下课堂拓展形式

    Figure 4.  Classroom expansion form under BYOD mode

    图 5  “一体化”教学体系

    Figure 5.  "Integration" teaching system

    图 6  问卷调查结果

    Figure 6.  Questionnaire survey results

    图 7  项目成绩对比

    Figure 7.  Comparison of project performance

    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 □ 10
    2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 □ 10
    3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 □ 10
    4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 □ 10
    5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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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-21
  • 修回日期:  2022-03-18
  • 出版日期:  2022-08-20

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