工业机器人机械维护课程改革研究

摘要：基于OBE教育理念，以《工业机器人机械维护》为对象进行课程改革研究。从学生的学习成果出发反向设计教学内容，进行教学方式、考核评价的改革。实践表明，以学生为中心的教育理念能有效提高课堂教学质量，培养应用型技能人才。

关键词：OBE；工业机器人；机械维护；教学改革

引言

统计局数据：2020年1-5月我国工业机器人产量为72619套，同比增长6.7%，销售额增速明显快于全球市场。有关资料显示2019年，我国机器人市场大概需要7.13万高职机器人专业应用型人才，而高职院校培养的机器人及其相关专业的毕业生才5.23万人，供求关系矛盾并没有得到初步解决。巨大的机器人市场对应的是工业机器人应用型人才的紧缺。“中国制造2025”以后，高职院校面对广阔的就业前景，工业机器人专业开设增长较快，到2020年全国已经有458所高职院校开设机器人专业，为我国的智能制造提供高端人才支撑[1]。我校于2015年开设工业机器人专业，同时与KUKA机器人有限公司校企合作，共建工业机器人实训基地、合作成立“库卡机器人江苏应用与培训中心”。《工业机器人机械维护》是我校工业机器人专业的一门专业核心课程，是培养学生掌握工业机器人的机械结构，熟练拆装工业机器人进行维护保养的必修课程之一。OBE理念起源于美国，作为当前教育改革的主流理念，已经被越来越多的高职院校应用于其专业课程改革中，以提高教育教学质量，适应未来产业的发展。以学生的学习成果为导向是成果导向教育的核心所在，核心是“以学生为中心”，学生“学到了什么”是教学模式实施的重点，强调学生在课程中学到了什么，重视学生的个性化发展，促使学生成才的多样化。以学生的学习成果反向设计课程体系，并分阶段对成果进行评价，努力促使学生成功学习。我国的成果导向教育教学改革始于台湾。基于OBE理念的的教学改革不仅能够培养学生全面发展的综合能力，而且能够推动学生和学校、老师的共同发展。

1《工业机器人机械维护》课程的学习成果

聚焦“OBE”理念进行课程改革，我们首先要搞清楚学生从这门课程中学到了什么。定义学生的学习成果，是实施OBE成败的关键，直接影响后续各种教学活动环节的质量。基于我校工业机器人专业的人才培养方案，并结合本课程在专业知识体系中的地位、能力指标中对应的能力，确定本门课程学生的学习成果。①知识：学生能描述工业机器人的定义、特征、基本结构和功能，解释工业机器人的相关术语及其含义；能描述工业机器人的运动轴、坐标系及其作用，工业机器人的安全操作规程，熟悉示教器的按键及使用功能，能使用smartPAD手动操作KUKA机器人；能够描述工业机器人的机械结构及各部分的功能，掌握工业机器人的运动控制；能描述工业机器人常见减速器的工作原理及应用场合；能描述工业机器人的拆装步骤和注意事项；能描述工业机器人的保养内容与方法。②技能：学生能正确操作工业机器人进行各种运动，深刻认识工业机器人的机械结构；熟练的进行工业机器人重点零部件的拆装操作，获得较强的动手能力；能精确的进行工业机器人的保养，提高分析和解决实际问题的能力。③素养：将产出指标贯穿在课程知识中，能够增强学生的成功获得感，通过不断取得成就来认知自我、修正自我、激发自我，提升自信[2]。培养学生积极主动、善于研究的学习习惯，形成细致、严谨、认真的职业态度，养成团队合作意识和勇于创新的工作习惯。

2课程内容的改革

《工业机器人机械维护》这门课程内容包括机器人的基本组成、机械结构、机器人的运动及维护保养等知识点，以学生的学习成果反向设计教学内容，同时遵循“理论实践一体化”的理念，通过对真实工作项目和任务的提炼，本学习领域共设3个学习情境：认识工业机器人，操作工业机器人和拆装与保养工业机器人，每个情境又细分为若干个小任务，情境的设置由易到难，由简单到复杂，层层推进，如表1所示。学生通过3个情境的学习，循序渐进地获得知识和技能，达到最初的培养目标。在整个人才培养过程中，始终坚持以实践技能的形成和提高为主线，组织各项教学内容和教学活动。教学活动都在“教学做一体化”教室和实训室进行，并将实践操作纳入到评价体系当中，加强对工业机器人专业的技能训练。

3教学方式的改革

OBE理念一直强调教学活动要以学生为中心，因此教师需要转变以往的教学模式，仅仅传授书本知识是不能让学生达成学习成果，工业机器人专业培养的是应用型技术人才，注重学生实践能力的培养，“如何学”是教师思考教学方法的唯一议题。课程实施是专业培养目标和核心能力能够实现的基础。以学生的学习、成长为中心，以实践能力的培养为主线，采用各种教学手段，层层推进，才能引领学生获得更多的能力。教学设计中，我们将2名学生分为一小组，以小组合作的学习形式为基准，主要采用以下的教学方式：案例分析法：为便于学生理解工业机器人的定义、工业机器人运动控制等内容，加深常见技术指标、工业机器人的系统组成等知识的掌握，以典型的工业机器人为案例进行课程导入。小组讨论时也可以案例作为参考，进行工作任务拓展，培养学生自主学习的能力。任务驱动法：通过给予不同工作任务，以学生为主体完成工业机器人的认知、操作、拆装与保养，学生任务的完成过程，就是学生不断发现问题，老师通过引导，讲授帮助学生解决问题的过程，“做中学，学中做”，通过任务完成的各个环节，强化学生对工业机器人机械维护的技能。混合教学法：除了现场教学，老师分别在“金课坊”和SPOC课程平台建立了《工业机器人机械维护》在线开放课程，课前学生可以进行自主学习，掌握知识重点，老师进行过程监控管理；课后复习任务及资源库中的案例，也有助于学生课后拓展学习，巩固课堂学习成果。线上的学习成绩都列入学生的考核中，进一步增强了学生的学习动力，自主学习的主动性。分组教学法：整个班级教学以2人一组，每个项目结束后，要求每个小组在分析归纳总结项目学习的基础上，制作PPT作业进行全班汇报，其他同学和老师共同提问，小组成员回答问题，最后教师点评，分组教学的模式培养了学生的团队合作能力[3]。

4考核方式的改革

考核不是目的，也不是学习的终点，是贯穿于整个教学活动，并将考核结果反馈于教学实施过程，从而激发学生最高表现的一种评价方式。多元化的教学目标和教学方法决定了考核方式的多样化。本课程以工业机器人机械维护为主线，建立考核体系，以平时过程性考核为主、期末终结性考试为辅。平时过程性考核由课前线上自主学习情况、课中考勤及任务完成情况、课后拓展完成情况组成。其中，平时过程性考核分值比例占80%；期末终结性考核的形式为理论考试，其分值比例占20%，如表2所示。这样的考核方式注重综合评价如学生自主学习的能力，项目任务实施中自我能力与团队合作的精神等和个体差异如拓展部分，最终的结果能够体现学生的综合能力。同时，基于平时的过程性考核，每一个任务结束后都对学生的学习成果进行检验，通过结果及时了解学生在项目学习中的问题，查漏补缺，调整教学策略，一方面增强学生的学习能力，另一方面又能持续改进和提高教学质量。

5结束语

高职教育以培养高端应用型人才为己任，然而全球产业的多元化发展意味着高职教育不能一成不变，迫切需要进行课程改革以适应未来产业的发展规律。以OBE理念为导向进行《工业机器人机械维护》课程开发，将学生放在教学的主体地位，课程内容、教学方式和评价模式都围绕学生学到了什么来实施。实践表明，这样创新的教育理念，学生能够全面发展，获取专业知识的同时，自主学习能力、团队合作精神、职业技能、职业精神都有了很大的提高。

参考文献：

[1]张慧，马文静.高职院校开设工业机器人专业的思考[J].江苏工程职业技术学院学报，2017（2）：93-95.

[2]向诚.基于OBE的传感器与检测技术教学改革[J].科技视界，2019（03）：41-42.

[3]马文静，张慧.基于OBE理念的《工业机器人操作与编程》教学改革研究[J].内燃机与配件，2020（11）：282-283.

作者：张慧 单位：江苏工程职业技术学院