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基于理虚实一体化的工业机器人技术课程改革

发表时间：2021/4/9 来源：《基础教育课程》2021年1月作者：李清翠

[导读] 在当前智能化时代下，工业机器人已经成为了高端制造企业的追求方向，在技工学校内，就应该给同学们设置工业机器人技术课程，明确技术机器人技术课程讲解的目标，优化创新教学方式，使用理虚实一体化教学方法。

中铁十三局技师学院吉林省长春市兴隆山镇李清翠 130102

摘要：在当前智能化时代下，工业机器人已经成为了高端制造企业的追求方向，在技工学校内，就应该给同学们设置工业机器人技术课程，明确技术机器人技术课程讲解的目标，优化创新教学方式，使用理虚实一体化教学方法。打破过去理论与实践分割的教学方式，逐步在知识讲解释同时，也引入很多的动手实操课程，以提高同学们对理论知识的理解，同时还能够提高同学们的实操水平。
关键词:工业机器人；理虚一体化；教学模式；课程改革
       引言：随着国内老龄化逐步加快，人口红利逐步消失，这就导致制造企业内的人力成本逐年上升。随着国家制造业升级、产业结构调整政策之下，机器人被用到生产线上，已经成为了制造企业的新发展方向。工业机器人涉及到的专业技术学科很多，随着大量机器人在生产制造线上的应用，会提高生产制造的效率。在学校，需要为企业培养更高端的机器人、高技能的人才，在学校开设系统编程、设备维修管理、设备生产安装、调试等相关的技术课程。
        一、工业机器人技术课程的教学现状
        学校为了能够为社会企业培养出高端高技术的机器人专业技术人才，很多技工学校都开设机器人的专业课程但是由于该课程设置时间比较大，而且机器人技术是一门基础性的理论课程，但同时也要求同学能够掌握一定的机器人技术实践能力。在传统课堂上，同学认真听教师讲课，教师比较关注理论，但忽略了实践的问题，同学们只是死记硬背课本上的知识点，缺乏动手实操的机会，总体来讲，机器人技术的课程仍然存在着许多的问题。
        技术课上的教学偏离了实际的工业机器人的技术要求，在线编程调试比较强调基础训练，但是目前的课程教学条件下，仅仅给同学们讲解理论知识，脱离了实际的工程应用部分。学生只能够简单操作机器人，却无法将其与实际的应用相联系，而且同学也很难深入到企业，使用这些设备，造成学生的专业实践能力难以得到培养，而且不再符合企业对人才的需要[1]。
        二、工业机器人技术课程的改革
        目前，机器人技术课程内容较多，知识点难以理解，而且该技术课程实践性比较强，有许多的学校都逐步推动课程体系的优化和课程的改革。技工学校通过深度地分析国内机器人产业链，将应用型机器人技术作为学生的人才培养的重点目标之一，并以此构建出课程体系，来提高同学们的职业技能水平。也有些教师在该机器人的技术实训时，都是采用一些向驱动方式来教学，并给出了具体的实施方案。有的学校将技术课程与现有企业的一些研发项目相联系，这样才能够实现实践教学的目的，与企业的人才需求相衔接。
        在实践期间，引用一些仿真技术，这样才能够逐步培养同学们的兴趣和同学们工作的主动性，进而去增强同学们技术应用能力。但是由于目前一些院校内的师资力量水平参差不齐，硬件设施相差较大，工业机器人实验设备相对昂贵。在实验中，出现一些违规操作，就会造成设备故障，设备受到损伤，而且仪器设备数量有限，学生设备操作学时不足，机器人的设备不足，但是计算机设备却充足[2]。

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        三、理虚实一体化教学
        （一）教学模式研究
        应用理虚实的教学方式，主要是通过将理论的教学引入到实践操作中，通过一些仿真软件的操作来增加同学对技术知识点理解。在设计实践操作课程，归纳总结技术的原理相关的理论，并增强理论学习与实践锻炼的联系在课上预习前期，教师们需要先将PPT或者视频资源，发送给同学们在上课前期，需要预习的部分内容。在课后给同学们以任务指派的方式，来让同学们在课后完成。在课上，检查同学们的学习状况，在计算机机房中，教师们就可以运用多媒体设备，来辅助讲解这些理论知识。通过应用模拟仿真，来进行演示操作，同学们就可以结合教师地细致讲解、演示，来对虚拟机器人进行实操，这样才能够进一步加深同学们对理论知识的理解，而且也能够使同学们熟练地操作设备，认真地理解理论知识，掌握这些实操技能。在教师们指引之下，由学生自主操作这些实验设备，之后，在自主地编写程序、调试设备，再归纳总结。在虚拟操作时，如果遇到一些问题，要给同学们做出讲解。再找出合理的方式，来促使同学进行原理理论知识的学习，与计算机仿真模拟和实操一体化融合教学[3]。
       （二）应用举例
        随着近几年机器人技术的飞速提升，机器人在目前的物流仓储等领域应用比较广泛，如以ABB机器人搬运工件作为例子，教师要求同学们在仿真软件中完成整个坐标系的设计、目标点的确认，来完成操作机器人搬运工件的过程。
        理实教学前期，教师要将制作好的PPT和视频资源提前发送给同学们，要求同学能够通过分析资源，了解机器人内部的构造和机器人的技术参数，并了解机器人示教盒的具体使用方法。在软件中，要构建出机器人搬运工作站，同时向同学们介绍机器人的6个自由度、工作台及控制台。让同学们对整体工作站的各部分结构有更清晰的认知，并且细致地讲解机器人各个部分部件之间是如何衔接配合完成。由教师们边讲解、边操作，以此来完成程序的设计，坐标的设计是焦点，教师要做好各类坐标点设计细致讲解，讲述每一个操作，才能够帮助同学操作设备，而且给同学也有预留一定的时间，让同学们在计算机上模拟训练，来熟练地掌握整体设备操作，对于已经熟练掌握虚拟机器人的操作时，就可以在教师的指引下，去完成坐标体系的设计，及坐标点步骤的设计，最终完成所有的搬运工作任务。
        四、结束语
        通过使用理虚实一体化教学方式，在上课时，教师边讲解理论，边仿真模拟，边实践操作，这样才能够及时地让同学们将理论知识运用到实践操作中来，来提高同学们的实践能力，能够在实践中，去进一步深入掌握理论知识内涵。
参考文献：
[1]朱必武.基于理虚实一体化的中职汽修课堂研究[J].汽车实用技术
,2019,000(014):233-234.
[2]刘涛,徐明利,周杰.基于"理虚实一体化"理念的课程教学改革探
究——以《汽车电器》为例[J].汽车实用技术,2020(12):39.
[3]康俊峰,周丽娜.基于机器人技术应用的高职教育研究[J].山
东工业技术,2019,No.290(12):251-251.