微课在工业机器人应用与维护专业教学中的应用
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时间：2018-01-03
笔者参与了2017年度人社部牵头的技工院校工业机器人应用与维护专业一体化课改项目，在一体化教学改革的典型任务提取阶段，按照实践专家访谈会中的职业发展阶段提取出來的典型工作任务进行了教学转化。
一、现阶段工业机器人应用与维护专业一体化教学的实施难点
工业机器人专业的核心课程包括：工业机器人职业认知、工业机器人装配与测试、工业机器人工作站维护与保养、工业机器人工作站安装与调试、工业机器人工作站调整、工业机器人工作站仿真设计、工业机器人多工作站联调和工业机器人工作站故障诊断与排除。可以发现，有部分工作任务的内容是非常适合采用微课视频呈现的，例如职业认知、工业机器人本体装配、机器人工作站保养、工业机器人工作站故障诊断与排除等。这类专业内容有着涉及面广泛、内容知识点复杂难以书面描述、公开出版专业资料缺乏等问题。如何把知识点形象生动地展现给学生，是专业教师苦苦思考的问题。
二、工业机器人核心专业课程微课需求分析
为了使一体化教学能真正落地实施，课改组分析了全部核心课程的教学目标和教学过程，统筹总结出适宜采用微课作为教学材料的科目。
工业机器人专业学生入学第一学期的时候需要上一门专业核心课程——职业认知。刚入学的新生不可能每次上职业认知课程就安排企业参观，涉及学校安排租车与企业生产任务紧与接待能力等问题。解决方案是：在职业认知课程授课之前，教师按照教学大纲和教学计划预先准备好包括行业认知、企业认知和岗位认知内容的微课视频，能解决本科目大部分知识点的传授讲解教学难点，教学实践表现效果理想。
第二学期或之后，学生将进入工业机器人装配与测试课程的实训环节。由于机器人装配部位的零件配件尺寸比较细小，如果教师在实际设备上面演示操作，学生必然要分批进行观摩学习，教学过程冗长耗时。另外在任务实施（实训）阶段按照25～30人小班教学进行实际设备配置，估计每个项目需要3～4套同一品牌的机器人设备（不同牌子的机器人设备是否需要均配备相同数量，因学校具体情况而定），这样，技工院校的实训车间进行改造的投入成本相对较多。在资源配置上，考虑到各个院校的实际情况，短时间之内落实到位有一定难度。那么如果立足于初步了解和认识工业机器人维保项目的教学目标，也建议采用微课教学的方式，以输出工作页或是小组汇报等形式进行一体化教学。
工业机器人工作站故障诊断与排除课程的实训环节比较常见的教学难点是故障点的设置困难。在广东省，一些社会技术公司已经开发了工业机器人维修及接线立体呈现的互动教学课件，但效果与投入费用是有待进一步优化。如果不方便外求资源，教师也可以前往校企合作工厂或与企业工程师获得企业的设备故障处理过程视频，经过教学化处理后能比较高效地呈现教学计划的重点。学校应该提供一定力度的协助和支持，仅仅依靠教师与企业沟通，有一定几率会被企业以技术保密理由拒绝进行视频拍摄。教师视频拍摄完毕后也应积极与企业共同审片，达到双方都能接受的技术呈现程度。
三、微课设计注意事项与制作步骤
1.微课定义与特点
笔者进行了一定数量微课的实际设计与实施，归纳出几个关键点。首先是微课的概念：微课是以记录教师围绕着某个知识点或教学环节而开展的简短、完整的教学过程。微课的“微”不是教学内容和过程的简短分割，而是体现在选题微、知识点或技能点单一、问题和目标指向集中、主题突出等方面，强调的是精心的教学设计。微课的特点有以下几点。
一是教学时间短。《认知精神科学》的观点是：成年人注意力集中的有效时间是5～10分钟，因此要在有限的时间内把需要讲授的知识点解释清楚。
二是讲授内容精。微课所包含的知识点（或技能点）应该在一至三个的数量为佳，最好是集中一个问题，一事一议，开门见山最好。这样主题突出，指向明确，便于深入浅出说明教学内容。
三是文件容量小。微课作品都是视频文件，是需要依托网络传播和适用的。许多微课用户是利用移动终端进行学习的，容量小才能满足用户使用方便、播放流畅的要求。
微课设计注意事项：避开宋体字体，因为宋体的横向笔画比较细，拍摄出视频后效果会非常不清晰；当然，如果宋体字体的内容是标题，字号较大，而且还加粗了，这种问题就不会存在了。PPT中使用楷体是比较好的选择，至于是否使用其他字体更好，可以通过实践来检验一下。PPT的模板，可能大家都比较钟情清爽的白底，然后配些图片什么的；但是如果黑色文字那看起来太肃穆了，色彩还是要有的。PPT的模板如果用蓝色的，且背景中有一些隐隐的图案，效果蛮好，画面比较有层次。
2.微课制作实施
制作微课一般有两种方式：加工改造制作和原创开发制作。加工改造是将已经存在的知识点讲解视频或优秀课例录像，经过加工编辑（如视屏的转录、切片等）并提供相应的辅助教学资源（如教案、课件、反思、习题等），进行微课化处理。比较常见的有：智能手机拍摄法等、录屏软件录制、数码摄像机拍摄方法等。在工业机器人应用与维护专业的微课建设上，现成的解说视频和课例资料并不多见，因此需要专业教师进行原创开发创作。
工业机器人专业微课的设计流程包括如下几步。首先是拍摄计划：确定拍摄微课名、时间、地点（具体的课室或房间号，要求环境安静、干净、明亮）。 联系方式也很重要，主讲人人数比较多时，必须把联系方式填写清楚。然后是撰写拍摄文案（PPT）：要求逻辑结构清晰明了，针对本节微课知识点讲述的流程、步骤、环节等，章节，画面内容，画面描述，旁白。在后期的视频加工修改工作中，需要教师积极参与讨论、提出意见及建议，制作出demo。在视频加工技术人员制作微课期间会有一些问题，有时候需要及时与主讲人沟通。在确定demo后，如果确实需要修改调整，只能是在一定的范围内进行小的改动。
一、现阶段工业机器人应用与维护专业一体化教学的实施难点
工业机器人专业的核心课程包括：工业机器人职业认知、工业机器人装配与测试、工业机器人工作站维护与保养、工业机器人工作站安装与调试、工业机器人工作站调整、工业机器人工作站仿真设计、工业机器人多工作站联调和工业机器人工作站故障诊断与排除。可以发现，有部分工作任务的内容是非常适合采用微课视频呈现的，例如职业认知、工业机器人本体装配、机器人工作站保养、工业机器人工作站故障诊断与排除等。这类专业内容有着涉及面广泛、内容知识点复杂难以书面描述、公开出版专业资料缺乏等问题。如何把知识点形象生动地展现给学生，是专业教师苦苦思考的问题。
二、工业机器人核心专业课程微课需求分析
为了使一体化教学能真正落地实施，课改组分析了全部核心课程的教学目标和教学过程，统筹总结出适宜采用微课作为教学材料的科目。
工业机器人专业学生入学第一学期的时候需要上一门专业核心课程——职业认知。刚入学的新生不可能每次上职业认知课程就安排企业参观，涉及学校安排租车与企业生产任务紧与接待能力等问题。解决方案是：在职业认知课程授课之前，教师按照教学大纲和教学计划预先准备好包括行业认知、企业认知和岗位认知内容的微课视频，能解决本科目大部分知识点的传授讲解教学难点，教学实践表现效果理想。
第二学期或之后，学生将进入工业机器人装配与测试课程的实训环节。由于机器人装配部位的零件配件尺寸比较细小，如果教师在实际设备上面演示操作，学生必然要分批进行观摩学习，教学过程冗长耗时。另外在任务实施（实训）阶段按照25～30人小班教学进行实际设备配置，估计每个项目需要3～4套同一品牌的机器人设备（不同牌子的机器人设备是否需要均配备相同数量，因学校具体情况而定），这样，技工院校的实训车间进行改造的投入成本相对较多。在资源配置上，考虑到各个院校的实际情况，短时间之内落实到位有一定难度。那么如果立足于初步了解和认识工业机器人维保项目的教学目标，也建议采用微课教学的方式，以输出工作页或是小组汇报等形式进行一体化教学。
工业机器人工作站故障诊断与排除课程的实训环节比较常见的教学难点是故障点的设置困难。在广东省，一些社会技术公司已经开发了工业机器人维修及接线立体呈现的互动教学课件，但效果与投入费用是有待进一步优化。如果不方便外求资源，教师也可以前往校企合作工厂或与企业工程师获得企业的设备故障处理过程视频，经过教学化处理后能比较高效地呈现教学计划的重点。学校应该提供一定力度的协助和支持，仅仅依靠教师与企业沟通，有一定几率会被企业以技术保密理由拒绝进行视频拍摄。教师视频拍摄完毕后也应积极与企业共同审片，达到双方都能接受的技术呈现程度。
三、微课设计注意事项与制作步骤
1.微课定义与特点
笔者进行了一定数量微课的实际设计与实施，归纳出几个关键点。首先是微课的概念：微课是以记录教师围绕着某个知识点或教学环节而开展的简短、完整的教学过程。微课的“微”不是教学内容和过程的简短分割，而是体现在选题微、知识点或技能点单一、问题和目标指向集中、主题突出等方面，强调的是精心的教学设计。微课的特点有以下几点。
一是教学时间短。《认知精神科学》的观点是：成年人注意力集中的有效时间是5～10分钟，因此要在有限的时间内把需要讲授的知识点解释清楚。
二是讲授内容精。微课所包含的知识点（或技能点）应该在一至三个的数量为佳，最好是集中一个问题，一事一议，开门见山最好。这样主题突出，指向明确，便于深入浅出说明教学内容。
三是文件容量小。微课作品都是视频文件，是需要依托网络传播和适用的。许多微课用户是利用移动终端进行学习的，容量小才能满足用户使用方便、播放流畅的要求。
微课设计注意事项：避开宋体字体，因为宋体的横向笔画比较细，拍摄出视频后效果会非常不清晰；当然，如果宋体字体的内容是标题，字号较大，而且还加粗了，这种问题就不会存在了。PPT中使用楷体是比较好的选择，至于是否使用其他字体更好，可以通过实践来检验一下。PPT的模板，可能大家都比较钟情清爽的白底，然后配些图片什么的；但是如果黑色文字那看起来太肃穆了，色彩还是要有的。PPT的模板如果用蓝色的，且背景中有一些隐隐的图案，效果蛮好，画面比较有层次。
2.微课制作实施
制作微课一般有两种方式：加工改造制作和原创开发制作。加工改造是将已经存在的知识点讲解视频或优秀课例录像，经过加工编辑（如视屏的转录、切片等）并提供相应的辅助教学资源（如教案、课件、反思、习题等），进行微课化处理。比较常见的有：智能手机拍摄法等、录屏软件录制、数码摄像机拍摄方法等。在工业机器人应用与维护专业的微课建设上，现成的解说视频和课例资料并不多见，因此需要专业教师进行原创开发创作。
工业机器人专业微课的设计流程包括如下几步。首先是拍摄计划：确定拍摄微课名、时间、地点（具体的课室或房间号，要求环境安静、干净、明亮）。 联系方式也很重要，主讲人人数比较多时，必须把联系方式填写清楚。然后是撰写拍摄文案（PPT）：要求逻辑结构清晰明了，针对本节微课知识点讲述的流程、步骤、环节等，章节，画面内容，画面描述，旁白。在后期的视频加工修改工作中，需要教师积极参与讨论、提出意见及建议，制作出demo。在视频加工技术人员制作微课期间会有一些问题，有时候需要及时与主讲人沟通。在确定demo后，如果确实需要修改调整，只能是在一定的范围内进行小的改动。
人社部职业教育教学资源和数字学习中心（http：//zyjy.class.com.cn）、中国大学MOOC慕课网（http：//www.icourse163.org）、微课网（http：//www.cnweike.cn）、百度传课（https：//www.chuanke.com）騰讯课堂（https：//ke.qq.com）等主流网上学习视频网站的热门微课等都采用了数码摄像机拍摄的方法制作微课，教师直接出现在摄像上进行教学；涉及软件操作与PPT归纳等内容则是录屏软件录制的方式对演示进行屏幕录制，辅以录音和字幕。目前这种微课录制的方法最为常见。
拍摄现场的准备工作。如果需要授课教师出镜，要提早设计台词并在提词器上大字体地呈现，提词器应在摄像设备的正后方，这样授课教师的目光将直视观众，提高了视频的关注度和专业性。如果后期制作涉及图像背景剪切，授课教师衣着色彩应与背景有明显区别，这样有助于降低抠图处理难度。实训环节，除了极个别安全操作展示（违规操作等），其他情况都应该是教师亲自操作与示范。这就要求教师对授课内容相当熟悉，建议拍摄前对实训内容从头到尾操作数遍，进行热身。
通过实际设计拍摄微课视频（工业机器人应用与维护课程），并尝试应用在教学过程中，可以发现学生的关注度提高了，课堂气氛与教学反馈也处于良好状态，缓解了某些特定的专业设备生均实训时间不足的实际矛盾。
四、小结
综上诉述，工业机器人应用与维护专业一体化课改需要贴近企业真实任务的教学化工作页、从企业实践专家提取的典型工作任务教学化处理的实训设备，但由于技工院校的工业机器人维护与保养专业培养目标是针对整个机器人应用范畴的技能学习，从应用上说工业机器人是制造业的通用柔性设备，也就是说搬运、焊接、冲压、打磨、装配等行业均涉及其中。技工院校难以配置和教学演示某些应用范围比较单一，性价比不高的设备的工作维修保养过程，采用微课视频可以弥补学校实训设备教学演示方面的不足。
参考文献：
[1]Michael S. Gazzaniga，Richard B. Ivry，George R. Mangun.认知精神科学[M].北京：中国轻工业出版，2011.
[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版，2010.
[3]郝红伟.微课在高职课程教学中的应用探讨——以计算机应用基础课程为例[J].中国管理信息化，2017（1）.
[4]赵鲁华，曹冲振，王建春.高校微课教学推广策略浅析[J]. 中国教育信息化，2017（4）.
[5]王子剑.“理实一体化”教学模式在电气控制技术课程中的应用[J].安阳职业技术学院，当代教育实践与教学研究，2016（12）.
拍摄现场的准备工作。如果需要授课教师出镜，要提早设计台词并在提词器上大字体地呈现，提词器应在摄像设备的正后方，这样授课教师的目光将直视观众，提高了视频的关注度和专业性。如果后期制作涉及图像背景剪切，授课教师衣着色彩应与背景有明显区别，这样有助于降低抠图处理难度。实训环节，除了极个别安全操作展示（违规操作等），其他情况都应该是教师亲自操作与示范。这就要求教师对授课内容相当熟悉，建议拍摄前对实训内容从头到尾操作数遍，进行热身。
通过实际设计拍摄微课视频（工业机器人应用与维护课程），并尝试应用在教学过程中，可以发现学生的关注度提高了，课堂气氛与教学反馈也处于良好状态，缓解了某些特定的专业设备生均实训时间不足的实际矛盾。
四、小结
综上诉述，工业机器人应用与维护专业一体化课改需要贴近企业真实任务的教学化工作页、从企业实践专家提取的典型工作任务教学化处理的实训设备，但由于技工院校的工业机器人维护与保养专业培养目标是针对整个机器人应用范畴的技能学习，从应用上说工业机器人是制造业的通用柔性设备，也就是说搬运、焊接、冲压、打磨、装配等行业均涉及其中。技工院校难以配置和教学演示某些应用范围比较单一，性价比不高的设备的工作维修保养过程，采用微课视频可以弥补学校实训设备教学演示方面的不足。
参考文献：
[1]Michael S. Gazzaniga，Richard B. Ivry，George R. Mangun.认知精神科学[M].北京：中国轻工业出版，2011.
[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京：清华大学出版，2010.
[3]郝红伟.微课在高职课程教学中的应用探讨——以计算机应用基础课程为例[J].中国管理信息化，2017（1）.
[4]赵鲁华，曹冲振，王建春.高校微课教学推广策略浅析[J]. 中国教育信息化，2017（4）.
[5]王子剑.“理实一体化”教学模式在电气控制技术课程中的应用[J].安阳职业技术学院，当代教育实践与教学研究，2016（12）.
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