機(jī)器人焊接 3 項(xiàng)目二任務(wù)2.1教學(xué)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目二任務(wù)2.1教學(xué)設(shè)計(jì)課題再探焊接機(jī)器人系統(tǒng)備課人授課日期（一）教學(xué)理念依據(jù)職業(yè)院校學(xué)生特點(diǎn)，“以學(xué)生為中心，融合多元資源，強(qiáng)化實(shí)踐與素養(yǎng)培育”的理念貫穿始終，借助微課、微視頻、虛擬仿真等數(shù)字資源開展教學(xué)。針對基礎(chǔ)薄弱學(xué)生，通過微課強(qiáng)化基礎(chǔ)；利用微視頻的直觀性和可重復(fù)性，契合學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)；借助虛擬仿真讓學(xué)生在安全環(huán)境下實(shí)踐操作，提升技能水平，幫助學(xué)生掌握焊接機(jī)器人系統(tǒng)知識與技能；同時(shí)，以燈塔傳承的形式培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握專業(yè)知識技能，為未來工作筑牢基礎(chǔ)。（二）教學(xué)分析教材分析《機(jī)器人焊接》（由機(jī)械工業(yè)出版社出版）作為教學(xué)教材，圍繞焊接機(jī)器人，涵蓋基礎(chǔ)理論、操作編程、工藝應(yīng)用等內(nèi)容，以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。本次課聚焦教材中焊接機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)知相關(guān)章節(jié)，雖對系統(tǒng)組成和工作原理有闡述，但在系統(tǒng)各部分協(xié)同工作機(jī)制、不同場景下應(yīng)用差異等方面講解不夠深入，學(xué)生難以深入理解和靈活運(yùn)用。學(xué)情分析學(xué)生已學(xué)習(xí)焊接機(jī)器人基礎(chǔ)課程，掌握了一定的理論知識，如焊接基本概念、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)等，對焊接機(jī)器人有初步認(rèn)識。然而，在操作技能方面，學(xué)生水平參差不齊，部分學(xué)生操作熟練度高，部分學(xué)生在復(fù)雜操作上存在困難。同時(shí)，學(xué)生對焊接機(jī)器人系統(tǒng)的整體認(rèn)知不夠全面，缺乏將理論知識應(yīng)用于實(shí)際操作和解決復(fù)雜問題的能力，在面對系統(tǒng)故障診斷和優(yōu)化時(shí)，往往不知所措。教學(xué)目標(biāo)分析1）知識目標(biāo)學(xué)生能夠識別常見焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成；能夠闡明焊接機(jī)器人的工作原理；了解不同類型焊接機(jī)器人的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。2）技能目標(biāo)學(xué)生能夠完成焊接機(jī)器人系統(tǒng)的模塊辨識及功能描述，學(xué)會(huì)對系統(tǒng)進(jìn)行簡單的調(diào)試和維護(hù)；熟練掌握焊接機(jī)器人的基本操作，如編程、啟動(dòng)、停止等。3）素養(yǎng)目標(biāo)弘揚(yáng)工匠精神，學(xué)習(xí)熔焊專家高鳳林“擇一事，終一生”的就業(yè)觀念，辯證思考人工熔焊與機(jī)器人熔焊技術(shù)的發(fā)展與變革。增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，在小組活動(dòng)中共同完成任務(wù)；激發(fā)學(xué)生對焊接機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新探索精神，鼓勵(lì)提出新想法和解決方案。（三）教學(xué)內(nèi)容分析教學(xué)內(nèi)容深入剖析焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成，詳細(xì)講解各部分結(jié)構(gòu)、功能及相互關(guān)系；闡釋焊接機(jī)器人的工作原理，包括示教-再現(xiàn)、運(yùn)動(dòng)控制等核心原理；介紹不同類型焊接機(jī)器人在各行業(yè)的應(yīng)用案例，分析其優(yōu)勢和適用場景；通過實(shí)際操作和虛擬仿真，讓學(xué)生親身體驗(yàn)焊接機(jī)器人的操作流程，掌握基本操作技能。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)焊接機(jī)器人系統(tǒng)各組成部分的功能和協(xié)同工作機(jī)制；焊接機(jī)器人的示教-再現(xiàn)原理和運(yùn)動(dòng)控制方式；根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的焊接機(jī)器人類型和工藝參數(shù)。教學(xué)難點(diǎn)理解焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與逆解的數(shù)學(xué)原理及其在實(shí)際操作中的應(yīng)用；掌握傳感系統(tǒng)在焊接過程中的信號采集、處理和反饋機(jī)制；學(xué)會(huì)分析和解決焊接機(jī)器人操作過程中出現(xiàn)的常見故障。重難點(diǎn)解策發(fā)布針對性微課，深入講解運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與逆解等重難點(diǎn)知識，通過動(dòng)畫演示和實(shí)例分析幫助學(xué)生理解。利用微視頻展示傳感系統(tǒng)工作過程，詳細(xì)講解信號采集和處理方式，結(jié)合實(shí)際操作讓學(xué)生直觀感受。借助虛擬仿真軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)搭建，選擇合適的設(shè)備儀器，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。組織小組討論，引導(dǎo)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和解決問題的思路，共同攻克重難點(diǎn)。思政融入在教學(xué)過程中，引入焊接領(lǐng)域大國工匠事跡，如高鳳林的故事，弘揚(yáng)工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)精神和責(zé)任感；在介紹焊接機(jī)器人分類和應(yīng)用時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生辯證看待人工焊接與機(jī)器人焊接的優(yōu)缺點(diǎn)，思考兩者在不同場景下的適用性，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力；在講解工藝輔助設(shè)備中焊接煙塵凈化器等環(huán)保設(shè)備時(shí)，強(qiáng)調(diào)環(huán)保的重要性；在提及焊接機(jī)器人操作安全相關(guān)內(nèi)容時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生的安全意識。（四）教學(xué)方法與資源教學(xué)方法講授法：系統(tǒng)講解焊接機(jī)器人系統(tǒng)知識，構(gòu)建學(xué)生知識理論框架。通過PPT展示、板書推導(dǎo)等方式，講解系統(tǒng)組成、工作原理等內(nèi)容。演示法：教師現(xiàn)場演示焊接機(jī)器人操作流程和調(diào)試方法，學(xué)生觀察學(xué)習(xí)。如演示機(jī)器人編程、啟動(dòng)、停止等操作，讓學(xué)生直觀感受正確操作方式。討論法：組織學(xué)生小組討論，如探討不同焊接機(jī)器人應(yīng)用案例、分析故障原因等，培養(yǎng)學(xué)生思維能力和協(xié)作能力。線上線下混合教學(xué)法：線上通過教學(xué)平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和預(yù)習(xí)；線下進(jìn)行課堂講授、實(shí)踐操作和小組討論，教師進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)和答疑，同時(shí)結(jié)合講授法，系統(tǒng)講解焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成。微視頻教學(xué)法：運(yùn)用微視頻，展示焊接機(jī)器人復(fù)雜結(jié)構(gòu)、工作過程和操作技巧。學(xué)生可按需觀看，加深對知識點(diǎn)的理解。實(shí)踐操作法：安排學(xué)生在真實(shí)設(shè)備上操作焊接機(jī)器人，教師現(xiàn)場指導(dǎo)，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，提高學(xué)生實(shí)踐能力。虛擬仿真教學(xué)法：利用虛擬仿真軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行焊接機(jī)器人操作練習(xí)、工藝參數(shù)調(diào)試和故障排查，降低實(shí)踐成本和風(fēng)險(xiǎn)。教學(xué)資源數(shù)字化教材：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微課：機(jī)器人系統(tǒng)組成、機(jī)器人工作原理。微視頻：七軸工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制。線上虛擬仿真：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu/details/page?id=5670&isView=true多媒體課件：/index.htm線下虛擬仿真資源：離線編程文件包，解決生均實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足問題。線下實(shí)訓(xùn)裝備：弧焊機(jī)器人工作站，滿足學(xué)生線下實(shí)操需求。（五）教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前導(dǎo)學(xué)推送機(jī)器人系統(tǒng)組成微課微課名稱“機(jī)器人系統(tǒng)組成”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20（涵蓋焊接機(jī)器人的常見分類、系統(tǒng)組成）以及機(jī)器人工作原理微課名稱“機(jī)器人系統(tǒng)組成”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微課名稱“機(jī)器人工作原理”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20在教學(xué)平臺(tái)發(fā)布微課資源，設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)，明確要求學(xué)生觀看資源并思考問題。通過教學(xué)平臺(tái)查看學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度和問題反饋，了解學(xué)生的知識基礎(chǔ)和困惑點(diǎn)，為課堂教學(xué)做準(zhǔn)備。登錄教學(xué)平臺(tái)，觀看微課，初步了解焊接機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)知識。思考教師提出的問題，結(jié)合預(yù)習(xí)內(nèi)容，在平臺(tái)討論區(qū)分享自己的觀點(diǎn)和疑惑，與同學(xué)交流討論。記錄預(yù)習(xí)過程中的疑問以便在課堂上向教師請教。利用微課的趣味性和直觀性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主預(yù)習(xí)，構(gòu)建初步的知識框架。通過設(shè)置問題，培養(yǎng)學(xué)生自主思考和發(fā)現(xiàn)問題的能力，為課堂教學(xué)的深入開展奠定基礎(chǔ)。課堂講授焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成深入講解：結(jié)合教材內(nèi)容，詳細(xì)剖析焊接機(jī)器人系統(tǒng)各部分組成。以弧焊機(jī)器人系統(tǒng)為例，講解操作機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)、工藝輔助設(shè)備以及傳感系統(tǒng)。焊接機(jī)器人工作原理詳解：深入闡釋示教-再現(xiàn)原理，通過動(dòng)畫演示和實(shí)際案例，講解運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解在示教和再現(xiàn)過程中的應(yīng)用。詳細(xì)介紹第一代機(jī)器人的點(diǎn)位控制、連續(xù)路徑控制和軌跡控制三種基本動(dòng)作控制方式，對比它們的特點(diǎn)和適用場景，并結(jié)合虛擬仿真軟件展示不同控制方式下焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。微視頻輔助教學(xué)：播放微視頻微視頻名稱“七軸工業(yè)機(jī)器人”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20，展示七軸工業(yè)機(jī)器人構(gòu)成，幫助學(xué)生更好地理解抽象概念和復(fù)雜過程；播放微視頻微視頻名稱“七軸工業(yè)機(jī)器人”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微視頻名稱“工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制”；鏈接：/details?courseId=&productId=26527&productType=20運(yùn)用PPT、板書等方式系統(tǒng)講解教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際案例和圖片，幫助學(xué)生理解焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成和工作原理。播放微視頻，適時(shí)暫停并講解關(guān)鍵知識點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考。針對學(xué)生在預(yù)習(xí)和課堂上提出的問題，進(jìn)行集中解答，確保學(xué)生理解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識。組織課堂小討論，讓學(xué)生討論“在實(shí)際焊接生產(chǎn)中，如何根據(jù)焊接任務(wù)選擇合適的焊接機(jī)器人控制方式？”，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，分享觀點(diǎn)。認(rèn)真聽講，觀看PPT、板書和微視頻，做好筆記，理解焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成和工作原理。參與課堂討論，積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)，與同學(xué)交流想法，在討論中深化對知識的理解。提出自己的疑問，與教師和同學(xué)互動(dòng)，解決預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)中遇到的問題。通過系統(tǒng)講解和微視頻輔助，幫助學(xué)生深入理解焊接機(jī)器人系統(tǒng)的組成和工作原理，突破教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。組織課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)積極性。實(shí)操環(huán)節(jié)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)練習(xí)：安排學(xué)生在虛仿軟件上進(jìn)行焊接機(jī)器人系統(tǒng)與規(guī)范操作微實(shí)訓(xùn)名稱“焊接機(jī)器人系統(tǒng)與規(guī)范操作”；鏈接：微實(shí)訓(xùn)名稱“焊接機(jī)器人系統(tǒng)與規(guī)范操作”；鏈接：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu實(shí)際設(shè)備操作體驗(yàn)：在虛擬仿真練習(xí)的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生分組在實(shí)際焊接機(jī)器人設(shè)備上進(jìn)行操作。學(xué)生按照規(guī)范流程進(jìn)行焊接操作，包括工件裝夾、焊槍調(diào)試、焊接參數(shù)設(shè)置等環(huán)節(jié)，完成簡單的焊接任務(wù)。教師指導(dǎo)與問題解決：教師在學(xué)生操作過程中巡回指導(dǎo)，觀察學(xué)生的操作步驟，及時(shí)糾正錯(cuò)誤操作，解答學(xué)生遇到的問題。對于普遍存在的問題，進(jìn)行集中講解和示范。介紹虛擬仿真軟件的使用方法和操作練習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真操作。在學(xué)生虛擬仿真操作過程中，巡視指導(dǎo)，及時(shí)給予技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決遇到的問題。組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)際設(shè)備操作，強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)，示范正確的操作流程。在學(xué)生實(shí)際操作過程中，密切關(guān)注學(xué)生的操作情況，及時(shí)糾正錯(cuò)誤，解答疑問，確保學(xué)生操作安全和順利進(jìn)行。認(rèn)真學(xué)習(xí)虛擬仿真軟件的使用方法，按照任務(wù)要求進(jìn)行焊接機(jī)器人的示教編程、運(yùn)行調(diào)試以及故障排除練習(xí)。在虛擬仿真練習(xí)達(dá)到一定熟練程度后，分組進(jìn)行實(shí)際設(shè)備操作，按照規(guī)范流程完成焊接任務(wù)。操作過程中，認(rèn)真觀察機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)和焊接效果，記錄出現(xiàn)的問題，及時(shí)向教師請教或者觀看微視頻自尋解決方法。通過虛擬仿真操作，讓學(xué)生在安全、低成本的環(huán)境下熟悉焊接機(jī)器人的操作流程，提高操作技能，降低實(shí)際操作風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際設(shè)備操作體驗(yàn)讓學(xué)生將虛擬仿真中所學(xué)知識應(yīng)用到實(shí)際，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決實(shí)際問題的能力。課后復(fù)盤讓學(xué)生觀看焊接機(jī)器人系統(tǒng)優(yōu)化、新技術(shù)應(yīng)用等相關(guān)微視頻，了解行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)。讓學(xué)生結(jié)合課堂實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，撰寫心得體會(huì)，分析自己在操作過程中存在的問題，提出改進(jìn)措施，并思考如何進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量和效率。組織學(xué)生在線上討論區(qū)分享作業(yè)成果，交流學(xué)習(xí)心得，互相學(xué)習(xí)和借鑒。在教學(xué)平臺(tái)發(fā)布相關(guān)微視頻資源鏈接。在線上討論區(qū)參與學(xué)生的討論，對學(xué)生的心得體會(huì)進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。收集學(xué)生的作業(yè)和討論內(nèi)容，分析學(xué)生對知識的掌握情況和實(shí)踐能力水平，為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)提供有力的依據(jù)。課后觀看微視頻，拓寬知識面，了解焊接機(jī)器人領(lǐng)域的新技術(shù)、新應(yīng)用。根據(jù)課堂實(shí)操經(jīng)驗(yàn)和微視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容，撰寫心得體會(huì)，認(rèn)真分析問題和提出改進(jìn)措施。參與線上討論，分享自己的作業(yè)成果，學(xué)習(xí)他人的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善自己的知識體系和實(shí)踐能力。通過課后作業(yè)和微視頻學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，關(guān)注行業(yè)發(fā)展，拓寬視野。撰寫心得體會(huì)和線上討論，培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)反思能力和交流能力，促進(jìn)學(xué)生對知識的內(nèi)化和應(yīng)用能力。項(xiàng)目考核布置項(xiàng)目考核任務(wù)，要求學(xué)生以小組為單位完成一個(gè)焊接機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目。項(xiàng)目內(nèi)容是搭建包含機(jī)器人本體、控制柜、焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍、視覺傳感器、變位機(jī)、安全防護(hù)裝置等硬件設(shè)備的機(jī)器人系統(tǒng)各組成部分。提供線上虛擬仿真軟件線上虛擬仿真“明材數(shù)科-仿真云平臺(tái)網(wǎng)址”，網(wǎng)址：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu、實(shí)際設(shè)備線上虛擬仿真“明材數(shù)科-仿真云平臺(tái)網(wǎng)址”，網(wǎng)址：\o"/Login?code=zjnuedu"/Login?code=zjnuedu線下虛擬仿真“離線編程文件包”，網(wǎng)址：/index.htm組織項(xiàng)目考核匯報(bào)，各小組派代表進(jìn)行項(xiàng)目展示，介紹項(xiàng)目完成情況，回答教師和其他小組的提問。明確項(xiàng)目考核任務(wù)和要求，提供相關(guān)技術(shù)支持和指導(dǎo)，幫助學(xué)生理解項(xiàng)目內(nèi)容和實(shí)施步驟。在學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施過程中，定期檢查項(xiàng)目進(jìn)展情況，給予必要的指導(dǎo)和建議，確保項(xiàng)目順利進(jìn)行。組織項(xiàng)目考核匯報(bào)，制定合理的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從項(xiàng)目方案的合理性、項(xiàng)目實(shí)施的完整性、問題解決能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面對學(xué)生進(jìn)行全面評價(jià)。小組成員分工協(xié)作，確定項(xiàng)目方案，選擇合適的焊接工藝和機(jī)器人系統(tǒng)，進(jìn)行編程調(diào)試和焊接操作。按照要求撰寫項(xiàng)目報(bào)告，總結(jié)項(xiàng)目實(shí)施過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，分析項(xiàng)目成果。準(zhǔn)備項(xiàng)目考核匯報(bào)，制作展示PPT，進(jìn)行項(xiàng)目展示和回答問題。通過項(xiàng)目考核，綜合考查學(xué)生對焊接機(jī)器人系統(tǒng)知識的掌握程度、實(shí)踐操作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決實(shí)際問題的能力。項(xiàng)目考核過程模擬實(shí)際工作場景，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的就業(yè)競爭力。（六）作業(yè)布置理論鞏固作業(yè)：完成任務(wù)2.1知識測評，加深對機(jī)器人系統(tǒng)的理解和記憶。實(shí)踐拓展作業(yè)：借助線上虛擬仿真軟件，讓學(xué)生完成虛擬仿真云平臺(tái)的焊接機(jī)器人系統(tǒng)與操作規(guī)范微實(shí)訓(xùn)。完成后，要求學(xué)生撰寫報(bào)告，分析仿真過程中遇到的問題及解決方法。技能應(yīng)用作業(yè)：依托《大型鋼結(jié)構(gòu)多機(jī)器人協(xié)同焊接控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》國家一流課程平臺(tái)，讓學(xué)生在虛擬仿真環(huán)境中完成多臺(tái)焊接機(jī)