機(jī)器人焊接 12 項(xiàng)目六任務(wù)6.2教學(xué)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目六任務(wù)6.2教學(xué)設(shè)計(jì)課題騎坐式管—板T形接頭機(jī)器人平角焊工藝優(yōu)化備課人授課日期（一）教學(xué)理念基于“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，運(yùn)用微課、微視頻、虛擬仿真等數(shù)字資源輔助教學(xué)。針對學(xué)生基礎(chǔ)差異，利用微課鞏固基礎(chǔ)，借助微視頻直觀呈現(xiàn)知識，精準(zhǔn)教學(xué)，利用虛擬仿真讓學(xué)生安全實(shí)踐，提升技能，同時(shí)融入燈塔傳承元素培育學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)。（二）教學(xué)分析教材分析依據(jù)《機(jī)器人焊接》，本次課聚焦騎坐式管-板T形接頭機(jī)器人平角焊工藝優(yōu)化。教材對相關(guān)知識點(diǎn)有基礎(chǔ)介紹，但在工藝優(yōu)化的具體方法和策略、焊接參數(shù)調(diào)整對焊縫質(zhì)量的影響等方面不夠深入，學(xué)生難以全面理解和靈活運(yùn)用。學(xué)情分析學(xué)生已具備焊接機(jī)器人基礎(chǔ)理論知識和平角焊任務(wù)編程的基本技能，但在工藝優(yōu)化方面的能力較弱，對如何通過調(diào)整機(jī)器人焊槍位姿、焊接速度和焊接電流等關(guān)鍵參數(shù)來提高焊縫成形質(zhì)量缺乏深入理解和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際操作中難以準(zhǔn)確判斷和優(yōu)化工藝。教學(xué)目標(biāo)分析知識目標(biāo)學(xué)生能夠深入理解騎坐式管-板T形接頭機(jī)器人平角焊工藝優(yōu)化所涉及的T形接頭角焊縫成形質(zhì)量的影響因素、機(jī)器人圓弧運(yùn)動(dòng)指令的運(yùn)用等知識要點(diǎn)。技能目標(biāo)能夠根據(jù)焊縫成形質(zhì)量要求，合理調(diào)整機(jī)器人焊槍位姿、焊接速度和焊接電流等關(guān)鍵參數(shù)；熟練運(yùn)用焊接數(shù)據(jù)庫對焊接條件進(jìn)行優(yōu)化配置；掌握任務(wù)程序編輯的方法和技巧，對平角焊任務(wù)程序進(jìn)行優(yōu)化。素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，在操作過程中嚴(yán)格遵守規(guī)范；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)器人工藝優(yōu)化的創(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)容深入講解機(jī)器人圓弧焊接軌跡示教，包括單一圓弧、連弧、圓周焊接軌跡的示教要領(lǐng)；詳細(xì)分析騎坐式管-板平角焊焊槍姿態(tài)規(guī)劃；結(jié)合實(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，掌握平角焊任務(wù)編程技能。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)機(jī)器人圓弧焊接軌跡示教的關(guān)鍵要點(diǎn)；騎坐式管-板平角焊焊槍姿態(tài)的規(guī)劃方法；弧形（圓周）焊縫機(jī)器人焊接條件的配置原則。教學(xué)難點(diǎn)準(zhǔn)確示教機(jī)器人圓弧焊接軌跡，確保焊接質(zhì)量；根據(jù)不同的焊接情況，靈活調(diào)整焊槍姿態(tài)；合理配置焊接條件，以滿足焊接工藝要求。重難點(diǎn)解策制作針對性微課，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，設(shè)置常見故障場景，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行故障排查和解決，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)。思政融入在課程開始或相關(guān)知識點(diǎn)講解時(shí)，引入實(shí)際的焊接工程案例，如某大型橋梁焊接工程中因焊接質(zhì)量問題導(dǎo)致的事故案例，或者某企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新提高焊接效率和質(zhì)量的案例等。通過這些案例，讓學(xué)生深刻認(rèn)識到焊接工作的重要性和質(zhì)量意識、創(chuàng)新精神等的重要性，引發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識與實(shí)際應(yīng)用之間關(guān)系的思考，增強(qiáng)學(xué)生對思政元素的認(rèn)同感。（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。微視頻教學(xué)法：制作和運(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)器人平角焊工藝調(diào)試。微視頻：騎坐式管—板T形接頭機(jī)器人平焊任務(wù)程序優(yōu)化。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)推送相關(guān)微課微課名稱“機(jī)器人平角焊工藝調(diào)試”微課名稱“機(jī)器人平角焊工藝調(diào)試”/details?courseId=&productId=26527&productType=20在教學(xué)平臺(tái)上傳微課和微視頻資源，設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生觀看并思考問題。學(xué)生登錄平臺(tái)觀看，了解任務(wù)相關(guān)知識，思考并反饋疑問。在教學(xué)平臺(tái)推送T形接頭角焊縫成形質(zhì)量影響因素、機(jī)器人圓弧運(yùn)動(dòng)指令運(yùn)用等微課，設(shè)置預(yù)習(xí)任務(wù)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，初步了解任務(wù)編程相關(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。利用微課和微視頻的趣味性和直觀性，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)。課堂講授深入剖析T形接頭角焊縫的成形質(zhì)量指標(biāo)及其影響因素；詳細(xì)講解機(jī)器人圓弧運(yùn)動(dòng)指令在工藝優(yōu)化中的運(yùn)用。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。播放微視頻，適時(shí)暫停講解關(guān)鍵知識點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察思考。針對學(xué)生預(yù)習(xí)和課堂提出的問題，集中解答。組織課堂小討論，讓學(xué)生討論“如何通過調(diào)整機(jī)器人焊槍位姿、焊接速度和焊接電流等關(guān)鍵參數(shù)來提高焊縫成形質(zhì)量？”。運(yùn)用PPT、板書詳細(xì)講解T形接頭角焊縫成形質(zhì)量的影響因素及評估方法，結(jié)合實(shí)例分析焊接參數(shù)對質(zhì)量的影響。播放微視頻展示機(jī)器人圓弧運(yùn)動(dòng)指令在工藝優(yōu)化中的運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生觀察關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整方法和技巧；針對學(xué)生預(yù)習(xí)和課堂提出的問題，集中解答。組織課堂小討論，引導(dǎo)學(xué)生探討如何通過調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)提高焊縫成形質(zhì)量。認(rèn)真聽講，觀看PPT、板書和微視頻，做好筆記，理解相關(guān)知識。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)虛擬仿真操作練習(xí)虛擬仿真“機(jī)器人騎坐式管—板T形接頭平角焊”虛擬仿真“機(jī)器人騎坐式管—板T形接頭平角焊”/Login?code=zjnuedu實(shí)際設(shè)備操作體驗(yàn)，學(xué)生分組在實(shí)際焊接機(jī)器人設(shè)備上進(jìn)行操作，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)，并根據(jù)焊接效果進(jìn)行工藝優(yōu)化。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)試和故障排除練習(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。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)盤布置課后作業(yè)，要求學(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（如焊接參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致焊縫質(zhì)量問題、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃不準(zhǔn)確等），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)布課后作業(yè)任務(wù)，提供相關(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)教改提供依據(jù)。觀看教師推薦的微視頻，拓寬知識面，了解焊接機(jī)器人領(lǐng)域的新技術(shù)和新應(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)化應(yīng)用。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)容可以是模擬某一產(chǎn)品（如汽車零部件、機(jī)械結(jié)構(gòu)件等）的焊接生產(chǎn)，包括焊接工藝選擇、焊接機(jī)器人系統(tǒng)選型、編程調(diào)試、焊接質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)。提供虛擬仿真軟件和實(shí)際設(shè)備，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目任務(wù)。學(xué)生需提交項(xiàng)目報(bào)告，闡述項(xiàng)目實(shí)施過程、遇到的問題及解決方法、項(xiàng)目成果（如焊接產(chǎn)品的質(zhì)量檢測報(bào)告、機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性分析等）。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)目考核答辯，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)目考核答辯，制作展示PPT，進(jìn)行項(xiàng)目展示和答辯，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)6.2知識測評實(shí)踐拓展作業(yè)：借助線上虛擬仿真軟件，完成虛擬仿真云平臺(tái)的焊接機(jī)器人工藝優(yōu)化微實(shí)訓(xùn)，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)，完成多臺(tái)焊接機(jī)器人的協(xié)同控制與任務(wù)執(zhí)行的工藝優(yōu)化。根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)書，選擇合適的機(jī)器人組合，設(shè)定焊接順序與干涉避免策略，完成焊縫路徑分配、焊接參數(shù)配置及協(xié)同控制流程模擬，并對焊接質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。創(chuàng)新思考作業(yè)：教師提供微視頻案例，展示焊接機(jī)器人在新興領(lǐng)域（如航空航天、新能源汽車電池焊接）的應(yīng)用。要求學(xué)生觀看后，結(jié)合所學(xué)知識，探討焊接機(jī)器人在這些領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)面臨的挑戰(zhàn)以及可能的創(chuàng)新解決方案，以小組形式撰寫報(bào)告并進(jìn)行匯報(bào)。（七）板書設(shè)計(jì)（