基于云教材的工业机器人校本教材的开发与探索

TECHNOLOGY AND INFORMATION
科学与信息化2022年4月下 141
基于云教材的工业机器人校本教材的开发与
探索
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杨再恩
台州科技职业学院 浙江 台州 318020
摘 要 随着移动互联网的发展，传统的教材形式逐渐变得更加多样化，云教材作为一种新型形态的教材载体，在数字化时代正在发挥着越来越重要的作用。

本文以蓝墨云为教学实施平台，设计开发《工业机器人操作与现场编程》云教材，对云教材的开发实施应用情况展开分析，以教材改革促进教学效果的提升，以期推进高职院校的信息化教学改革。

关键词 云教材；工业机器人；校本开发
Development and Exploration of School-Based Textbook for Industrial Robots Based on Cloud Textbook Yang Zai-en
Taizhou V ocational College of Science and Technology, Taizhou 318020, Zhejiang Province, China
Abstract With the development of the mobile Internet, traditional textbooks have gradually become more diversified. As a new carrier of textbook, cloud textbook is playing an increasingly important role in the digital age. This article uses Mosoteach as the teaching implementation platform to design and develop the cloud textbook of “Industrial Robot Operation and Field Programming”, analyze the development and application of the cloud textbook, and use the textbook reform to promote the improvement of teaching effects, in order to promote information teaching reform in vocational senior schools.Key words cloud textbook; industrial robot; school-based development
引言
2019年2月，国务院发布《国家职业教育改革实施方案》，明确提出了“三教”（教师、教材、教法）的改革任务[1]。

“三教”改革中，教材作为传道授业的重要载体，是“三教”改革的重要环节，直接影响到教学质量的好坏。

在当前5G 时代以及互联网+的时代背景下，移动互联网技术在各行各业的应用逐渐深化普及，其作用已经逐渐覆盖到工作、生活和学习中的方方面面。

新技术的应用在教育教学变革上对教材形式的多元化和载体的多样化，也提出了新的要求和方向，而云教材这种新型形态教材的出现更是一个必然的产物，当下积极开展新型云教材的开发应用，是响应国家“三教”改革的迫切需要，是进一步推进信息化改革的必然举措。

本文探讨将蓝墨云教材（以下简称云教材）应用到工业机器人课程的教材设计开发中，变革教学模式，丰富教材呈现形式，全面提高课程教学质量。

1 工业机器人课程概况
随着传统制造业的改造提升，以及人力成本的逐年攀升，
企业生产在不断转型升级，智能装备产业也迎来了前所未有的重大发展机遇，其中工业机器人技术得到了越来越广泛的应用，目前已广泛应用于汽车生产制造行业、机械零配件加工制造行业、铸造行业、物流运输行业、电子电气行业、食品加工行业、木材与家具制造行业等多个领域。

随着未来我国制造业的不断发展，对工业机器人岗位的人才需求也愈加紧缺，然而依赖一般的工业机器人培训难以达到实际岗位需求，工业机器人应用人才的结构性矛盾显得尤为明显[2]。

《工业机器人操作与现场编程》课程作为我校智能控制技术专业一门必修的专业基础课，是工业机器人课程体系的核心课程，后续相关工业机器人的进阶课程都是以该课程为基础，不同于一般的理论性课程，该课程既有理论性又有较强的实践性，要求工学结合，紧密结合当前工业机器人技术的发展及市场的需求，以培养适应社会需要的工业机器人技术应用能力为目标，既要让学生掌握一定的理论知识，又要能熟练掌握工业机器人的现场操作与程
序开发设计能力。

因此，顺应时代发展潮流，应用现有的移动互联网技术以及多媒体技术，开发设计一个适用于高等职业教
*[课题项目] 台州科技职业学院2020年校级课题项目，项目名称：《工业机器人操作与现场编程》云教材，项目编号：Yjc2005。

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育的工业机器人配套教材，对于提高高职课堂教学质量，提升学生专业技能，为我国培养工业机器人方面的人才，促进我国未来智能制造的发展，具有十分重要的意义。

2 传统教材与云教材区别
2.1 传统教材
传统教材都是纸质的书本形式，自有其一定的意义价值，读者翻阅纸质书页更有实体感，并且具有一定收藏纪念价值，阅读中还可以直接写下笔记随想，同时灯光在纸质材料上的反射对人眼比较温和不伤眼[3]。

但是随着信息社会的快速发展，各项新兴技术的发展日新月异，产品不断迭代更新，传统的纸质教材也暴露了一些问题与不足，首先纸质教材取材于树木，大量伐木造纸不利于环保；其次纸质书本占用空间，携带与存储都不便利，而且阅读体验比较单一，不能满足多样化需求；更关键的是纸质教材内容更新不及时，教学内容与当前的生产实际有一定的滞后脱节，等学生毕业后真正走上工作岗位后才发现其动手实践能力跟不上企业生产实际的需求[4]。

随着移动互联网技术的进一步发展，数字化资源越来越丰富，相信对传统纸质教材的依赖将会逐渐降低。

2.2 云教材
云教材是一款由北京智启蓝墨信息技术有限公司开发的智能立体化教材，是一种移动交互式电子书的阅读学习终端应用，基于移动互联环境，有手机/平板移动端，支持Android 以及iOS 操作系统，以及PC 电脑网页（开发端）。

该软件平台可以在传统纸质书籍的基础上，重新设计并编排内容，并以更加灵活的多媒体素材形式，以及丰富精彩的表现形式，立体化呈现教材知识，包括文字、图片、画廊、气泡、链接、动画、视频、音频、交互练习等，其优秀的多媒体教学方式、独特的交互式学习通道、舒适的阅读学习体验，更加适合于帮助学生在移动终端设备上进行学习，协助教师开展线上线下互动教学，创新变革教学模式。

3 云教材建设思路
3.1 内容整合建设
采用将传统纸质教材的文字教材与数字化教材相结合的方式，实现教学资源从文本形式向数字形式的转化，利用现代多媒体技术，制作成文本、图片、动画、音频、视频等为一体的数字化立体教材。

原本传统纸质教材中以图片呈现出来的效果图，可以利用动态图更加美观地呈现，图片可以点击放大后拖
动查看细节，还可以加上具体文字描述；另外特别是工业机器人的操作步骤图较多，直接使用视频播放的效果更加直观。

本项目的《工业机器人操作与现场编程》云教材分为五大章节，具体内容及需要掌握的技能如表1所示。

表1《工业机器人操作与现场编程》云教材内容
章节掌握技能
工业机器人的认识
了解工业机器人的由来与发展、系统组成、操作的安全注意事项以及机器人的维护，对机器人有较系统地完整认识，对行业发展有清晰认识。

工业机器人的基本操作掌握工业机器人的基本操作，包括RobotStudio 软
件的使用、机器人的开启与关闭、示教器的基本使
用、手动操纵方法、转速计数器的更新。

工业机器人的轨迹应用掌握工业机器人的四大运动指令，理解工具坐标
tooldata 、工件坐标wobjdata 等关键数据的意义、创
建方法以及在程序开发中的应用。

工业机器人的I/O 应用
掌握工业机器人I/O 通信原理、DeviceNet 设备板卡
的配置方法、I/O 信号的配置关联、I/O 信号的强制仿真操作，I/O 控制指令的编写与调试以及有效载荷loaddata 的使用。

工业机器人的逻辑控制
应用
掌握机器人的逻辑控制编程，掌握程序的条件分支、循环控制，应用RAPID 函数简化机器人编程，
进行项目应用的创新设计与开发。

3.2 加强行业对接
工业机器人作为一门实用的偏向实践操作的应用型课程，教材内容应贴近行业企业实际，从技能、创新等角度建设教材，以岗位职业能力为导向，对标“1+X ”职业技能等级的人才需求，依据《工业机器人应用编程职业技能等级标准》、《工业机器人操作与运维职业技能标准》、《工业机器人装调职业技能等级标准》等职业技能标准要求，进行设置相应教学内容。

3.3 思政元素融入
提升工业机器人专业课程和思政课程的协同效应，以学生为中心，将教学与学生的个人成长、未来的就业岗位所必备的知识、能力、素养要求以及国家政策和社会发展时事热点等紧密结合起来，结合该课程的教学目标内容，寻找专业课程与思政教育的融合点，深度挖掘工业机器人专业课程体系中所蕴含的思想价值和精神内涵，创建每个项目知识点相关的课程思政
素材资源，润物细无声地融入思政教育元素在教材里，打造专业教育与思政教育的协同效应[5]。

3.4 增加阅读乐趣
依托云教材提供丰富的多媒体呈现形式，改变传统教材枯燥乏味的阅读习惯，穿插形式不同的阅读体验，激发学生学习兴趣。

“气泡”用于辅助阅读，备注额外的知识注意点，还可以嵌入百度百科链接；“画廊”用于同一主题下的多张图片展
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示，每张图片也可以单独点击查看；“外部链接”点击可以跳转到其他网页阅读或者观看视频学习，用于扩展内容的学习，帮助学生学习知识点的延伸；“交互练习”在某一小节内容后提供针对性练习活动，实现交互评测，即学即测，印象深刻，方便学生强化理解记忆。

另外，云教材提供的笔记、百科、朗读、字典等辅助支持功能，在阅读中也可以增加乐趣。

总之，通过云教材形态多样的教材知识呈现形式，让学生变被动学习为主动学习，提高学生的学习效果。

3.5 与时俱进更新
在当前技术发展日新月异的时代，教材的开发也应当是一个不断打磨，持续更新的过程。

教材内容也要与时俱进，时刻关注工业机器人行业的发展趋势，把当前最新出现的技术、工艺等及时编写进教材中去，紧跟时代步伐，这样才符合高等职业教育教材的建设要求。

不同于传统的纸质教材，教材一旦印刷出版后，内容就确定很难变更，除非后续再版修正的时候修改内容。

云教材作为一种智能化的数字教材，教材的发布与修改更新较为便捷，教师不仅可以分批逐章节发布教材内容，发布后还可以根据需要随时修改更新内容。

4 教学实施应用
在教学实施中，云教材与蓝墨云班课（以下简称云班课）一起配合使用效果更佳，云班课也是北京智启蓝墨信息技术有限公司开发的一款免费的智能互动教学平台软件，教师按照课程在云班课App 上创建班课，并提供班课号给班级里的学生，学生使用班课号加入到该教师的该课程的班课里，云班课提供了丰富的教学互动工具，比如考勤签到、测试活动、小组作业、投票问卷、技能考、云教材学习等[6]，学生参加这些教学活动的全过程学习行为可以被记录下来，并导成学习报告提供给教师，方便教师对教学全方位的把控，进行教学反思与改进。

教师可以将自己开发的云教材关联到某几个班课上，被关联的班课学生就可以下载阅读使用云教材，学生的云教材学习进度情况可以实时监控。

基于云班课+云教材，开展线上线下混合式教学，分为课前、课中、课后三个阶段。

4.1 课前预习阶段
课前教师在云班课上发布“云教材学习”活动，指定具体要学习的章节内容，学生课前自主预习云教材知识，最后参加课前预习“测试活动”。

云班课实时监测统计学生的云教材学习情况，教师既可以提前了解学生是否预习的情况，及时提醒督促没有预习的学生，还可以通过课前测试活动的结果，了解学生对本
节学习内容的预习掌握情况，为下阶段的课中教学提供依据。

4.2 课中学习阶段
课堂上，教师结合课前云教材预习的反馈情况，调整教学内容，优化教案设计，课上通过云班课提供的师生互动教学工具，开展丰富多彩的活动，例如小组任务、头脑风暴、答疑讨论等等，强化学生对工业机器人理论知识的理解以及实践操作技能的掌握。

课上注重发挥云教材的学习笔记、笔记分享等功能，引导学生把握课程内容的重点与难点。

4.3 课后巩固阶段
课后教师在云班课上布置作业，巩固课上所学知识，依托云教材提供的个性化练习和交互评测，学生可以反复练习巩固所学，完成相关任务后，教师给予相应经验值鼓励，激发学生的学习兴趣，作业完成数据实时可监控，方便教师全面了解学生对知识的掌握情况。

另外，课后引导学生尤其是学有余力掌握较好的部分学生，学习云教材的扩展内容，提升个人专业知识水平，更上一层楼。

5 结束语
基于蓝墨云教材的《工业机器人操作与现场编程》校本教
材的开发应用，一定程序解决了传统纸质教材的一些问题，改变了教材学习模式，调动了学生的学习热情，但是在应用实施过程中仍然存在一些问题，云教材的开发会持续进行下去，需要教师在日常教学过程中通过教学反馈，不断调整完善教材内容，以教材改革推进“三教”改革，提高教学质量，促进高职教学信息化发展。

参考文献
[1] 龙奕羽.“三教”改革背景下高职数学教学改革研究[J].教育科学论坛,2021(30):42-45.
[2] 朱志强,涂文珍.“工业4.0”背景下高职工业机器人专业校企共建模式的研究[J].中外企业家,2017(5):197.
[3] 袁力.基于云教材的《高等数学》数字教材的教学探究[J].芜湖职业技术学院学报,2019,21(4):90-92.
[4] 陈小飞.工作过程导向下中职模具专业云教材的开发与应用[J].职教通讯,2020(11):123-127.
[5] 廉梅霞,刘俊英,郭媛,等.黄炎培职业教育思想引领下的《森林动物鉴赏与保护》高职云教材建设[J].农业技术与装备,2021(6):121-122.
[6] 陈凤华.混合式教学模式在《工业机器人技术》课程教学中的应用[J].开封教育学院学报,2019,39(1):93-96.。