項目三任務3.2教學設計課題編制機器人平板堆焊任務程序備課人授課日期（一）教學理念遵循“以學生為中心，融合多元資源，強化實踐與素養(yǎng)培育”的理念，運用微課、微視頻、虛擬仿真等數(shù)字資源輔助教學。針對基礎薄弱學生，通過微課強化基礎；利用微視頻的直觀性和可重復性，契合學生學習習慣，實現(xiàn)精準教學；借助虛擬仿真讓學生在安全環(huán)境下實踐操作，提升技能水平。同時，以燈塔傳承的形式培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)，為學生未來職業(yè)發(fā)展筑牢專業(yè)基礎。（二）教學分析教材分析《機器人焊接》教材涵蓋基礎理論、操作編程等內(nèi)容，本次課聚焦教材中機器人平板堆焊任務程序編制相關章節(jié)。以項目任務驅(qū)動的方式組織內(nèi)容，從基礎的機器人焊接任務程序創(chuàng)建到復雜的平板堆焊任務編程，逐步深入，層層遞進，符合學生的認知規(guī)律和學習特點。各章節(jié)之間相互關聯(lián)，形成了一個有機的整體，有助于學生更好地理解和掌握知識。學情分析學生已具備一定焊接機器人基礎，但在操作技能和知識應用方面存在差異，對堆焊任務的編程原理和操作流程理解不夠深入。部分學生對焊接機器人的基本操作較為熟練，能夠較為流暢地進行機器人的簡單操作，如啟動、停止等。但仍有部分學生在復雜操作上存在困難，例如對示教盒的操作、機器人的點動控制、焊接參數(shù)的設置等，操作熟練度有待進一步提高。教學目標分析知識目標理解焊接機器人編程的基本概念、原理和流程，如示教-再現(xiàn)工作原理、運動學正解與逆解等關鍵知識點；明確焊接機器人編程的主要內(nèi)容，包括運動軌跡、焊接條件和動作次序的規(guī)劃，并且了解示教編程和離線編程的特點與適用場景；掌握任務程序文件的創(chuàng)建、保存、刪除和打開等操作步驟，并熟悉FANUC焊接機器人系統(tǒng)對任務程序的管理方式。技能目標能夠正確接通與關閉焊接機器人系統(tǒng)電源，熟練掌握示教盒的操作，包括按鍵功能的使用、界面窗口的切換等；運用所學知識，使用示教盒新建和加載焊接機器人任務程序，并進行程序的編輯與修改，確保程序的準確性和完整性；能夠進行焊接機器人的簡單示教編程，規(guī)劃機器人的運動軌跡和焊接參數(shù)，并對編制的程序進行調(diào)試與優(yōu)化，使機器人能夠準確完成焊接任務。素養(yǎng)目標學習和操作過程中，注重細節(jié)、一絲不茍的工作作風，確保焊接機器人編程工作的高質(zhì)量完成；學會在團隊中發(fā)揮自己的優(yōu)勢，共同解決問題，提高工作效率；培養(yǎng)創(chuàng)新意識和解決問題的能力，為未來解決復雜的實際問題奠定基礎。（三）教學內(nèi)容分析教學內(nèi)容深入介紹FANUC焊接機器人系統(tǒng)中任務程序文件的創(chuàng)建、保存、刪除和打開等操作步驟，使學生熟悉機器人系統(tǒng)對任務程序的管理方式。針對給定的焊接任務，讓學生進行焊接機器人的軌跡示教，規(guī)劃機器人的運動軌跡，并設置焊接條件和動作次序。之后對編制的程序進行調(diào)試與優(yōu)化，使機器人能夠準確完成焊接任務。在調(diào)試過程中，培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力。教學重難點教學重點教學重點是深入理解焊接機器人編程的主要內(nèi)容，包括運動軌跡、焊接條件和動作次序的規(guī)劃方法，這是編寫合理、高效的焊接機器人程序的基礎。學會對焊接機器人的運動軌跡進行規(guī)劃和示教，設置合理的焊接參數(shù)，并對編制的程序進行調(diào)試與優(yōu)化，確保機器人能夠準確完成焊接任務。教學難點教學難點是學生需要根據(jù)焊接任務要求，準確規(guī)劃機器人的運動軌跡，包括起點、終點和關鍵位置點的確定，以及路徑的優(yōu)化，這需要具備一定的空間想象能力和幾何知識。不同的焊接任務需要不同的焊接參數(shù)，學生需要了解各種焊接參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響，并能夠根據(jù)實際情況進行合理設置和優(yōu)化，這需要積累豐富的實踐經(jīng)驗。重難點解策采用多媒體課件，將運動軌跡、焊接條件和動作次序的規(guī)劃方法以圖文并茂的方式呈現(xiàn)給學生。通過實際案例分析，讓學生了解不同焊接任務對編程內(nèi)容的要求，以及如何根據(jù)任務需求進行合理的規(guī)劃。制作對比表格，詳細列出示教編程和離線編程的特點、優(yōu)缺點以及適用場景。安排學生進行實際操作練習，分別體驗示教編程和離線編程的過程，加深對兩種編程方法的理解。借助虛擬仿真軟件，讓學生在虛擬環(huán)境中進行軌跡示教和程序調(diào)試的練習。通過設置不同的焊接任務場景，讓學生在實踐中掌握如何規(guī)劃機器人的運動軌跡、設置焊接參數(shù)以及調(diào)試程序。思政融入在教學中引入焊接領域大國工匠事跡，如高鳳林的故事，弘揚工匠精神，培養(yǎng)學生敬業(yè)精神和責任感；強調(diào)堆焊質(zhì)量對產(chǎn)品性能和安全的重要性，樹立學生的質(zhì)量意識；鼓勵學生在實踐中勇于創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，為行業(yè)發(fā)展貢獻力量。（四）教學方法與資源教學方法講授法：系統(tǒng)講解焊接機器人編程的理論知識，包括示教-再現(xiàn)原理、運動學正解與逆解、編程內(nèi)容與方法、任務程序操作等。通過PPT展示、板書推導等方式，將抽象的知識點以直觀易懂的形式呈現(xiàn)給學生，幫助學生構建理論知識體系。演示法：教師現(xiàn)場演示焊接機器人操作流程和調(diào)試方法，如示教盒的操作、任務程序的創(chuàng)建與編輯、機器人的點動控制、焊接參數(shù)的設置等。讓學生直觀感受正確操作方式和編程步驟，加深對理論知識的理解。討論法：組織學生進行小組討論，如探討不同焊接任務下如何選擇合適的編程方法、如何規(guī)劃機器人的運動軌跡、如何設置焊接參數(shù)等。鼓勵學生分享自己的想法和見解，培養(yǎng)學生的思維能力和團隊協(xié)作能力。微視頻教學法：制作和運用微視頻，展示焊接機器人復雜結構、工作過程、操作技巧以及示教盒的詳細操作等。學生可按需觀看，反復學習重難點知識，加深對知識點的理解。實踐操作法：安排學生在真實設備上操作焊接機器人，進行任務程序的創(chuàng)建、編輯、調(diào)試以及軌跡示教等實踐活動。教師在學生操作過程中巡回指導，及時糾正錯誤，提高學生實踐能力。虛擬仿真教學法：利用虛擬仿真軟件，讓學生在虛擬環(huán)境中進行焊接機器人操作練習、工藝參數(shù)調(diào)試和故障排查。降低實踐成本和風險，同時讓學生熟悉焊接機器人的操作流程和編程方法。教學資源數(shù)字化教材：/details?courseId=&productId=26527&productType=20微課：FANUC機器人示教盒使用微視頻：工業(yè)機器人系統(tǒng)（應用）文件操作線上虛擬仿真：\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，解決生均實訓設備不足問題。線下實訓裝備：弧焊機器人工作站，滿足學生線下實操需求。（五）教學過程教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教師活動學生活動設計意圖課前導學推送機器人焊接區(qū)間示教等微視頻微視頻名稱“工業(yè)機器人系統(tǒng)（應用）文件操作”/details?courseId=&productId=26527&productType=20，內(nèi)容包含示教點記憶微視頻名稱“工業(yè)機器人系統(tǒng)（應用）文件操作”/details?courseId=&productId=26527&productType=20深入講解任務程序的結構組成，包括程序指令集、參數(shù)設置、邏輯控制結構等要素，使學生了解程序的基本框架和構成。分析任務程序的功能特點，如邏輯控制功能（條件判斷、循環(huán)等）、實時監(jiān)控功能、錯誤處理功能等，讓學生明白程序如何實現(xiàn)對機器人的精準操控。。在教學平臺上發(fā)布關于焊接機器人編程內(nèi)容、方法以及軌跡示教的微課視頻和相關資料，布置預習任務，讓學生了解平板堆焊任務的基本要求和編程思路。提出一些引導性問題，如“如何規(guī)劃焊接機器人的運動軌跡以保證焊接質(zhì)量？”“示教編程和離線編程分別適用于哪些場景？”等，引導學生思考。觀看微課視頻，學習焊接機器人編程的基本知識，初步了解平板堆焊任務程序的編制要點。思考教師提出的引導性問題，結合預習資料嘗試構思自己的編程思路，并記錄下在預習過程中產(chǎn)生的疑問。記錄預習過程中的疑問，以便在課堂上向教師請教。利用微課視頻的趣味性和直觀性，激發(fā)學生學習興趣，引導學生自主預習，構建初步的知識框架，為課堂教學的深入開展奠定基礎。通過設置問題，培養(yǎng)學生自主思考和發(fā)現(xiàn)問題的能力，為課堂教學的深入開展奠定基礎。課堂講授教學內(nèi)容涵蓋焊接機器人編程基礎理論，深入剖析示教-再現(xiàn)原理，闡述機器人如何依據(jù)示教路徑再現(xiàn)動作；解析運動學正解與逆解，說明關節(jié)空間與笛卡爾空間坐標轉(zhuǎn)換。同時，講解任務程序結構組成，包括指令集、參數(shù)設置等；分析功能特點，如邏輯控制、循環(huán)等功能；規(guī)范操作流程，確保程序的準確性與穩(wěn)定性。運用PPT課件詳細講解焊接機器人編程的主要內(nèi)容，包括運動軌跡、焊接條件和動作次序的規(guī)劃原則和方法。通過實例對比，深入分析示教編程和離線編程的優(yōu)缺點以及適用場景，幫助學生建立對編程方法的清晰認知。結合虛擬仿真軟件，展示平板堆焊任務中機器人的運動軌跡規(guī)劃、焊接參數(shù)設置等關鍵環(huán)節(jié)，讓學生直觀感受任務程序的編制過程。認真聽講，做好筆記，深入理解焊接機器人編程的內(nèi)容和方法。通過觀看實例對比和虛擬仿真演示，加深對編程知識的理解。積極參與課堂討論，與教師和同學分享自己的想法和見解，提出自己在預習過程中遇到的問題。通過系統(tǒng)講解和微視頻輔助，幫助學生深入理解編制機器人平板堆焊任務程序，突破教學重點和難點。組織課堂討論，培養(yǎng)學生的思維能力和團隊協(xié)作能力，提高學生的參與度和學習積極性。實操環(huán)節(jié)虛擬仿真操作練習虛擬仿真“FANUC機器人平板堆焊任務編程”：虛擬仿真“FANUC機器人平板堆焊任務編程”：/Login?code=zjnuedu實際設備操作體驗：在虛擬仿真練習的基礎上，讓學生分組在實際焊接機器人設備上進行操作。學生按照規(guī)范流程進行焊接操作，包括工件裝夾、焊槍調(diào)試、焊接參數(shù)設置等環(huán)節(jié)，完成簡單的焊接任務。教師指導與問題解決：教師在學生操作過程中巡回指導，觀察學生的操作步驟，及時糾正錯誤操作，解答學生遇到的問題。對于普遍存在的問題，進行集中講解和示范。介紹虛擬仿真軟件的使用方法和操作練習任務，引導學生進行虛擬仿真操作。在學生虛擬仿真操作過程中，巡視指導，及時給予技術支持和指導，幫助學生解決遇到的問題。組織學生進行實際設備操作，強調(diào)安全注意事項，示范正確的操作流程。在學生實際操作過程中，密切關注學生的操作情況，及時糾正錯誤，解答疑問，確保學生操作安全和順利進行學生分組進行實際操作練習，按照任務要求進行機器人的軌跡示教，設置焊接參數(shù)，并對編制的程序進行調(diào)試。在操作過程中，小組成員之間密切配合，共同解決問題。記錄操作過程中的問題和解決方法，總結經(jīng)驗教訓。通過虛擬仿真操作，讓學生在安全、低成本的環(huán)境下熟悉焊接機器人的操作流程，提高操作技能，降低實際操作風險。實際設備操作體驗讓學生將虛擬仿真中所學知識應用到實際，增強學生的實踐能力和解決實際問題的能力。課后復盤布置課后作業(yè)，要求學生觀看焊接機器人系統(tǒng)優(yōu)化、新技術應用等相關微視頻，了解行業(yè)前沿動態(tài)。讓學生結合課堂實操經(jīng)驗，撰寫心得體會，分析自己在操作過程中存在的問題（如焊接參數(shù)設置不合理導致焊縫質(zhì)量問題、機器人運動軌跡規(guī)劃不準確等），提出改進措施，并思考如何進一步提高焊接質(zhì)量和效率。組織學生在線上討論區(qū)分享作業(yè)成果，交流學習心得，互相學習和借鑒。在教學平臺發(fā)布課后作業(yè)任務，提供相關微視頻資源鏈接。在線上討論區(qū)參與學生的討論，對學生的心得體會進行點評和指導，解答學生的疑問，引導學生深入思考。收集學生的作業(yè)和討論內(nèi)容，分析學生對知識的掌握情況和實踐能力水平，為后續(xù)教學改進提供依據(jù)。觀看教師推薦的微視頻，拓寬知識面，了解焊接機器人領域的新技術和新應用。根據(jù)課堂實操經(jīng)驗和微視頻學習內(nèi)容，撰寫心得體會，認真分析問題和提出改進措施。參與線上討論，分享自己的作業(yè)成果，學習他人的經(jīng)驗，進一步完善自己的知識體系和實踐能力。通過課后作業(yè)和微視頻學習，引導學生自主學習，關注行業(yè)發(fā)展，拓寬視野。撰寫心得體會和線上討論，培養(yǎng)學生的總結反思能力和交流能力，促進學生對知識的內(nèi)化和應用。項目考核布置項目考核任務，要求學生以小組為單位完成一個焊接機器人應用項目。項目內(nèi)容可以是模擬某一產(chǎn)品（如汽車零部件、機械結構件等）的焊接生產(chǎn)，包括焊接工藝選擇、焊接機器人系統(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際設備，讓學生在規(guī)定時間內(nèi)完成項目任務。學生需提交項目報告，闡述項目實施過程、遇到的問題及解決方法、項目成果（如焊接產(chǎn)品的質(zhì)量檢測報告、機器人運行的穩(wěn)定性分析等）。明確項目考核任務和要求，提供相關技術支持和指導，幫助學生理解項目內(nèi)容和實施步驟。在學生項目實施過程中，定期檢查項目進展情況，給予必要的指導和建議，確保項目順利進行。組織項目考核答辯，制定合理的評價標準，從項目方案的合理性、項目實施的完整性、問題解決能力、團隊協(xié)作等方面對學生進行全面評價。小組成員分工協(xié)作，確定項目方案，選擇合適的焊接工藝和機器人系統(tǒng)，進行編程調(diào)試和焊接操作。按照要求撰寫項目報告，總結項目實施過程中的經(jīng)驗和教訓，分析項目成果。準備項目考核答辯，制作展示PPT，進行項目展示和答辯，回答問題。通過項目考核，綜合考查學生對焊接機器人系統(tǒng)知識的掌握程度、實踐操作能力、團隊協(xié)作能力和解決實際問題的能力。項目考核過程模擬實際工作場景，培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，提高學生的就業(yè)競爭力。（六）作業(yè)布置理論鞏固作業(yè)：完成任務3.2知識測評。實踐拓展作業(yè)：實踐拓展作業(yè)是借助線上虛擬仿真軟件，完成焊接機器人平板堆焊任務程序編程的虛擬仿真練習，并撰寫報告。技能應用作業(yè)：依托《大型鋼結構多機器人協(xié)同焊接控制虛擬仿真實驗》國家一流課程平臺，技能應用作業(yè)是讓學生在虛擬仿真環(huán)境中完成多臺焊接機器人的協(xié)同控制與任務執(zhí)行，包含平板堆焊任務；創(chuàng)新思考作業(yè)：創(chuàng)新思考作業(yè)是要求學生探討機器人堆焊在不同材料、不同形狀工件中的應用拓展，以及可能的創(chuàng)新解決方案，并以小組形式撰寫報告并匯報