機(jī)器人課程教學(xué)優(yōu)化的探索

摘要 機(jī)器人課程在我院開設(shè)有三年多時(shí)間，怎樣才能提高機(jī)器人課程教學(xué)實(shí)際效果呢？溫州大學(xué)教師教育學(xué)院對(duì)此進(jìn)行改革，對(duì)機(jī)器人課程教學(xué)優(yōu)化進(jìn)行一定的探索。根據(jù)對(duì)中國(guó)大學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，我們提出了：優(yōu)化機(jī)器人課程設(shè)置、建構(gòu)合適評(píng)價(jià)體系、密切與小學(xué)的聯(lián)系、爭(zhēng)取教學(xué)與競(jìng)賽雙豐收等措施。

關(guān)鍵詞 機(jī)器人課程 教學(xué) 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 中國(guó)大學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 全國(guó)綜合性大學(xué)（理工科類）機(jī)器人課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

以東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院、中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院、深圳大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院為例。這幾所綜合性大學(xué)是全國(guó)較早開設(shè)機(jī)器人專業(yè)課程的，他們的學(xué)生是理工科類，具有較為扎實(shí)的機(jī)械知識(shí)和較高的編程能力。而且都建設(shè)了一定規(guī)模的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室（有的還是國(guó)家級(jí)的），教師科研技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大，機(jī)器人課程作為必修的課程開設(shè)，機(jī)器人課程教學(xué)時(shí)間較久，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，課程教學(xué)取得一定的效果；同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間開展機(jī)器人興趣活動(dòng)，學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人比賽也取得好成績(jī)。所以，機(jī)器人課程教學(xué)是在全國(guó)較為領(lǐng)先的，值得我們借鑒。

1.2 全國(guó)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（高職類）機(jī)器人課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

以深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院和溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣電子工程學(xué)院為例。他們也是在全國(guó)高職類院校中較早開設(shè)機(jī)器人選修課程，主要以機(jī)器人競(jìng)賽培育為主，課程教學(xué)為輔。重點(diǎn)放在競(jìng)賽上，如深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生組建的“深職搬運(yùn)者”隊(duì)，獲得2010中國(guó)智能搬運(yùn)機(jī)器人比賽二等獎(jiǎng)的成績(jī)。溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院也成立了“奮進(jìn)號(hào)”機(jī)器人競(jìng)賽小組，在全國(guó)機(jī)器人比賽中取得過優(yōu)異成績(jī)。

1.3 全國(guó)師范類大學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

以寧波大學(xué)教師教育學(xué)院、杭州師范大學(xué)教育學(xué)院、湖州師范學(xué)院教師教育學(xué)院為例。這三所大學(xué)的教育學(xué)院基本是把機(jī)器人作為課外興趣小組或開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目開展，沒有開設(shè)機(jī)器人專業(yè)課程，也是把重點(diǎn)放在機(jī)器人競(jìng)賽培育上，爭(zhēng)取在全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人比賽中獲獎(jiǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 溫州大學(xué)教師教育學(xué)院機(jī)器人課程教學(xué)優(yōu)化的探索

溫州大學(xué)教師教育學(xué)院雖然也屬于全國(guó)師范類，但我們參照了以上全國(guó)類型不同大學(xué)開設(shè)機(jī)器人課程的情況，大膽提出自己的想法思路，對(duì)機(jī)器人課程教學(xué)進(jìn)行優(yōu)化，爭(zhēng)取培養(yǎng)具有一定素養(yǎng)的小學(xué)機(jī)器人師資。

2.1 目標(biāo)明確，優(yōu)化機(jī)器人課程設(shè)置

小學(xué)教育專業(yè)作為溫州大學(xué)教師教育學(xué)院的重點(diǎn)專業(yè)，培養(yǎng)目標(biāo)是合格的小學(xué)教師。所以我們對(duì)原來開設(shè)機(jī)器人選修課的計(jì)劃進(jìn)行修改，進(jìn)行課程教學(xué)優(yōu)化探索。像全國(guó)重點(diǎn)綜合大學(xué)（偏理工科）一樣，開設(shè)機(jī)器人輔導(dǎo)與競(jìng)賽專業(yè)限選課（相當(dāng)于專業(yè)必修課），重點(diǎn)培養(yǎng)現(xiàn)在小學(xué)急需的機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)老師。所以，課程內(nèi)容設(shè)置以機(jī)器人知識(shí)基礎(chǔ)、寶貝機(jī)器人的組裝和基本PBASIC語言編程、寶貝機(jī)器人的巡航和利用QTI、紅外傳感器循跡等為主；另外，配合開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，進(jìn)行機(jī)器人競(jìng)賽培育，側(cè)重用C語言編程開發(fā)的智能搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)器人碼垛等比賽，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.2 強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，建構(gòu)合適評(píng)價(jià)體系

由于各所大學(xué)機(jī)器人課程開設(shè)時(shí)間較短，目的性和側(cè)重點(diǎn)不一樣，所以筆者在機(jī)器人教學(xué)過程中，結(jié)合溫州大學(xué)教師教育學(xué)院的實(shí)際，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，制訂了一套比較合適的評(píng)價(jià)體系。

我們的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是根據(jù)機(jī)器人課程教學(xué)特點(diǎn)和評(píng)價(jià)目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。目的是為了充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性作用，促進(jìn)教師與學(xué)生在評(píng)價(jià)中雙主體作用的協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)學(xué)習(xí)反饋信息的需求。以較全面 、準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況為目標(biāo)，以形成性評(píng)價(jià)為主導(dǎo)，面向多元化的評(píng)價(jià)主體，構(gòu)建機(jī)器人課程評(píng)價(jià)指標(biāo)。我們將評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)確定為學(xué)業(yè)成績(jī)和綜合能力。其中，學(xué)業(yè)成績(jī)包括平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)考核等二級(jí)指標(biāo)，而綜合能力則包括實(shí)踐能力、實(shí)踐活動(dòng)二級(jí)指標(biāo)。各二級(jí)指標(biāo)還可進(jìn)一步細(xì)分為具體評(píng)價(jià)項(xiàng)目，在平時(shí)成績(jī)中包括：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考勤、自我管理與自主學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)操作中包括：學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂討論解決問題、操作規(guī)范、資源利用；實(shí)驗(yàn)考核中包括：程序編寫、實(shí)際操作；實(shí)踐能力包括觀察能力、合作能力、創(chuàng)新能力；綜合實(shí)踐活動(dòng)包括：學(xué)習(xí)結(jié)果（機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行情況等）、課外競(jìng)賽結(jié)果（創(chuàng)意機(jī)器人制作、各類機(jī)器人競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況等）。在具體操作時(shí)，我們選擇了以學(xué)業(yè)成績(jī)占70%，綜合能力占30%權(quán)重作為試點(diǎn)實(shí)施，效果不錯(cuò)。今后準(zhǔn)備根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況與學(xué)生反饋意見，不斷改進(jìn)，從而使評(píng)價(jià)接近合理的目標(biāo)。①

2.3 注重實(shí)踐，密切與小學(xué)的聯(lián)系

作為教師教育學(xué)院，我們非常重視小學(xué)教育實(shí)踐基地建設(shè)，所以有15所溫州地區(qū)的小學(xué)成為我們的實(shí)踐基地。因?yàn)槲覀兣囵B(yǎng)的是小學(xué)教師（兼任機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)員），所以同學(xué)們可以利用課余時(shí)間把課堂學(xué)習(xí)的智能機(jī)器人知識(shí)，應(yīng)用到輔導(dǎo)小學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)中；如跟條件比較好的溫州實(shí)驗(yàn)小學(xué)，建立了密切與長(zhǎng)期的合作關(guān)系，輔導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)小學(xué)生的各項(xiàng)機(jī)器人競(jìng)賽。這樣做達(dá)到了既能鞏固課堂學(xué)習(xí)的機(jī)器人理論知識(shí)，又深入了解小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)實(shí)際，達(dá)到雙贏的目的。

2.4 效果明顯，教學(xué)與競(jìng)賽雙豐收

經(jīng)過三年多的機(jī)器人教學(xué)探索，我們?cè)诓捎谜n堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合方法基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人教學(xué)，真正做到學(xué)生“做中學(xué)，學(xué)中做”。教學(xué)中做到每人一套教材、一套寶貝機(jī)器人制作套件、QTI等傳感器和電腦。考慮到學(xué)生沒有學(xué)過PB和C語言，編程能力相對(duì)薄弱，所以我們采取邊學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)邊講解PBASIC的常用指令，解釋簡(jiǎn)單程序的意思，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人課程過程中，學(xué)會(huì)了用PBASIC編寫常用機(jī)器人操作程序。

充分利用機(jī)器人作為創(chuàng)新教育實(shí)踐平臺(tái)，采用開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，組織學(xué)生參加機(jī)器人競(jìng)賽培育。主要項(xiàng)目是各種創(chuàng)意機(jī)器人的制作與編程（包括智能搬運(yùn)機(jī)器人、寶貝車機(jī)器人倒自平衡、在立體迷宮中尋找出口、滅火、自動(dòng)巡航調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度、濕度、人形機(jī)器人射門、避開障礙物等），培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作能力。參加2011年中國(guó)教育機(jī)器人大賽，榮獲大學(xué)C51組智能搬運(yùn)機(jī)器人比賽團(tuán)體一等獎(jiǎng)，為學(xué)校爭(zhēng)了光，受到學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的表?yè)P(yáng)。

3 結(jié)語

中國(guó)各所大學(xué)開設(shè)機(jī)器人課程的時(shí)間不長(zhǎng)，還處在不斷摸索、不斷改進(jìn)階段。由于不同大學(xué)不同專業(yè)，開設(shè)機(jī)器人課程的目的不同，所以我們針對(duì)溫州大學(xué)教師教育學(xué)院實(shí)際，對(duì)機(jī)器人課程教學(xué)優(yōu)化進(jìn)行了一些探索，努力尋找到一條合適的途徑。

注釋

① 張新.《機(jī)器人》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系建構(gòu)的探索[J].歲月學(xué)術(shù)，2011（11下）：97—98.

參考文獻(xiàn)

[1] 吳小兵.機(jī)器人課程開發(fā)與教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2009（5）：55—56.

[2] 吳潔.師范院校機(jī)器人課程開發(fā)與研究[J].首都師范大學(xué)碩士論文，2007.

[3] 張新，秦志強(qiáng).小學(xué)教育本科專業(yè)開設(shè)機(jī)器人課程的探索[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2010（4）：1—3.