慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程教學(xué)模式探索與實(shí)踐

王秀梅 張紅梅 彭文 李志鵬

摘要：介紹了本校慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程的教學(xué)現(xiàn)狀。根據(jù)慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程都特點(diǎn)，針對該課程面向全校所有專業(yè)和所有年級的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式等方面進(jìn)行了改革探索與實(shí)踐。實(shí)踐表明，慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程的諸多改革是合理的，在教學(xué)實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了知識應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：慧魚創(chuàng)意機(jī)器人;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)模式;多層次

Abstract：This paper introduces the teaching status of Huiyu creative robot course. According to the characteristics of Huiyu creative robot course and the characteristics of the course for all majors and all grades of the whole school，the reform，exploration and practice are carried out from the aspects of teaching content，teaching means and assessment methods. Practice shows that many reforms of Huiyu creative robot course are reasonable，good teaching results have been achieved in teaching practice，and the training of knowledge applied talents has been realized Raise goals.

Key words：Comet creative robot;content of courses;Teaching mode;Multilevel

當(dāng)今世界，科技創(chuàng)新是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，是驅(qū)動(dòng)國家發(fā)展的核心動(dòng)力。教育要積極投身實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才[1]。慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程是一門創(chuàng)客類創(chuàng)新課程，采用了先進(jìn)的PBL教學(xué)授課模式，以知識拓展、創(chuàng)意制作和開源分享為特征的綜合性實(shí)踐課程[2]。本課程是通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題;通過探究原理到動(dòng)手實(shí)踐，可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)協(xié)作力、自信心、表達(dá)能力、專注力、思考力。

慧魚創(chuàng)意機(jī)器人課程主要面向本校機(jī)械類、汽車類、交通類、信息類和自動(dòng)化類等不同專業(yè)的學(xué)生，同時(shí)也面向不同年級的學(xué)生。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)的學(xué)生所修的專業(yè)基礎(chǔ)課程不同，不同年級的學(xué)生所學(xué)習(xí)的課程量不同，因此，學(xué)生接收相同知識點(diǎn)的內(nèi)容是接受程度不同。因此，對于《慧魚創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)踐》課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索與實(shí)踐，來實(shí)現(xiàn)針對不同專業(yè)和不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生開設(shè)系統(tǒng)的、有層次的創(chuàng)新開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1?已有研究實(shí)踐基礎(chǔ)

課程以慧魚創(chuàng)意組合模型作為教學(xué)基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹創(chuàng)意機(jī)器人制作所涉及的基礎(chǔ)知識、主要構(gòu)件組成、機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、控制程序開發(fā)環(huán)境ROBO Pro的使用和PLC控制等問題，并配以相應(yīng)的模型讓學(xué)生搭建[3]。

課程所配有的慧魚創(chuàng)意組合模型組合包有：機(jī)械演繹組合包、工業(yè)革新組合包、氣動(dòng)機(jī)械組合包、重型礦山機(jī)械組合包、汽車原理及發(fā)展組合包、機(jī)器人電子技術(shù)起步組合包、機(jī)器人技術(shù)組合包、機(jī)器人探索組合包、工業(yè)機(jī)器人。

課程零件采用散件化管理[4]。由于組合包中包含多種零件，在拼裝時(shí)容易掉落或丟棄，考慮各種因素，采取散件化管理零件。零件的收納考慮了幾點(diǎn)因素：零件顏色、零件種類和功能、零件的肉眼易區(qū)分性、散件車不同收納盒的整體使用效率。目的是提高零件的存取和管理效率。

2?教學(xué)內(nèi)容的改革

2.1?對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行劃分

對于《慧魚創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)踐》課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，其探索的主要內(nèi)容是針對不同專業(yè)、不同學(xué)習(xí)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)知識積累情況和學(xué)習(xí)知識的結(jié)構(gòu)，對授課內(nèi)容系統(tǒng)地、有層次地進(jìn)行劃分：

1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

針對大一的學(xué)生，基本沒有學(xué)習(xí)專業(yè)課程。因此適合開展基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握基本的功能性實(shí)驗(yàn)。參考拼裝手冊，拼裝圖冊上的模型。學(xué)習(xí)基礎(chǔ)性的編程，對機(jī)器人進(jìn)行簡單的調(diào)試和控制，實(shí)現(xiàn)拼裝手冊上的基本要求。

2）系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)

針對大二、大三的學(xué)生，已經(jīng)學(xué)習(xí)了相應(yīng)的專業(yè)課程，可以結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，進(jìn)行系統(tǒng)性試驗(yàn)學(xué)習(xí)。

針對機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，結(jié)合所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)和金工實(shí)習(xí)，運(yùn)用慧魚組合包組裝機(jī)械相關(guān)的模型。比如：機(jī)械機(jī)械演繹組合包、工業(yè)革新組合包、工業(yè)機(jī)器人等組合包。學(xué)習(xí)更有深度的編程，設(shè)計(jì)讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作。

針對汽車專業(yè)的學(xué)生，結(jié)合所學(xué)的車輛構(gòu)造、車輛電器與電子系統(tǒng)、車輛電控技術(shù)、車輛設(shè)計(jì)和金工實(shí)習(xí)，運(yùn)用慧魚組合包組裝汽車相關(guān)的模型。比如：汽車原理及發(fā)展組合包、重型礦山機(jī)械組合包等組合包。學(xué)習(xí)汽車運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)的編程，設(shè)計(jì)讓汽車實(shí)現(xiàn)預(yù)訂好的動(dòng)作。

針對電氣、電信專業(yè)的學(xué)生，結(jié)合所學(xué)的自動(dòng)控制理論、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、傳感器與檢測技術(shù)、單片機(jī)原理與接口技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等專業(yè)知識，運(yùn)用慧魚組合包組裝機(jī)器人相關(guān)的模型。比如：機(jī)器人電子技術(shù)起步組合包、機(jī)器人技術(shù)組合包、機(jī)器人探索組合包、工業(yè)機(jī)器人。運(yùn)用所學(xué)習(xí)的編程知識，設(shè)計(jì)讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)特定的動(dòng)作。

3）提升層實(shí)驗(yàn)

針對大四工科專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)習(xí)了慧魚機(jī)器人課程的相關(guān)知識后，讓學(xué)生自主確定項(xiàng)目范圍，不同小組任務(wù)各不相同。根據(jù)各個(gè)小組接受知識的難易程度和學(xué)習(xí)知識點(diǎn)的接受程度，選擇任務(wù)的難易程度進(jìn)行創(chuàng)新。學(xué)生不再是單純的模仿操作手冊中的模型，也不是簡單的改進(jìn)現(xiàn)有的模型，而是創(chuàng)造新的模型。從實(shí)際機(jī)構(gòu)出發(fā)，發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)出功能更多樣的機(jī)器人。

4）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)不再局限于特定的題目，特定的思維，而是讓學(xué)生放開想象，搭建所有構(gòu)思的創(chuàng)意模型。不限制學(xué)生的年級、專業(yè)，不限制題目結(jié)合自己的興趣和當(dāng)前的機(jī)器人發(fā)展趨勢來設(shè)計(jì)開發(fā)具有新型功能的機(jī)器人，綜合運(yùn)用所學(xué)知識來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。

2.2?在專業(yè)基礎(chǔ)知識中融入課程思政

在已有的課程體系基礎(chǔ)上，借助“課程思政”改革，以創(chuàng)新理念，對課程進(jìn)行設(shè)計(jì)，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育全方位地、無痕地貫穿到課堂教學(xué)之中的各個(gè)層面。在設(shè)計(jì)慧魚創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式中，秉承以專業(yè)課講授為主線，將提取出的課程思政要素，有機(jī)地融入到課程之中，使課程的理論知識與課程思政的核心要素渾然成一體。通過趣味視頻的觀看、著名事例講述，引導(dǎo)學(xué)生去思考、去討論如何做一名有愛國情操、有品德、有理想的大學(xué)生。

在落實(shí)立德樹人的教育目標(biāo)下，充分發(fā)揮課堂教學(xué)在大學(xué)生思想政治教育過程中的主導(dǎo)作用和育人功能，在傳授專業(yè)知識的過程中，加強(qiáng)思想政治教育，努力培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的中國特色社會(huì)主義合格建設(shè)者和可靠接班人。

3?教學(xué)方法、教學(xué)手段的改革

1）采用先進(jìn)的教學(xué)模式

脫開傳統(tǒng)教師教學(xué)生學(xué)的教學(xué)模式，建立“以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)，提問式、啟發(fā)式、討論式”的基于探索和研究的教學(xué)方法模式。深化實(shí)訓(xùn)課程與理論知識之間聯(lián)系，強(qiáng)化了學(xué)生獨(dú)立思考問題與解決問題的能力。

2）信息化手段的應(yīng)用

教學(xué)設(shè)施不斷更新和現(xiàn)代化，PPT、圖片、白板和視頻等課件的應(yīng)用也使課堂教學(xué)內(nèi)容豐富多彩，課堂教學(xué)更生動(dòng)。

3）項(xiàng)目式教學(xué)

學(xué)校給學(xué)生提供項(xiàng)目開展所需條件，根據(jù)課堂學(xué)習(xí)及課外學(xué)習(xí)，讓學(xué)生梳理自己的興趣點(diǎn)，自動(dòng)組隊(duì)，申報(bào)自制項(xiàng)目，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識[5]。在教師指導(dǎo)下，通過申報(bào)我校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目獲得資助，讓有能力、有興趣的學(xué)生得到資金支持。依托學(xué)院綜合性開放實(shí)驗(yàn)室，項(xiàng)目自制過程中的生產(chǎn)、加工、制作等基本都可以在實(shí)驗(yàn)室完成。

4?教學(xué)設(shè)施的改革

引入新的模型組合和散件包。在硬件方面，引入新的慧魚創(chuàng)意組合模型和散件，便于學(xué)生創(chuàng)造出新的模型，從而實(shí)現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新。加大各專業(yè)相關(guān)理論知識教學(xué)和實(shí)踐相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和自主創(chuàng)造力。

5?考核方式的改革

本課程考核環(huán)節(jié)包括過程考核和實(shí)習(xí)報(bào)告，總評成績按五級制評定：優(yōu)、良、中、及格、不及格。過程考核占比較大，考核學(xué)生創(chuàng)新作品的能力。

6?結(jié)語

本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和考核方式等幾個(gè)方面進(jìn)行探索，充分發(fā)揮創(chuàng)新課程教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面的重要作用，達(dá)到激發(fā)學(xué)生的探索激情，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識的目標(biāo)。

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