《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》線上金課建設(shè)研究

摘?要：《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》是機(jī)器人工程專業(yè)的一門理論和實(shí)踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，本文依據(jù)教育部線上金課的要求，對(duì)《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀做了總結(jié)，并探討了該課程理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容開展線上教學(xué)的具體途徑。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ);金課;線上

1?緒論

2018年6月，教育部在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上提出“淘汰水課、打造金課”要求。目前金課建設(shè)一般分為以下五大類：線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會(huì)實(shí)踐“金課”。[1]線上“金課”目前主要是慕課形式;虛擬仿真“金課”利用信息技術(shù)、智能技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合破解了高等學(xué)校在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中的問(wèn)題?！稒C(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》作為機(jī)器人工程專業(yè)的一門兼具理論性和實(shí)踐性的專業(yè)基礎(chǔ)課，在本次全國(guó)大規(guī)模線上教學(xué)大演練中，對(duì)標(biāo)線上金課與虛擬仿真金課的建設(shè)要求，研究打造線上教學(xué)+虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合的在線金課是必然趨勢(shì)。文獻(xiàn)[2]在機(jī)器人學(xué)課程中引入項(xiàng)目式教學(xué)，使用Matlab軟件輔助教學(xué)，建設(shè)在線課程增加與學(xué)生互動(dòng)。文獻(xiàn)[3]騰訊會(huì)議與云班課相結(jié)合開展“機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”課程網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)實(shí)踐，以解決特殊情況線下無(wú)法教學(xué)的問(wèn)題。以上均是對(duì)《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程線上教學(xué)的有效方式，本文在這些研究基礎(chǔ)之上，提出了針對(duì)該門課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的一種新的實(shí)施途徑。

2?《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程現(xiàn)狀

自2016年?yáng)|南大學(xué)首開機(jī)器人工程本科專業(yè)以來(lái)，截至2020年，全國(guó)已有249所本科高校開設(shè)該專業(yè)。《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》作為該專業(yè)的一門重要專業(yè)必修課，此課程涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器、機(jī)械工程等多學(xué)科的內(nèi)容。該課程一般以工業(yè)機(jī)器人為主要研究對(duì)象，總結(jié)介紹機(jī)器人的各項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容，為后續(xù)各門專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。本門課程培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)器人技術(shù)方面分析與解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用方面的實(shí)踐動(dòng)手能力，為畢業(yè)后從事機(jī)器人工程領(lǐng)域相關(guān)工作打下必要的基礎(chǔ)知識(shí)。

目前，華中科技大學(xué)、東北大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等研究型大學(xué)該門課程的教學(xué)側(cè)重理論深度，教學(xué)模式主要是課堂教學(xué)。高職高專院校開設(shè)有《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》的類似課程，這些大學(xué)以培養(yǎng)“操作型”的技術(shù)人才為主，此類課程的講授側(cè)重實(shí)際操作，教學(xué)模式主要是實(shí)踐教學(xué)。應(yīng)用型本科院校該門課程的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握機(jī)器人的組成、工作原理、分類和主要研究領(lǐng)域并在實(shí)踐中靈活運(yùn)用。

《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程在線上教學(xué)環(huán)節(jié)中有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題值得思考：（1）如何有效的采用“自主學(xué)習(xí)+課程直播”的師生雙主體在線教學(xué)范式，解決學(xué)生單一慕課自主學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)學(xué)習(xí)難度較大，產(chǎn)生畏難情緒，缺乏學(xué)習(xí)的動(dòng)力與興趣的問(wèn)題;解決教師直播教學(xué)模式中學(xué)生缺乏主動(dòng)練習(xí)、獨(dú)立操作及深入思考的時(shí)間和機(jī)會(huì)的問(wèn)題[4];（2）如何有效地利用虛擬仿真教學(xué)資源解決在線教學(xué)過(guò)程中實(shí)踐環(huán)節(jié)無(wú)法開展，實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的都受到一定限制，教學(xué)手段與方法無(wú)法充分施展、教學(xué)課時(shí)與教學(xué)內(nèi)容矛盾的問(wèn)題;（3）如何有效地整合線上教育資源，解決不同線上慕課選用教材不同，培養(yǎng)目標(biāo)不一而無(wú)法適應(yīng)本校課程線上教學(xué)要求和人才培養(yǎng)要求的問(wèn)題。

3?《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程線上教學(xué)實(shí)施方案

目前，同一門課程在各種平臺(tái)下的慕課眾多，由于選用教材不同，培養(yǎng)目標(biāo)不一，不同慕課各有千秋。本文將根據(jù)應(yīng)用型本科高校的人才培養(yǎng)特點(diǎn)，研究如何融合《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程各類共享資源，形成武漢商學(xué)院《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》線上教學(xué)大綱，編制線上教學(xué)講義。

3.1?理論教學(xué)線上實(shí)施方案

常見(jiàn)的線上教學(xué)形式有以下三種：（1）教師采取線上平臺(tái)進(jìn)行直播授課，類似于傳統(tǒng)的線下“面對(duì)面”授課，主要由教師主導(dǎo)大部分教學(xué)活動(dòng);（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)，一般由學(xué)生主導(dǎo)整體過(guò)程，合理利用自身時(shí)間進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，類似課堂自習(xí);（3）學(xué)生自主學(xué)習(xí)+教師直播授課相結(jié)合，在這種模式下，教師和學(xué)生不再是課堂教學(xué)的單一主體，而是教師和學(xué)生互為主導(dǎo)和主體，其實(shí)質(zhì)是以學(xué)生在線慕課自學(xué)學(xué)習(xí)和教師直播授課兩種模式為基礎(chǔ)，師生雙主體模式下的在線教學(xué)實(shí)施過(guò)程。在2020年上半學(xué)年，本門課程理論教學(xué)的具體授課模式如下表所示：

3.2?實(shí)踐教學(xué)線上實(shí)施方案

（1）研究《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程虛擬仿真教學(xué)資源開發(fā)?！稒C(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》該門課程在傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式中有大量的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，然而實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是在線教學(xué)的一大痛點(diǎn)問(wèn)題，一種可行的手段是通過(guò)各類仿真軟件制作虛擬仿真教學(xué)資源，解決在線教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題。本門課程利用Matlab和Demia等仿真軟件制作了大量的虛擬仿真資源，如圖1所示。

（2）利用國(guó)家虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)等共享資源。國(guó)家虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是一個(gè)聚集了大量教學(xué)資源的虛擬仿真平臺(tái)，里面包含一些制作精良的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，其中部分機(jī)器人主題的虛擬實(shí)驗(yàn)可以有效地解決《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》該門課程的實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題，如圖2所示：

4?總結(jié)

目前，全國(guó)已有200多所高校開設(shè)機(jī)器人工程專業(yè)，《機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》作為該專業(yè)的第一門專業(yè)課，重要性不言而喻。本文探討的在線教學(xué)模式以國(guó)家金課課程為目標(biāo)，對(duì)這一新興專業(yè)的課程教學(xué)具有理論指導(dǎo)意義;同時(shí)，本項(xiàng)目以武漢商學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)學(xué)生為對(duì)象，同步進(jìn)行實(shí)證研究，打造基于線上教學(xué)與虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合的在線金課。

參考文獻(xiàn)：

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本文是武漢商學(xué)院2020年校級(jí)教研項(xiàng)目：基于虛擬仿真的線上“金課”建設(shè)研究——以機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》課程為例（編號(hào)2020N014）的階段性研究成果

作者簡(jiǎn)介：周浩，男，講師，武漢商學(xué)院機(jī)器人教研室，研究方向：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。