POL項(xiàng)目教學(xué)在機(jī)器人中的應(yīng)用

馬麗

摘 要：POL是（Project-oriented Learning）的英文縮寫，即是一種以項(xiàng)目或任務(wù)為驅(qū)動的教學(xué)方法，以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主構(gòu)思、自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)現(xiàn)、自主運(yùn)行的能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新力和問題解決的實(shí)踐能力為主要目標(biāo)的學(xué)習(xí)方法。把這種教學(xué)方法應(yīng)用在機(jī)器人開發(fā)研制領(lǐng)域是最合適不過了，機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)集環(huán)境感知、軌跡規(guī)劃、機(jī)械手應(yīng)用等功能于一體的機(jī)電一體化系統(tǒng)。它是集中了計(jì)算機(jī)、機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能及自動控制等多科而形成的高新技術(shù)。

關(guān)鍵詞：POL項(xiàng)目數(shù)教學(xué)法；機(jī)器人技術(shù)；自動化控制

1 POL項(xiàng)目教學(xué)

POL教學(xué)模式可以理解為定義式教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)，或者是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)等等，是師生通過共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而進(jìn)行的教學(xué)活動。我的理解是，經(jīng)過多年的教學(xué)改革后發(fā)現(xiàn)并沒有改變教師教得累，學(xué)生學(xué)得苦的問題后的一種返璞歸真。說的通俗些，我認(rèn)為POL教學(xué)模式就是師傅帶徒弟的模式。修車的師傅從來不給徒弟將理論上怎么修車，徒弟怎么學(xué)會用銼、涂膠和扒外胎的呢？任務(wù)驅(qū)動，必須學(xué)。小木匠沒有課本給徒弟上課，徒弟照樣可以做出小板凳，為什么？項(xiàng)目驅(qū)動，必須做。POL教學(xué)模式并非什么創(chuàng)新，實(shí)質(zhì)就是古人說過的：師者，傳道、授業(yè)、解惑也。學(xué)生在分領(lǐng)任務(wù)后動手去做，老師的任務(wù)就是適時(shí)、適當(dāng)、適量的“解惑”。

隨著工藝的革新，科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”也必須給予改革的色彩。POL教學(xué)模式雖然說是“師傅帶徒弟”，但是在真正引入現(xiàn)代的教學(xué)過程，必須要遵循一定的規(guī)律。

2 充分發(fā)揮POL教學(xué)的優(yōu)勢

2.1 POL教學(xué)模式用于學(xué)習(xí)一定的教學(xué)內(nèi)容，能將某一教學(xué)內(nèi)容的理論、知識和實(shí)際技能結(jié)合起來。重點(diǎn)是基本的技能知識的體現(xiàn)。我們本次的項(xiàng)目就是排爆機(jī)器人。

2.2 POL教學(xué)模式要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，在教學(xué)中要求獨(dú)立制定計(jì)劃并實(shí)施，一定時(shí)間范圍內(nèi)自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為，并能夠自己克服、處理在項(xiàng)目工作中出現(xiàn)的困難和問題，鍛煉學(xué)生自我解決問題的能力。

2.3 POL教學(xué)模式重在過程中的師生互動，小組合作，共同完成任務(wù)，有明確而具體的成果展示。就像我們這次培訓(xùn)中排爆機(jī)器人的項(xiàng)目教學(xué)中，“解惑”教師囊括了軟、硬開發(fā)和機(jī)電、電子多個(gè)專業(yè)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，而學(xué)生也是有自己的開發(fā)小隊(duì)，有名稱、LOG、口號，有人負(fù)責(zé)程序的編寫和調(diào)試，有人負(fù)責(zé)電路的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和搭建，還有一批人負(fù)責(zé)軟硬件的結(jié)合性的構(gòu)建等，就是體現(xiàn)POL教學(xué)模式中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性。

2.4 POL教學(xué)模式中的項(xiàng)目要具有一定的難度、綜合性、探究性，能讓學(xué)生在運(yùn)用新學(xué)習(xí)的知識、技能，解決過去從未遇到過的實(shí)際問題，做中學(xué)，學(xué)中做，邊做邊學(xué)。最好與實(shí)際生產(chǎn)過程或商業(yè)經(jīng)營活動有一定的關(guān)系。

3 實(shí)踐POL教學(xué)模式遵循的原則

3.1 POL教學(xué)模式必須以學(xué)生為主體、中心，以教師為主導(dǎo)、協(xié)助。一切以學(xué)生為中心，教師只是指導(dǎo)員、協(xié)調(diào)員、觀察員、主持人。

3.2 項(xiàng)目選擇要適當(dāng)。以培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，按教學(xué)內(nèi)容的需求，結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，選取現(xiàn)實(shí)的對象、材料為項(xiàng)目；項(xiàng)目既要包含基本的教學(xué)知識點(diǎn)，又能調(diào)動學(xué)生解決問題的積極性。項(xiàng)目的選取最好由教師和學(xué)生共同參與，教師要注意啟發(fā)學(xué)生去主動發(fā)現(xiàn)身邊的素材，選擇難度適合的工作項(xiàng)目。

3.3 創(chuàng)設(shè)協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境，利用好學(xué)習(xí)資源。項(xiàng)目完成過程中要讓學(xué)生有多種機(jī)會在不同的情境下應(yīng)用所學(xué)的知識，充分運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)的手段給學(xué)生提供多種學(xué)習(xí)資源；要積極創(chuàng)設(shè)學(xué)生小組討論交流的情境，讓學(xué)生在群體中共同批判各種觀點(diǎn)和假設(shè)，協(xié)商解決各種難題，使學(xué)生群體的思維與智慧為每個(gè)學(xué)生所共享，從而達(dá)到全體學(xué)生共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.4 以項(xiàng)目完成情況評價(jià)學(xué)生。教學(xué)是圍繞完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)來展開的，所以評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果應(yīng)以完成項(xiàng)目的情況來評定，強(qiáng)調(diào)過程評價(jià)、綜合評價(jià)，而不是圍繞常規(guī)的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行的。排爆機(jī)器人各小隊(duì)之間就有預(yù)賽和決賽，以此刺激性評價(jià)方式來激勵(lì)學(xué)習(xí)。

4 POL教學(xué)模式組織過程

通過研制我心中機(jī)器人實(shí)踐活動，使學(xué)生擴(kuò)大視野，增長有關(guān)機(jī)器人等方面的科學(xué)知識。培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦的能力。在組織POL模式教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該注意把握好組織的每一個(gè)環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)，分步驟進(jìn)行。

第一階段：活動準(zhǔn)備——設(shè)計(jì)活動方案；明確任務(wù)。

設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一種防爆排雷機(jī)器人裝置，通過安裝Android2.3操作系統(tǒng)的手機(jī)完成遙控，分別完成直行、上坡、下臺階、轉(zhuǎn)彎、排爆及攜彈至排爆點(diǎn)這一系列動作。

（1）完成隊(duì)名、口號、logo、宣傳畫的設(shè)計(jì)。

（2）完成排雷機(jī)器人圖紙?jiān)O(shè)計(jì)零件圖、裝配圖的設(shè)計(jì)，包括：機(jī)器人動力及轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)、排雷裝置設(shè)計(jì)、確定機(jī)器人的具體任務(wù)要求，根據(jù)任務(wù)初步擬定機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)、運(yùn)動形式、驅(qū)動方案、傳動方案、控制方案等。

（3）完成排雷機(jī)器人零部件齒輪的加工和若干部分的安裝。

（4）完成排雷機(jī)器人的組裝與整機(jī)調(diào)試。

（5）提交團(tuán)隊(duì)建設(shè)報(bào)告、項(xiàng)目開發(fā)報(bào)告、教學(xué)報(bào)告及產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告。

第二階段：活動展開--分組，確定負(fù)責(zé)人和指導(dǎo)老師、分階段、明確各階段任務(wù)、檢查任務(wù)完成情況、糾正過程中的錯(cuò)誤、階段性動員。

第三階段：活動總結(jié)--開總結(jié)會、展示成果、物質(zhì)或精神獎(jiǎng)勵(lì)、交流經(jīng)驗(yàn)。

POL教學(xué)模式要根據(jù)學(xué)校具體的教學(xué)資源情況，因地制宜的使用，不能盲目套用。應(yīng)該結(jié)合教學(xué)實(shí)際及培養(yǎng)目標(biāo)的需要，先從學(xué)校領(lǐng)域和校企合作出發(fā)，由教師自行設(shè)計(jì)一些圍繞與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的涵蓋一定知識內(nèi)容的 “基礎(chǔ)性項(xiàng)目”，探索積累“項(xiàng)目教學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)。

5 做中學(xué)，學(xué)中練

（1）以小組為單位，選隊(duì)長起隊(duì)名，口號，做出宣傳畫。（2）學(xué)生對自己心中機(jī)器人結(jié)構(gòu)構(gòu)思，出草圖。（3）隊(duì)長分工。（4）學(xué)生自由制作，教師巡視，或詢問、或指導(dǎo)、或鼓勵(lì)。（5）交流作品，學(xué)生自我評價(jià)，完成相應(yīng)表格。（制作獎(jiǎng)）（6）評出“精美獎(jiǎng)”。

6 教學(xué)心得體會

在教學(xué)過程中，使得學(xué)生體會POL的教學(xué)理念，體驗(yàn)它具體的實(shí)施過程，在學(xué)習(xí)中學(xué)生確實(shí)遇到了各種各樣的問題，如調(diào)試思路正確但是沒有能夠進(jìn)行找到合適的方法進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)理論+細(xì)心+實(shí)踐才能在實(shí)際生產(chǎn)中體現(xiàn)所學(xué)知識的價(jià)值。更加深入了解了AD9軟件及相關(guān)組件的組裝，也對機(jī)器人有了更深入的了解。讓學(xué)生明白：

第一、通過實(shí)踐真正覺得自己可以做些什么了有點(diǎn)存在的小成就感；第二、通過機(jī)器人實(shí)習(xí)，加強(qiáng)了學(xué)生的動手實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新精神；第三、讓大家體會的團(tuán)隊(duì)精神；第四、當(dāng)遇到實(shí)際問題時(shí)，只要認(rèn)真思考，運(yùn)用所學(xué)的知識，一步一步的去探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。

機(jī)器人項(xiàng)目教學(xué)的目的主要是：使學(xué)生對機(jī)器人相關(guān)操作有一定的感性和理性認(rèn)識，培養(yǎng)和鍛煉我們的實(shí)際動手能力。把的理論知識與實(shí)踐充分地結(jié)合，作到不僅具有專業(yè)知識，而且還具有較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力。使學(xué)到獨(dú)立思考解決問題、出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變和與人合作共同提高的能力，今后的學(xué)習(xí)工作中應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。

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