以實(shí)踐為導(dǎo)向的機(jī)器人教學(xué)改革探索

劉晨

摘要：為了更好的提高機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)方式，本文對(duì)國內(nèi)外的一些著名高校的機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，結(jié)合“能力培養(yǎng)”的教學(xué)思想來進(jìn)行教學(xué)理念和教學(xué)策略的改革和探索。經(jīng)過實(shí)踐研究證明，改革后的機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法能夠有效的提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和思維能力，提高教學(xué)質(zhì)量，從而為社會(huì)培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教學(xué);能力培養(yǎng);教學(xué)方法;實(shí)踐探索

一、序言

二十一世紀(jì)是人類科學(xué)快速發(fā)展的階段。早在1962年，美國就生產(chǎn)出來了第一臺(tái)機(jī)器人。經(jīng)過短短四十年時(shí)間的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)逐漸出現(xiàn)了在世界各個(gè)領(lǐng)域，為人們的生活服務(wù)者。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，全國許多高校也都相繼開設(shè)了機(jī)器人教學(xué)課程。通過相關(guān)調(diào)查可知，機(jī)器人科學(xué)是一門多科學(xué)高度交叉的科學(xué)，它包含了機(jī)械學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、工程學(xué)等領(lǐng)域。因此，對(duì)于機(jī)器人教學(xué)課程來說，為了優(yōu)化教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量，筆者對(duì)國內(nèi)外十幾所高校的機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了研究分析，并結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出一些改革措施建議，并在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中，缺德了顯著的教學(xué)成果。

二、國內(nèi)外機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1國外機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀

（1）機(jī)器人教學(xué)課程設(shè)置靈活。

對(duì)于我國高校的機(jī)器人課程教學(xué)來說，美國等歐洲國家的機(jī)器人教學(xué)課程開設(shè)的時(shí)間要早一些。因此，其教學(xué)體系也要比我國的教學(xué)體系要完善一些。例如，美國高校的機(jī)器人課程設(shè)置的比較靈活，能夠針對(duì)不同的專業(yè)課程來進(jìn)行教學(xué)分析，并按照機(jī)器人研究方向開設(shè)了不同的課程，例如機(jī)器人導(dǎo)論課程、機(jī)器人編程競賽課程等。

（2）課程設(shè)置交叉性很強(qiáng)，實(shí)踐性很強(qiáng)。

由于美國高校的機(jī)器人課程設(shè)置對(duì)于學(xué)生知識(shí)領(lǐng)域要求非常高，不僅需要學(xué)生掌握專業(yè)的知識(shí)理論，而且還要求學(xué)生選修一些相關(guān)理論課程。尤其是科學(xué)實(shí)力較強(qiáng)的學(xué)校，會(huì)要求學(xué)生直接參與到機(jī)器人實(shí)踐研究中，以便讓學(xué)生更好的了解機(jī)器人的設(shè)計(jì)。

2.2國內(nèi)機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀

（1）教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方式落后。由于機(jī)器人學(xué)科發(fā)展速度非?？?，因此，教學(xué)內(nèi)容也在逐年更新。由于我國的機(jī)器人教學(xué)是以傳統(tǒng)書籍材料為主來進(jìn)行日常教學(xué)的，導(dǎo)致學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容無法跟上新時(shí)代的步伐，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)很多都是與實(shí)際工作相脫節(jié)的。

（2）重理論，輕實(shí)踐。

對(duì)于我國高校來說，雖然開設(shè)了機(jī)器人相關(guān)課程，但是，由于高校教師的教學(xué)方式是以機(jī)器人理論為主來進(jìn)行教學(xué)的，導(dǎo)致課程中的理論環(huán)節(jié)比重占據(jù)偏大，而實(shí)踐課程占比偏小，使得學(xué)生能夠動(dòng)手的機(jī)會(huì)很小，最終導(dǎo)致學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)器人課程不敢興趣。而實(shí)踐環(huán)節(jié)是檢驗(yàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和思維能力的主要方式，因此，是鍛煉學(xué)生綜合能力的重要環(huán)節(jié)。由于我校的師資力量有限，導(dǎo)致我校學(xué)生一直未能正式的開展機(jī)器人實(shí)驗(yàn)課程。

三、機(jī)器人教學(xué)的改革措施及效果

（1）教學(xué)材料內(nèi)容的改革。

由于機(jī)器人學(xué)科是一門多科學(xué)交叉性學(xué)科。因此，為了提高機(jī)器人教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，教師需要讓學(xué)生學(xué)習(xí)C語言，單片機(jī)等相關(guān)課程，才能夠讓學(xué)生真正系統(tǒng)的學(xué)習(xí)到機(jī)器人知識(shí)。高校需要對(duì)機(jī)器人相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，通過制定合理的教學(xué)方案來進(jìn)行日常教學(xué)。例如，增加機(jī)器人教學(xué)的操作實(shí)踐課程，利用多媒體設(shè)備等設(shè)施來為學(xué)生系統(tǒng)的介紹機(jī)器人的發(fā)展歷史，讓學(xué)生對(duì)機(jī)器人的發(fā)展有一個(gè)基本的了解。

（2）教學(xué)內(nèi)容的重視。

以前的機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容是以理論知識(shí)為主，實(shí)踐操作為輔來進(jìn)行教學(xué)的。因此，教師需要注重教學(xué)內(nèi)容的重視，通過增加機(jī)器人控制和機(jī)器人規(guī)劃等學(xué)習(xí)內(nèi)容，還要讓學(xué)生更加深入的掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)。尤其是在機(jī)械電子工程專業(yè)，教師需要在教學(xué)中對(duì)機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)進(jìn)行介紹，將機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行說明，注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，才能夠達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。

（3）完善教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

學(xué)校需要加強(qiáng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)力度，增加實(shí)踐課程的課時(shí)，組織學(xué)生積極參加各種機(jī)器人比賽，有利于從學(xué)生中選拔出優(yōu)秀的人才，為師生構(gòu)建出一支創(chuàng)新型研究隊(duì)伍。為此，我校通過部分資源的整合，為學(xué)生開設(shè)了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，主要編程控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡方向。由于學(xué)生多，機(jī)器人少，本校采用分組實(shí)驗(yàn)的方式來做實(shí)驗(yàn)研究。雖然在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生出現(xiàn)了各種各樣的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，但是卻有效的提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興致，能夠最大程度的鍛煉學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手能力，有利于加深學(xué)生對(duì)機(jī)器人課程的認(rèn)識(shí)。

四、結(jié)束語

本文通過分析國內(nèi)外部分高校機(jī)器人教學(xué)，結(jié)合我校機(jī)器人教學(xué)實(shí)際情況，對(duì)機(jī)器人教學(xué)改革進(jìn)行了研究，并進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了機(jī)器人學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)的重要性，通過實(shí)踐教學(xué)課程與理論教學(xué)課程的相互融合來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量，有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手操作能力，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新思維能力?？梢姡瑱C(jī)器人教學(xué)的改革是非常有必要的，它能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和協(xié)作能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張奔.以實(shí)踐為導(dǎo)向的機(jī)器人教學(xué)改革探索[J].中國教育技術(shù)裝備.2017，（6）：91-92.

[2]張博.以競賽為導(dǎo)向的機(jī)器人技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革研究[J].現(xiàn)代職業(yè)教育.2018，（17）：42.

[3]張博.以競賽為導(dǎo)向的機(jī)器人技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革研究①[J].現(xiàn)代職業(yè)教育.2018，（17）.

[4]毛麗民，劉叔軍，李鑫，戴梅.以機(jī)器人競賽、創(chuàng)新實(shí)踐為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法研究[J].中國電力教育.2013，（1）.