機(jī)器人通識(shí)類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐

房 明，王洪君

（1.山東大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，青島 266237；2.山東大學(xué) 山東大學(xué)（青島）公共（創(chuàng)新）實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，青島 266237）

近年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)保持高速發(fā)展，機(jī)器人是多學(xué)科高度交叉融合的應(yīng)用產(chǎn)物，在我們的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高校作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的搖籃，自然十分重視機(jī)器人技術(shù)相關(guān)教學(xué)。由于機(jī)器人的實(shí)踐性和工程性強(qiáng)，我們對(duì)開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐應(yīng)給予足夠的重視[1-3]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以對(duì)理論知識(shí)理解更為深刻，為學(xué)以致用打下基礎(chǔ)，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐能力[4]。

通識(shí)課程是高校學(xué)生培養(yǎng)方案的重要組成部分。山東大學(xué)十分重視通識(shí)教育，并充分發(fā)揮綜合性大學(xué)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)設(shè)了大量涉及各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域的通識(shí)類(lèi)課程，鼓勵(lì)學(xué)生跨學(xué)科選課，促進(jìn)學(xué)科交叉融合，開(kāi)拓學(xué)生視野。面向各專(zhuān)業(yè)所開(kāi)通識(shí)課程中，不乏機(jī)器人技術(shù)相關(guān)課程，但數(shù)量相對(duì)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，在課程進(jìn)行中仍然存在重理論輕實(shí)踐，未有效利用機(jī)器人教學(xué)資源，缺乏適用的教學(xué)資料等具體、現(xiàn)實(shí)的難點(diǎn)問(wèn)題。

本文圍繞目前機(jī)器人通識(shí)課程存在的問(wèn)題，結(jié)合學(xué)校開(kāi)展機(jī)器人技術(shù)教學(xué)的實(shí)際情況，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入機(jī)器人通識(shí)課程，并保證實(shí)踐內(nèi)容在課程中占有較大的比例，充分利用現(xiàn)有機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，對(duì)機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究與實(shí)踐。開(kāi)設(shè)適于通識(shí)教育，能夠普遍推廣的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐課程，改革機(jī)器人通識(shí)類(lèi)課程教學(xué)方案，同時(shí)推進(jìn)機(jī)器人教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放共享。

1 難點(diǎn)問(wèn)題

山東大學(xué)（青島）公共（創(chuàng)新）實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)中心）作為公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開(kāi)設(shè)和承擔(dān)通識(shí)類(lèi)創(chuàng)新實(shí)踐課程并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)是中心的重點(diǎn)工作之一。學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的老師對(duì)機(jī)器人技術(shù)通識(shí)教育進(jìn)行了有效的探索，開(kāi)設(shè)了一些課程，但是根據(jù)當(dāng)前學(xué)校的實(shí)際教學(xué)情況，并結(jié)合教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)室等方面的情況，發(fā)現(xiàn)仍然存在一些具體、現(xiàn)實(shí)的難點(diǎn)問(wèn)題。

1）機(jī)器人通識(shí)課程總體數(shù)量相對(duì)較少，學(xué)生的選擇有限，尤其在中心所在的青島校區(qū)，缺乏機(jī)器人通識(shí)課程。

2）機(jī)器人通識(shí)課程教學(xué)手段單一，以科普和理論講解為主，部分課程中安排了少量的演示性或驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，部分課程僅在教室就能夠完成教學(xué)，不需要走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。這樣學(xué)生缺乏動(dòng)手操作機(jī)器人實(shí)物的實(shí)踐機(jī)會(huì)，對(duì)機(jī)器人的認(rèn)知多停留在概念上，難以激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和積極性[5-6]，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3）缺乏適用的教學(xué)資料。若將實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入機(jī)器人通識(shí)課程，改革教學(xué)方案，則需要制作適用于通識(shí)類(lèi)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐課程的教學(xué)資料，如編寫(xiě)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，進(jìn)行線(xiàn)上教學(xué)資源的制作等。

4）現(xiàn)有部分機(jī)器人資源利用率低。如中心已完成了機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，并引進(jìn)了一些先進(jìn)的機(jī)器人平臺(tái)和設(shè)備作為公共教學(xué)資源，但由于宣傳力度不足，與學(xué)院師生聯(lián)系不緊密，未開(kāi)出有效課程等原因，導(dǎo)致設(shè)備利用率偏低，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享不佳等狀況。

2 機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐

2.1 開(kāi)設(shè)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐課程

為了有效開(kāi)展機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，嘗試對(duì)機(jī)器人通識(shí)課程進(jìn)行發(fā)展與改革，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，擴(kuò)大教學(xué)受益面，充分利用中心的實(shí)驗(yàn)室與機(jī)器人資源，學(xué)校開(kāi)設(shè)了機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐課程-機(jī)器人探索與實(shí)踐。在考慮各專(zhuān)業(yè)學(xué)生選課接受度及課程內(nèi)容量等因素后，初步以通識(shí)選修課程（1 學(xué)分，16 學(xué)時(shí)）形式開(kāi)展，保證實(shí)驗(yàn)在課程中具有較大的占比。課程面向所有專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)展機(jī)器人技術(shù)通識(shí)教育，不設(shè)置先修課程等方面的門(mén)檻，盡量改變類(lèi)似課程大部分為工科學(xué)生選課的現(xiàn)狀。通過(guò)最新、最熱的技術(shù)認(rèn)知，親力親為的探索和實(shí)踐環(huán)節(jié)，以學(xué)生為中心，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向，線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合等，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的積極性，幫助學(xué)生更直觀地理解機(jī)器人技術(shù)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，并促進(jìn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[7-9]。

2.2 課程硬件資源

課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依托中心的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，如圖1 所示，基于實(shí)驗(yàn)室的桌面式機(jī)械臂、人形機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、機(jī)器狗、雙臂協(xié)作機(jī)器人、智能小車(chē)等機(jī)器人平臺(tái)和設(shè)備開(kāi)展。該實(shí)驗(yàn)室為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，配備了不同種類(lèi)先進(jìn)的教學(xué)機(jī)器人作為機(jī)器人公共教學(xué)資源，可支撐機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，支持學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽和科技創(chuàng)新項(xiàng)目制作等活動(dòng)。

圖1 機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

課程以Dobot Magician 機(jī)械臂為主要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該國(guó)產(chǎn)機(jī)械臂為越疆公司自主開(kāi)發(fā)的高精度多功能輕量型智能實(shí)訓(xùn)機(jī)械臂，能夠?qū)崿F(xiàn)吸盤(pán)吸取、抓取、寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)、3D 打印、激光雕刻等功能，支持示教再現(xiàn)，圖形化編程，并預(yù)留拓展接口及軟件API。該機(jī)械臂上手容易，無(wú)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)也可以輕松入門(mén)，同時(shí)支持二次開(kāi)發(fā)方便實(shí)驗(yàn)進(jìn)階，比較適合機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)學(xué)生水平設(shè)計(jì)不同難度層次的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)。

課程中還安排了人形機(jī)器人NAO 演示和入門(mén)實(shí)驗(yàn)，NAO 目前是日本軟銀公司的仿人智能機(jī)器人產(chǎn)品，身高約57 厘米，具有25 個(gè)自由度及視覺(jué)、音頻、紅外、壓力等多種傳感器，可以在支持多平臺(tái)的開(kāi)放式編程架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)可視化編程，適應(yīng)不同水平的學(xué)生使用。另外，課程中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人資源，如機(jī)器狗、雙臂協(xié)作機(jī)器人、智能服務(wù)機(jī)器人Pepper、ROS 自動(dòng)駕駛車(chē)，以及Dobot Magician 機(jī)械臂延伸應(yīng)用設(shè)備和系統(tǒng)，如書(shū)法、人機(jī)對(duì)弈和機(jī)器視覺(jué)學(xué)習(xí)平臺(tái)等開(kāi)發(fā)了演示、體驗(yàn)類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2.3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

課程含16 學(xué)時(shí)的課上時(shí)間，分為8 次課程教學(xué)，每次課程為2 學(xué)時(shí)，上課地點(diǎn)直接放在機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)和直觀的機(jī)器人認(rèn)知。

通過(guò)課程教學(xué)，主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

1）讓學(xué)生了解機(jī)器人技術(shù)的最新發(fā)展，機(jī)器人基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域等機(jī)器人相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)；

2）以Dobot Magician 機(jī)械臂為例，了解機(jī)械臂的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用；

3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握機(jī)械臂上位機(jī)軟件使用，機(jī)械臂基本操作，以及各種配件的安裝和使用方法，完成各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

4）掌握?qǐng)D形化編程，學(xué)有余力的學(xué)生可進(jìn)階學(xué)習(xí)代碼編程，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂自動(dòng)控制；

5）通過(guò)機(jī)器人認(rèn)知實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，了解除機(jī)械臂外其他幾種機(jī)器人的原理與應(yīng)用，開(kāi)拓學(xué)生視野，為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)和研究培養(yǎng)興趣、打下基礎(chǔ)。

課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)安排如表1 所示。

表1 教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)安排

第一次和最后一次課各有1 學(xué)時(shí)的理論講解，而第二次到第七次課平均每次課理論講解時(shí)間一般不超過(guò)0.5 學(xué)時(shí)，僅對(duì)一些重點(diǎn)、要點(diǎn)知識(shí)和方法等進(jìn)行講解，其他時(shí)間留給實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。綜合來(lái)看，實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)課內(nèi)時(shí)間占比接近70%，同時(shí)在課下可以將實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放給學(xué)生繼續(xù)完成未完成的實(shí)踐任務(wù)或進(jìn)行額外的探索。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生之間相互合作解決問(wèn)題，并根據(jù)需要進(jìn)行一些自學(xué)，而教師則主要進(jìn)行答疑并給予一定的指導(dǎo)。第一次課理論知識(shí)的講解相對(duì)較多且豐富，主要為機(jī)器人技術(shù)的概述，讓學(xué)生建立起對(duì)機(jī)器人的基本概念；而實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分則利用現(xiàn)有資源安排了一些演示和操作體驗(yàn)，通過(guò)大量的實(shí)物讓學(xué)生直觀感受和體驗(yàn)機(jī)器人技術(shù)，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)的興趣和熱情?？梢钥闯?，第一次課的課內(nèi)時(shí)間安排相對(duì)緊張，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的工作量大，這就需要教師和助教密切配合，提前調(diào)試好機(jī)器人，并且利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)根據(jù)學(xué)生興趣將機(jī)器人演示和操作體驗(yàn)延伸到課余時(shí)間。最后一次課程除了介紹現(xiàn)有平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例外，主要內(nèi)容是進(jìn)行課程開(kāi)始就會(huì)布置的開(kāi)放性課程設(shè)計(jì)的驗(yàn)收。

課程面向的學(xué)生沒(méi)有專(zhuān)業(yè)限制，課程教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)設(shè)置上充分考慮了難度水平和各專(zhuān)業(yè)學(xué)生接受程度，選取容易上手的平臺(tái)Dobot Magician機(jī)械臂和NAO 機(jī)器人，作為主要實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和切入點(diǎn)，在保證大部分學(xué)生都能達(dá)到教學(xué)要求、完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)前提下，激發(fā)有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)興趣并且學(xué)有余力的學(xué)生繼續(xù)利用課上和課下時(shí)間深入研究。如機(jī)械臂編程中，要求圖形化編程實(shí)現(xiàn)，但作為拓展部分更加鼓勵(lì)學(xué)生使用Python 語(yǔ)言調(diào)用API 編程實(shí)現(xiàn)；又如僅對(duì)NAO 開(kāi)發(fā)和使用進(jìn)行入門(mén)教學(xué)，具體功能實(shí)現(xiàn)作為拓展部分需要學(xué)生自主探究。

2.4 成績(jī)?cè)u(píng)定

恰當(dāng)?shù)目己朔绞?，有利于良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成，是對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的激勵(lì)和引導(dǎo)。課程中對(duì)學(xué)生的考核分為多個(gè)方面，既有綜合性的考核，也有對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和成果的考量，最終綜合給予學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定。

針對(duì)綜合性考核，課程中設(shè)置了一個(gè)課程設(shè)計(jì)，貫穿于課程的整個(gè)進(jìn)程，在第一次上課時(shí)就會(huì)說(shuō)明目標(biāo)和要求，并在最后一次課展示和驗(yàn)收成果，提交簡(jiǎn)明的設(shè)計(jì)報(bào)告和代碼等。學(xué)生自由組合為2 人實(shí)驗(yàn)小組，明確分工合作，運(yùn)用機(jī)械臂及其標(biāo)準(zhǔn)和自制配件，也鼓勵(lì)使用其他機(jī)器人平臺(tái)和設(shè)備。利用逐步積累的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂自動(dòng)控制完成一定的功能，選題具有開(kāi)放性。為了與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目區(qū)分，要求具有一定的創(chuàng)新性，在課下時(shí)間將實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，供學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和調(diào)試。另外，要求以小組為單位完成一份課程論文，為了開(kāi)拓思路不限定具體題目，但需要跟機(jī)器人技術(shù)相關(guān)，如經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)和調(diào)研撰寫(xiě)的機(jī)器人技術(shù)綜述，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展、創(chuàng)新和應(yīng)用等方面的內(nèi)容，論文于結(jié)課時(shí)提交。

針對(duì)平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，主要是在每次課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，教師對(duì)各實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)成果驗(yàn)收，學(xué)生與教師探討實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，交流心得，并且學(xué)生需要隨時(shí)準(zhǔn)備接受教師的提問(wèn)。

2.5 教學(xué)特點(diǎn)

機(jī)器人探索與實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)踐課程與原有機(jī)器人通識(shí)課程相比，進(jìn)行了一些改革和創(chuàng)新，以解決所存在的具體、現(xiàn)實(shí)的難點(diǎn)問(wèn)題，形成了課程特色，主要體現(xiàn)在如下5 個(gè)方面。

1）推廣通識(shí)教育與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

課程面向各專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，并融入較大比例實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。大部分工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生平時(shí)接觸先進(jìn)機(jī)器人設(shè)備和平臺(tái)實(shí)物機(jī)會(huì)較少，更不用說(shuō)文科及其他專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，課程為學(xué)生提供了機(jī)器人技術(shù)認(rèn)知學(xué)習(xí)和操作實(shí)踐的機(jī)會(huì)。課程在培養(yǎng)學(xué)生興趣，開(kāi)拓學(xué)生視野的同時(shí)，提供具有較大實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的機(jī)器人實(shí)踐內(nèi)容，探索開(kāi)展機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2）教學(xué)內(nèi)容盡量貼近最新技術(shù)發(fā)展

無(wú)論是一般實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目還是演示實(shí)驗(yàn)，所基于的機(jī)器人設(shè)備和平臺(tái)均為近年引進(jìn)。隨著課程開(kāi)展及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行，不斷更新教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量將最新、最先進(jìn)的設(shè)備開(kāi)放給學(xué)生使用，努力達(dá)到基于先進(jìn)的機(jī)器人設(shè)備和系統(tǒng)，使教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容符合現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的最新進(jìn)展和生產(chǎn)、生活實(shí)際需求的目標(biāo)。

3）以學(xué)生為中心，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向

對(duì)于機(jī)器人教學(xué)，單純以教師為中心進(jìn)行理論輸出的教學(xué)效果并不理想，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引入讓學(xué)生更有學(xué)習(xí)興趣和熱情[10]。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為中心，教師則充當(dāng)項(xiàng)目導(dǎo)師的角色，主要從事引導(dǎo)和答疑等工作，保證實(shí)驗(yàn)全過(guò)程學(xué)生親力親為。每次課程實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向，并且課程中要求學(xué)生完成開(kāi)放性課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)教學(xué)圍繞項(xiàng)目展開(kāi)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，教師僅提出實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和要求，針對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行講解，學(xué)生團(tuán)隊(duì)則需要在教師引導(dǎo)下查閱資料，自主學(xué)習(xí)，探究性地完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)。

4）定制化的教學(xué)資料

基于課程硬件資源及教學(xué)模式，缺乏系統(tǒng)的、有針對(duì)性的教學(xué)資料。因此，專(zhuān)門(mén)為課程編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，考慮了各學(xué)科學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)的興趣、接受程度、實(shí)驗(yàn)進(jìn)階等因素，內(nèi)容詳盡，保證可用性和可讀性。同時(shí)，利用中心的線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行理論講解、實(shí)驗(yàn)講解及拓展部分線(xiàn)上教學(xué)視頻資源制作，可供學(xué)生反復(fù)觀看，用于課前預(yù)習(xí)，課中查閱和課后復(fù)習(xí)等。

5）讓學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索延伸到課外

推進(jìn)機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放共享，課下給予學(xué)生一定的自由時(shí)間，在老師的指導(dǎo)下走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，繼續(xù)完成未完成的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，學(xué)有余力的學(xué)生探索進(jìn)階實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽等[11]。同時(shí)，學(xué)生可以在課外時(shí)間，通過(guò)線(xiàn)上教學(xué)資源，查閱資料，課程論文寫(xiě)作等靈活地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)[12-15]。

3 實(shí)踐成效

機(jī)器人探索與實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)踐課程已面向全校各專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)課，課程的開(kāi)設(shè)、改進(jìn)和發(fā)展，以及教學(xué)方案、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課程資源等的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是對(duì)機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)踐，主要成效有以下5 個(gè)方面。

1）課程于春、秋季學(xué)期面向各專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)課，并且于暑假以暑期學(xué)校課程形式開(kāi)設(shè)，課容量均為40 人。選課學(xué)生來(lái)自多學(xué)院、多專(zhuān)業(yè)，包括信息、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)空間安全、生命、環(huán)境、法學(xué)等學(xué)院的學(xué)生，課程受益面廣，學(xué)生反饋良好。課程進(jìn)行中，部分來(lái)自生命、環(huán)境等非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生表現(xiàn)也十分突出，文科專(zhuān)業(yè)學(xué)生也能順利完成實(shí)驗(yàn)。

2）對(duì)前期編寫(xiě)完成課程教學(xué)大綱以及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)逐步更新和完善，滿(mǎn)足使用需求。

3）目前已開(kāi)發(fā)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目15 項(xiàng)并保持更新，與企業(yè)工程師合作將NAO、雙臂協(xié)作機(jī)器人、機(jī)器狗、Pepper、無(wú)人車(chē)等引入課程，實(shí)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐在課程中占有較大的比例，并給予學(xué)生一定的創(chuàng)新空間。課程設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)程中，涌現(xiàn)出一批新奇的想法和思路，部分想法通過(guò)技術(shù)開(kāi)發(fā)得以實(shí)現(xiàn)，如機(jī)械臂測(cè)量物體厚度、機(jī)械臂協(xié)助實(shí)驗(yàn)采樣等。

4）利用中心的線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)，進(jìn)行了課程和實(shí)驗(yàn)講解等視頻的制作，目前已制作上線(xiàn)教學(xué)視頻22 個(gè)，供校內(nèi)學(xué)生隨時(shí)隨地觀看，必要時(shí)可開(kāi)展線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合的教學(xué)，如圖2 所示。

圖2 線(xiàn)上教學(xué)平臺(tái)機(jī)器人探索與實(shí)踐課程資源

5）機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生的開(kāi)放共享進(jìn)一步推進(jìn)，在課程帶動(dòng)下，越來(lái)越多課內(nèi)學(xué)生及其他學(xué)生在課余時(shí)間走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行對(duì)機(jī)器人的研究與探索，做實(shí)驗(yàn)、做科創(chuàng)項(xiàng)目、備戰(zhàn)競(jìng)賽、做畢設(shè)等，提高了實(shí)驗(yàn)室知名度及中心機(jī)器人資源利用率。目前，根據(jù)學(xué)生實(shí)際需要，已基本實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室在每周一到周五晚，周六和周日全天時(shí)間，以及暑期的開(kāi)放共享，平均每學(xué)期實(shí)驗(yàn)室使用超過(guò)300 人次。

4 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)器人探索與實(shí)踐創(chuàng)新實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)了幾個(gè)學(xué)期，經(jīng)過(guò)不斷探索和打磨，教學(xué)方案趨于完善。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入機(jī)器人通識(shí)課程，實(shí)踐性?xún)?nèi)容在課程中具有較大占比，所開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富，貼近技術(shù)前沿，且適合通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。課程實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，線(xiàn)上、線(xiàn)下教學(xué)相結(jié)合，推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室資源的開(kāi)放共享，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)和探索延伸到課外。但是在課程發(fā)展過(guò)程中，仍有許多工作需要做，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需要不斷完善和更新；豐富課程內(nèi)容，增加學(xué)分和學(xué)時(shí)，爭(zhēng)取將課程升級(jí)為通識(shí)核心課程；加強(qiáng)宣傳和推廣以擴(kuò)大課程受益面等。針對(duì)機(jī)器人通識(shí)類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐所取得的成果，希望能夠給予校內(nèi)及其他高校開(kāi)展機(jī)器人通識(shí)教育一些參考和思路。