機器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實踐能力的方式探索①

1、    機器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實踐能力的方式探索    王偉，馮鮮摘 要 主要以機器人教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實踐能力的方式探索為重點進行闡述，結(jié)合當下能力培養(yǎng)目標，從實現(xiàn)多專業(yè)集成、構(gòu)建復(fù)合型師資團隊、開展學(xué)生社團建設(shè)、構(gòu)建機器人技術(shù)創(chuàng)新實訓(xùn)基地等方面進行深入探索，主要目的在于增強學(xué)生創(chuàng)新能力與實踐能力，以期為學(xué)生的日后發(fā)展提供有利條件。關(guān) 鍵 詞 機器人；實踐教學(xué)；創(chuàng)新能力；實踐能力 g642 文獻標志碼 a 2096-0603（2018）01-0112-02創(chuàng)新為我國社會發(fā)展的主要推力，為了保證社會發(fā)展的需求，各個高校加大了對應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的力度

2、，以期實現(xiàn)推動社會快速發(fā)展的目的。因此，探索創(chuàng)新教學(xué)方法，保障創(chuàng)新理論與教育需求得以滿足，增強學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新意識，是當前教學(xué)體系優(yōu)化的新要求。在高校教育中，增強學(xué)生的創(chuàng)新理念與實踐能力等綜合素養(yǎng)，是當前各個高校需要關(guān)注的重點問題。一、機器人教學(xué)的有關(guān)概述（一）課程目的機器人教學(xué)為一門新興課程，它是基于機器人所創(chuàng)建的平臺，通過軟件開發(fā)與硬件拓展來展開教學(xué)活動。對于機器人的開發(fā)與學(xué)習(xí)，存在諸多需要亟待解決的問題，如，人機關(guān)系、軟件編程等，學(xué)生只有充分掌握工作原理與硬件結(jié)構(gòu)，才能使其運用能力得以增強。提升機器人教學(xué)質(zhì)量是增強機器人利用率的根本，有利于為機器人創(chuàng)新提供有利條件，以免出現(xiàn)“輕創(chuàng)新”

3、的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生思維創(chuàng)造力的發(fā)揮受影響。（二）教學(xué)內(nèi)容機器人技術(shù)為一行綜合性較強的科目，它同諸多學(xué)科都有所關(guān)聯(lián)，如電子、通信、機械等，其是光機電典型的融合體。機器人教學(xué)并不存在固定的教學(xué)模式，其教學(xué)過程主要以綜合實踐為主。高校在實訓(xùn)環(huán)節(jié)增加機器人相關(guān)知識點的教授與實踐，通過小組合作的方式來增強學(xué)生的應(yīng)用技能，使每位學(xué)生都能滿足社會發(fā)展所需。依據(jù)在項目制作環(huán)節(jié)中所遇到問題布設(shè)一些具有挑戰(zhàn)性的題目來引發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生在編程、組裝等過程中獲取相關(guān)知識點，在保證學(xué)生自身知識體系的同時，還提高了學(xué)生的協(xié)作能力與動手能力等。在實際教學(xué)中會因場地與設(shè)備因素的限制，學(xué)生需精心設(shè)計、統(tǒng)籌規(guī)劃，合理應(yīng)用自身創(chuàng)造力

4、與想象力。機器人的學(xué)習(xí)其實質(zhì)為探究性學(xué)習(xí)，在教學(xué)活動中要求教師與學(xué)生共同設(shè)計目標，再依據(jù)該目標展開深入研究。二、機器人教學(xué)所應(yīng)用的教學(xué)模式（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境在實際教學(xué)中，教師需要應(yīng)用現(xiàn)代化的教學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相符的情境，該情境可以為問題情境，如教師可以先給學(xué)生播放機器人滅火的視頻，讓學(xué)生思考機器人是怎樣找到火源的，通過提出具有啟發(fā)性的問題，來激發(fā)學(xué)生求知欲；也可設(shè)計一些有助于學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容的情境。為了切實提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，任課教師最好能夠?qū)?chuàng)新目標融入情境創(chuàng)設(shè)中，使學(xué)生能夠在具體目標下進行探究，從而在認真觀察中獲得感性認識，之后再提出相應(yīng)的問題。（二）開展小學(xué)合作學(xué)習(xí)教師在進行教學(xué)以

5、前，可以先將班級內(nèi)部學(xué)生分為若干個小組，通過小組探討的方式，來提高學(xué)生學(xué)習(xí)興致，加強機器人教學(xué)效果。教師可以向?qū)W生布設(shè)一個任務(wù)，讓學(xué)生以小組為單位進行討論，當討論結(jié)束以后，每個小組指派一個代表對自己小組成果進行口頭匯報，所要匯報的內(nèi)容包含作用、名稱以及創(chuàng)新理念，以及在制作中所遇的問題與對應(yīng)優(yōu)化措施等；之后展開班級整體討論，進行討論的方式可以有很多種，如口頭、演示等。在交流驗證中，要鼓勵學(xué)生發(fā)表自身的見解，勇于提出質(zhì)疑，進而得出正確結(jié)論。（三）合理布設(shè)問題教師可以通過布設(shè)一個問題，來讓學(xué)生進行自主研究，所布設(shè)的問題需依據(jù)每位學(xué)生的年齡特點與學(xué)習(xí)狀況來設(shè)計，并且要保證課題的層次性，如此才能滿足學(xué)生

6、間的個體性差異，保障學(xué)生整體學(xué)習(xí)質(zhì)量，切實規(guī)避掉一些不必要的麻煩，這不但能提高機器人教學(xué)質(zhì)量，還能增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。當學(xué)生闡述完自己的觀點后，相關(guān)專業(yè)教師需要對其進行合理評價，在保證公平公正的同時，確保學(xué)生的自信心不受打擊。教師在總結(jié)環(huán)節(jié)需要幫助學(xué)生對有關(guān)知識點進行有效梳理，保障每位學(xué)生都能全面掌握。三、機器人教學(xué)中的能力培養(yǎng)目標（一）提高學(xué)生的創(chuàng)新能力當學(xué)生掌握了機器人的硬件之后，便能通過設(shè)計、組裝以及軟件編程等方式，來實現(xiàn)控制機器人，整體過程需由每個學(xué)習(xí)小組獨立完成，這樣能夠使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，進而增強學(xué)生問題分析與優(yōu)化能力。學(xué)生能夠自行選擇知識點，同理論知識點相結(jié)合進行實

7、踐。學(xué)生經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，能夠應(yīng)用諸多方法去設(shè)計機器人，利用不同算法編程，這對發(fā)揮學(xué)生潛能具有積極作用，并且還能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計能力以及實踐能力，進而為創(chuàng)新教育提供有利條件。除此之外，在組裝機器人套件時，從設(shè)計、材料選擇、模型編制等環(huán)節(jié)，都需要學(xué)生獨立完成，這能夠切實增強學(xué)生的獨立性與自主性。（二）增強學(xué)生協(xié)作能力機器人構(gòu)建與組裝需要項目小組協(xié)作完成，成員間的密切配合是不可缺少的，同學(xué)間的互相交流需學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)潛藏的創(chuàng)造力，拓寬思路，提高學(xué)生的團隊意識與小組協(xié)作能力。（三）提升學(xué)生設(shè)計編程能力任課教師需要進行適當?shù)囊龑?dǎo)，讓學(xué)生設(shè)計任何能夠想到的模型與產(chǎn)品，通過親自構(gòu)建、組裝以及驅(qū)動模型，

8、來實現(xiàn)增強學(xué)生問題分析與優(yōu)化能力的目的。（四）鍛煉學(xué)生動手能力目前諸多畢業(yè)生欠缺實踐力。因受教育觀念、辦學(xué)宗旨以及培養(yǎng)模式等因素影響，許多學(xué)生比較注重理論知識學(xué)習(xí)，未給予實踐能力高度重視，進而導(dǎo)致畢業(yè)生無法滿足社會發(fā)展所需，面臨就業(yè)難的困境。通過機器人比賽或是實踐教學(xué)項目來進行鍛煉，學(xué)生能夠切實從單一的理論轉(zhuǎn)為理論結(jié)合實際，進而提升大學(xué)生的實踐能力。四、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與實踐能力的有效手段（一）以機器人技術(shù)為載體實現(xiàn)多專業(yè)集成機器人技術(shù)為電子、計算機、機械等多領(lǐng)域知識交叉融合所產(chǎn)生的前沿技術(shù)，集成創(chuàng)新與利用創(chuàng)新是機器人技術(shù)的主體，含有十分豐富的教育資源。為了促進社會不斷發(fā)展，各個高校所開展的教

9、學(xué)活動需與社會發(fā)展相同步。高校教師就如何以機器人競賽為平臺建立以學(xué)生為主的管理、創(chuàng)新能力訓(xùn)練結(jié)構(gòu)展開深入探索。機器人競賽是一種新興的創(chuàng)新活動，為培養(yǎng)廣大學(xué)生的創(chuàng)新力提供了新契機，通過開展機器人競賽，能夠切實激發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)新意識與實踐能力。（二）組建復(fù)合型師資隊伍為切實滿足當代社會發(fā)展的需求，各個高校需構(gòu)建復(fù)合型師資隊伍。如，某a大學(xué)在2013年所舉辦的機器人大賽，該學(xué)校的學(xué)生皆躍躍欲試，該大賽成為挖掘人才的主要平臺，在2012年底該學(xué)校組建了機器人技術(shù)創(chuàng)新隊伍，對機器人競賽進行全面指導(dǎo)，負責指導(dǎo)的教師來自于各個高校，如，機電工程學(xué)院、信息技術(shù)學(xué)院、汽車工程學(xué)院等，隊伍成員皆分工合作，負責對參

10、加機器人大賽的學(xué)生提供機器人加工制作、算法設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、傳感檢測、規(guī)劃設(shè)計、驅(qū)動控制以及模型構(gòu)建等全方位指導(dǎo)。為基于機器人技術(shù)為中心的大學(xué)生提供創(chuàng)新能力培養(yǎng)渠道，進而為推動高校發(fā)展提供有效依據(jù)。在組建師資團隊時，需明確指導(dǎo)教師選拔原則：第一，必須保證思想積極，具有較強的組織協(xié)調(diào)能力；第二，經(jīng)常組織學(xué)生進行課外科技活動；第三，具有豐富的工程實踐經(jīng)驗與較強的科研能力；第四，樂于付出，不計較名與利、得與失，在學(xué)校中有優(yōu)良的口碑。（三）激發(fā)學(xué)生興趣，建設(shè)學(xué)生社團興趣是學(xué)習(xí)最好的老師，高校教師在實際教學(xué)中，可以多引用一些新興的教學(xué)方法，如學(xué)案導(dǎo)學(xué)、分層教學(xué)等，通過新興的教學(xué)模式能夠切實提高學(xué)

11、生的學(xué)習(xí)能力。待學(xué)生的知識體系得到完善以后，教師可以組織學(xué)生參加一些實踐活動，通過分組進行對比，可以考慮通過對優(yōu)秀的小組適當加分的方式來調(diào)動學(xué)生參與實踐活動的積極性，此種方法能夠切實改變長期以來受傳統(tǒng)教學(xué)模式所影響的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生不再在教師的要求下學(xué)習(xí)，而是能夠積極踴躍地參與到教師所組織的機器人教學(xué)活動中，同時也可通過舉辦一些比賽類活動，來激發(fā)學(xué)生的上進心。依據(jù)某a大學(xué)在2013年所舉辦的機器人大賽，在高校中可以通過構(gòu)建機器人技術(shù)小組，將其逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器人競賽訓(xùn)練隊伍的方式，通過打造一支專業(yè)的創(chuàng)新實踐隊伍，來帶動其他學(xué)生學(xué)習(xí)，從而達到自我提升的目的。在學(xué)院團委與機器人技術(shù)創(chuàng)新隊伍的正確引導(dǎo)下

12、，可以指導(dǎo)學(xué)生組建技術(shù)組織，如機器人技術(shù)應(yīng)用俱樂部。隨著時間的推移，經(jīng)過學(xué)院部各個部門的推廣與宣傳，如在禮堂開展講座活動等，會使該團隊不斷壯大，這對提升學(xué)生學(xué)習(xí)機器人技術(shù)創(chuàng)新意識具有積極作用。（四）構(gòu)建實訓(xùn)基地，增強學(xué)生的實踐力與創(chuàng)新力通過開展機器人技術(shù)競賽活動，有助于培養(yǎng)高校學(xué)生的創(chuàng)新力與實踐力，為了培養(yǎng)更多優(yōu)質(zhì)人才，學(xué)校需給予該專業(yè)高度重視，撥付一些專項資金與場地提供支持。學(xué)校通過構(gòu)建機器人實訓(xùn)基地來切實增強學(xué)生的實踐力。構(gòu)建的機器人實訓(xùn)基地需要具有一定規(guī)模與性能，需保證滿足培養(yǎng)社會發(fā)展所需的應(yīng)用創(chuàng)新型人才的要求，所以機器人實訓(xùn)基地需要由諸多部分構(gòu)成，如機器人設(shè)計部、結(jié)構(gòu)組建部、電路加工室

13、、軟硬件設(shè)計室等，保障機器人規(guī)劃、安裝、制作等皆能有序進行，從而保障機器人項目組在一個良好的硬件環(huán)境中。除此之外，對精度要求較高的部件、復(fù)雜部件以及電路板等，可以通過與企業(yè)協(xié)作的方式。凡是進入實訓(xùn)基地的成員，需嚴格按照學(xué)校規(guī)定進行操作，可以通過構(gòu)建一個管理機制，來約束學(xué)生行為，進而為培育應(yīng)用創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。融和機器人實際結(jié)構(gòu)特點，將學(xué)生劃分為不同小組，如軟件技術(shù)組、機構(gòu)技術(shù)組、電子技術(shù)組等，依據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方案，通過對歷屆學(xué)生成長規(guī)律進行分析與總結(jié)，來編制各小組學(xué)習(xí)計劃表。根據(jù)職業(yè)要求，來編制實驗室設(shè)備管理方案以及學(xué)生考勤管理機制等，同步建設(shè)硬件機制與軟件機制，充分發(fā)揮機器人技術(shù)競賽

14、的作用。綜上所述，基于機器人創(chuàng)新與競賽活動開展的教學(xué)，能夠切實調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力與實踐力，這對學(xué)生日后發(fā)展具有推動作用。由于教育體系的變動，使得當前社會發(fā)展對人才的需求由最初的專業(yè)技能轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合素養(yǎng)，因此高校教師在開展機器人教學(xué)活動時，需加大對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，進而為社會輸送更多應(yīng)用創(chuàng)新型人才。參考文獻：1蘇冬梅，劉潔晶.機器人課程教學(xué)的反思j.衡水學(xué)院學(xué)報，2015，17（1）：109-111.2張曉麗，王鵬，崔東輝，等.機器人競賽對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)研究j.教育教學(xué)論壇，2015（6）：87-88.3閻世梁，張華，肖曉萍，等.高等工程教育中的機器人教育探索與實踐j.實驗室研究與探索，2013，32（8）：149-152，196.4榮譽，邢妍，曲夢可，等.基于多足機器人主題的學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法探索與實踐j.河北科技師范學(xué)院學(xué)報，2013，27（4）：52-55，68.5程仙國，孫慧平，李占濤