基于競(jìng)賽的獨(dú)立學(xué)院機(jī)電創(chuàng)新班項(xiàng)目教學(xué)探討

馬瓊雄

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院，廣州 510800

基于競(jìng)賽的獨(dú)立學(xué)院機(jī)電創(chuàng)新班項(xiàng)目教學(xué)探討

馬瓊雄

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院，廣州 510800

本文針對(duì)獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才的目的，以機(jī)電創(chuàng)新班和機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用為例子，對(duì)如何開展基于競(jìng)賽的項(xiàng)目教學(xué)展開了探討。對(duì)該教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，并就如何選擇合適的競(jìng)賽項(xiàng)目和如何開展教學(xué)活動(dòng)展開了探討，最后以舉辦校內(nèi)機(jī)器人比賽作為實(shí)踐，驗(yàn)證了方法的有效性。

基于競(jìng)賽的項(xiàng)目教學(xué)；機(jī)電創(chuàng)新班；機(jī)器人比賽

引言

越來越多的高校開設(shè)創(chuàng)新班或者是實(shí)驗(yàn)班，越來越多的教育工作者對(duì)類似于創(chuàng)新班的教學(xué)方式展開了探討。針對(duì)機(jī)械學(xué)院的機(jī)電一體化方向，一般都會(huì)開設(shè)《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》，這門課程，這門課程涉及機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能等學(xué)科，在學(xué)這門課之前學(xué)生必須具備機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)理論知識(shí)，所以這門課在學(xué)生大三第二學(xué)期或大四第一學(xué)期開設(shè)比較合適。對(duì)于獨(dú)立學(xué)院，往往希望培養(yǎng)的是具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，希望學(xué)生具有較高的動(dòng)手能力和創(chuàng)新性，如果等到大三或者大四才開始綜合性的專業(yè)教學(xué)甚至是偏向理論方面的課程，就有可能沒有充分利用到大學(xué)四年的時(shí)間，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)不夠充分。本文針對(duì)獨(dú)立學(xué)院開辦的機(jī)電創(chuàng)新班，以機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用為例子，就如何開展基于競(jìng)賽項(xiàng)目的機(jī)電創(chuàng)新班教學(xué)，更好培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才展開了探討。

1 基于競(jìng)賽項(xiàng)目的教學(xué)研究

對(duì)于獨(dú)立學(xué)院機(jī)電方向的學(xué)生而言，制作比理論教學(xué)更能激發(fā)他們的興趣和學(xué)習(xí)熱情，采用項(xiàng)目式教學(xué)，以機(jī)器人為研究對(duì)象，以機(jī)器人相關(guān)競(jìng)賽作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要載體。機(jī)器人課程強(qiáng)調(diào)趣味性和創(chuàng)新，通過項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動(dòng)為主動(dòng)。

1.1 基于競(jìng)賽項(xiàng)目教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)

開展基于競(jìng)賽項(xiàng)目教學(xué)方式的優(yōu)點(diǎn)很多，如（1）工程性強(qiáng)，縮短理論課教學(xué)與工程實(shí)踐存在的距離，提高解決實(shí)際問題的能力；（2）綜合度高，需要綜合多學(xué)科的知識(shí)；（3）趣味性強(qiáng)，興趣是最好的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

從學(xué)生方面來說，機(jī)器人競(jìng)賽范圍廣，實(shí)用性、綜合性強(qiáng)，涉及機(jī)械、自動(dòng)化學(xué)科的多個(gè)門類，學(xué)生受益面廣，也符合當(dāng)前社會(huì)對(duì)復(fù)合型人才的需求。機(jī)器人比賽涉及機(jī)電創(chuàng)新班培養(yǎng)計(jì)劃中的重要課程，包括金工實(shí)習(xí)、工程制圖、控制技術(shù)、力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)原理及接口技術(shù)等。并且在機(jī)器人制作過程中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，并能將培養(yǎng)計(jì)劃中的多門課程綜合起來應(yīng)用，讓學(xué)生具有一專多博的知識(shí)面和能力。

從老師方面來說，開展基于機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目的教學(xué)要求指導(dǎo)教師有寬廣的知識(shí)面和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。促使教師不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，提高自身的科研水平指導(dǎo)學(xué)科競(jìng)賽的過程，可以促進(jìn)教師改革傳統(tǒng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，并將這些思想和方法用于日常教學(xué)中，無形中提高了教師的教學(xué)水平，特別是實(shí)踐教學(xué)水平。

1.2 競(jìng)賽項(xiàng)目的選擇和實(shí)施

當(dāng)前大學(xué)生參與的科技競(jìng)賽有很多，機(jī)器人競(jìng)賽是機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的熱點(diǎn)。適合教學(xué)的機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目，最好是影響力大，比賽周期短，經(jīng)費(fèi)少的項(xiàng)目，所用的機(jī)器人和技術(shù)在平時(shí)可以滿足教學(xué)要求，遇到比賽開展時(shí)，能夠直接成為比賽用的機(jī)器人，能夠一舉兩得。

中國(guó)機(jī)器人大賽，入門門檻低，但技術(shù)深度空間大，對(duì)觀眾及媒體吸引力強(qiáng)，是中國(guó)最具影響力、最權(quán)威的機(jī)器人技術(shù)大賽，因此可以從中根據(jù)獨(dú)立學(xué)院的實(shí)際情況選擇機(jī)器人擂臺(tái)賽和滅火機(jī)器人比賽作為競(jìng)賽項(xiàng)目教學(xué)的載體。選擇這兩項(xiàng)比賽的理由在于：

（1）需要場(chǎng)地小，可以盡量多搭建比賽教學(xué)場(chǎng)地，提高學(xué)生的參與程度；

（2）比賽周期短，每次比賽規(guī)則都可以作為一次課程設(shè)計(jì)；

（3）教學(xué)和競(jìng)賽能很好結(jié)合，所完成的內(nèi)容既是教學(xué)也可直接用于比賽；

（4）投入經(jīng)費(fèi)較少，而且這部分投入可以作為長(zhǎng)期的教學(xué)使用。

1.3 教學(xué)安排

將競(jìng)賽和教學(xué)課程結(jié)合在一起，讓學(xué)生從大一開始接觸相關(guān)的競(jìng)賽和課程。教學(xué)方面是基于比武擂臺(tái)賽和滅火機(jī)器人比賽的規(guī)則和平臺(tái)而開展機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)教學(xué)。上課包括理論課程和實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)兩部分，理論課程主要講授制作機(jī)器人所需要的在機(jī)械、電路控制、軟件開發(fā)等方面的知識(shí)。實(shí)戰(zhàn)指導(dǎo)是根據(jù)每個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)的具體項(xiàng)目，由指導(dǎo)老師團(tuán)隊(duì)給予具體的指導(dǎo)，并根據(jù)出現(xiàn)問題的頻繁程度，將部分常見問題上升為理論專題課。在第一階段的教學(xué)中，用實(shí)例來講解理論課程，能夠讓學(xué)生能夠全面了解機(jī)器人制作的相關(guān)知識(shí)和熟悉課程的知識(shí)要點(diǎn)，并開始動(dòng)手參與機(jī)器人模塊的小制作。在第二階段的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)開始動(dòng)手制作機(jī)器人并要完成綜合程度較高的任務(wù)，指導(dǎo)老師會(huì)對(duì)這個(gè)階段遇到的實(shí)際問題給予指導(dǎo)。

對(duì)于課程的考核方式設(shè)計(jì)為：學(xué)生自選題目經(jīng)指導(dǎo)老師同意，或者由指導(dǎo)老師給定多個(gè)指定任務(wù)，包括軟件編寫、電路模塊制作、機(jī)械模型設(shè)計(jì)與制作、按比賽規(guī)則制作機(jī)器人并完成任務(wù)、設(shè)計(jì)論文等。學(xué)生根據(jù)自己的能力和興趣愛好選擇適合自己的題目來完成，可以以個(gè)人或者團(tuán)隊(duì)合作的方式完成考核任務(wù)。在開課之初就可以選題目并在教學(xué)過程中完成。

學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后，可以直接參與比武擂臺(tái)賽和滅火機(jī)器人比賽或者是應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)參加其它機(jī)器人比賽，機(jī)械創(chuàng)新大賽以及挑戰(zhàn)杯等比賽。

2 教學(xué)實(shí)踐

圍繞著基于競(jìng)賽的機(jī)電創(chuàng)新班項(xiàng)目教學(xué)的思路，逐步開展教學(xué)和競(jìng)賽相結(jié)合的實(shí)踐。從比賽規(guī)則中提取關(guān)鍵的技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的能力水平，設(shè)計(jì)相關(guān)的校內(nèi)機(jī)器人比賽項(xiàng)目，營(yíng)造機(jī)器人制作和競(jìng)賽的氣氛，鼓勵(lì)大一到大四的學(xué)生參與到不同層次的比賽中。已經(jīng)舉辦的第一屆華廣機(jī)電創(chuàng)新杯機(jī)器人比賽“機(jī)器人游廣州學(xué)院”，通過這次比賽，讓大一到大三的各個(gè)相關(guān)學(xué)院的學(xué)生都參與進(jìn)來，自行組隊(duì)制作比賽用的機(jī)器人小車，最后比賽的冠軍隊(duì)是來自大一的機(jī)電創(chuàng)新班學(xué)生，可見該類型的競(jìng)賽教學(xué)方式，能夠激起各個(gè)年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，起到了較好的教學(xué)效果。

3 結(jié)語(yǔ)

獨(dú)立學(xué)院如何培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才以及如何開展基于競(jìng)賽的項(xiàng)目教學(xué)方式，才能更好調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)社會(huì)所需的人才，是一個(gè)值得不斷去探索的課題。

[1]謝存禧，張鐵. 機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]John J.Craig.機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論[M].3rd.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]陳偉華.獨(dú)立學(xué)院《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》教學(xué)探討[J].中國(guó)科技信息，2012,7

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.141