基于慧魚機器人的創新實驗教學模式改革研究

黃志誠 劉莉婭 黎澤倫

摘要：針對目前高校機電類課程實驗教學特點，將慧魚機器人模型引入課堂并對慧魚機器人的機電創新實驗進行強化拓展。通過將慧魚模型實驗與課堂教學、實踐環節、科研、競賽和畢業設計結合，吸引更多學生參與創新實驗，形成真正的“開放式”實驗教學。

關鍵詞：慧魚機器人；機電創新實驗；開放式

一、 引言

近年來，針對大學生的創新教育，國內許多高校都配備了不同型號的教學機器人，并已投入使用。其中慧魚機器人組合模型因其獨特的優點廣泛用于機械類課程的教學和實驗。但在教學過程中，存在偏重理論知識的傳授而輕視實踐環節培養的問題。所以對基于慧魚機器人的實驗教學模式有進一步探索的必要。

二、 慧魚機器人實驗教學實施方案

1. 與教學結合

慧魚機器人模型模塊化，簡單直觀，對幫助學生吸收消化課堂知識有很大的助力。在課堂上可以引導學生發揮主動性，對于同一個問題提出多種方案，然后逐一討論，實現教學向“學生為主型”轉變。而實驗中學生可將自己的方案通過慧魚機器人創意組合模型來實現，這在鞏固所學知識的同時，又培養了自己的創新意識和創新能力。

2. 與實踐相結合

在機電類課程實踐中引入慧魚機器人的創意組合模型，可以給學生最大的想象空間去擬定實踐方案并付諸實施，最后通過答辯來檢查實踐效果。過去，由于時間的原因，有些科目的課程設計很難高效、圓滿的完成。以“機電一體化技術”課程設計為例，現在可以讓學生利用慧魚工業機器人、慧魚移動機器人、傳感器和電動機等慧魚工具進行機電一體化系統設計。這些可以克服以往機電類課程實踐環節中的枯燥和乏味，提高學生參與的積極性。

3. 與科研和畢業設計（論文）相結合

要真正、完全地提高學生的創新意識和創新能力，僅靠教學與實踐等的改革還遠遠不夠，還需要在學生中營造創新實踐氛圍和提供創新實踐機會，以點帶面，從而全面提高學生的創新素質。教師可以結合自己的科研項目，將其拆分成一個個小的項目點，組建相應的學生課題組，依托機械創新實驗室，老師負責指導。項目內容也可以作為學生畢業設計選題。這樣既培養了學生處理較大研究型課題的能力，又培養了學生團隊協作能力。

4. 與科技競賽相結合

各高校每年3月份在全校范圍內舉行創新設計大賽，科技競賽作為機電類實踐課程的一部分，擁有實習實訓同樣的學分。學生在慧魚機器人的基礎上，可以進一步拓展其他類型的創新設計，自行設計其他類型的機器人或開展其他的創新實驗，充分發揮學生的自主能力和創新能力。學生以自由組隊的形式參賽，每支參賽隊伍4-6人，高校對每支參賽隊伍給予一定的資金資助。5月份，學生提交創新作品，并進行現場答辯。由專業教師組成評審組，對學生制作的創新作品和答辯情況進行綜合評分，分為合格與不合格。在合格的學生創新作品中，評審出一等獎、二等獎和三等獎，頒發獲獎證書，并給予一定的資金獎勵。優秀小組可以代表學校參加省級和國家級的創新設計大賽。

三、 慧魚機器人創新實驗課堂實施效果

在慧魚模型進入了學生的創新實驗課堂后，首先對機械電子工程專業的學生進行課堂教學改革，前期吸收了機械設計、電子工程和自動化專業600人左右的學生進入機械創新實驗室。后期向其他理工類學生進行實驗課堂改革，吸引了很多的學生進入創新實驗室，形成真正的“開放式”實驗教學，并定期舉行創新設計大賽，開始在全校范圍內開始推廣。全校形成一種以創新為理念的科學實驗室風潮，學生參與創新實驗的積極性、能動性、創造性和合作精神都有了顯著的增強。自實施機電類實驗教學改革以來，已盡量將慧魚機器人運用到各門課程當中，以及一系列相關的課程設計、畢業設計和科學競賽，從老師和學生的反映來看比較成功的。每一次的慧魚機器人的科技創新大賽總能在全院掀起一陣創新熱潮，不僅吸引機電系的學生，還吸引了其他系學生。同時在競賽中，團隊間的合作培養了學生的集體精神。

四、 結語

通過改革現有的機電類實驗教學模式，創建了開放式創新實驗教學模式，建設了開放式實驗平臺。通過將慧魚模型實驗與課堂教學、實踐環節、科研、競賽和畢業設計結合，增強學生學習的主動性，激發學生的創新能力，培養學生分析和解決問題的能力以及團隊協作能力。慧魚機器人的引進，為實驗教學帶來很多便利和趣味性，課堂實驗不再枯燥乏味，學生積極參與配合，主動地將創新思維注入實驗設計中，極大地提高了創新意識和團隊意識。很多高校紛紛進行實驗教學改革后，都已初步成效。學生的創新想法得到支持并且可以實施在實驗中，積極自主性不斷增強，動手能力獨立分析能力以及團隊協作能力也都有了顯著提升。

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作者簡介：

黃志誠，劉莉婭，江西省景德鎮市，景德鎮陶瓷大學，機械電子工程學院；

黎澤倫，重慶市，重慶科技學院，機械與動力工程學院。