機器人技術課程教學改革研究探討

摘要：機器人技術課程是電子信息工程專業本科生的一門專業課程，是一門涵蓋硬件及軟件知識的綜合性課程，對于學生今后從事機器人開發及設計具有相當重要的作用。針對機器人技術課程內容的難易程度、教學方法的靈活性兩方面問題，本文在教學內容及教學方法改革上提出了對應的改革措施，以期能激發學生在該門課程上的學習熱情及獲得理想的教學效果。

關鍵詞：機器人技術;電子信息工程;教學方法

機器人技術作為人工智能的重要研究方向之一，逐漸引起世界各國的關注與重視。機器人技術涉及電子、機械、計算機等諸多學科。同時，機器人技術課程涉及的內容也比較廣泛，如傳感器技術、單片機技術、電機技術、軟件編程技術等內容。伴隨著電子技術的日新月異，傳統的機器人技術課程內容及教學方法難以滿足當前時代對電子信息技術專業人才的培養要求。因此，適合電子信息工程專業學生的知識結構及能力培養的《機器人技術》課程，亟待進行教學改革。

1 課程教學現狀分析

機器人技術作為一門綜合性的專業課程，不能將其簡單作為一門普通課程來教學，因為它涵蓋了電子線路設計、軟件編程及機械傳動等學科的內容[12]。

目前部分高校在機器人技術課程的教學上，主要采取教師講授的方式為主，并且實踐課時在整個課程的教學比重中相對較低。該門課程要求學生掌握的理論知識范圍較廣，且內容有一定的深度和廣度。如果純粹從講授理論的角度去進行這門課程的教學，學生普遍都難以理解;教師在講授課程時收到的效果也不佳。這就需要在制訂教學計劃的時候，從教師及學生雙方角度去制訂一個科學合理的方案。一方面，教師既要保質保量地完成該門課程的教學任務，達到既定的教學目標及效果;與此同時，學生也能從這門課程的學習中，提升自身的硬件及軟件開發設計能力。

機器人技術不能僅僅停留在理論層次上，更重要的是要讓學生通過理論知識的學習，能充分理解機器人的工作原理并能編程以實現對機器人運動的控制。對于一些有興趣且基礎較好的學生，教師可在課余時間指導學生在已有的實踐用的機器人基礎之上，自己動手制作機器人樣品，這對于提升教學效果及學生的學習興趣與能力是大有裨益的。

2 課程內容和教學方法改革

2.1 課程內容的改革

從目前市面上已有的機器人技術教材來看，主要是國內相關專家編寫的教材。這類教材往往不能涵蓋所有高校的機器人技術課程的教學要求，因為不同高校的學生專業基礎及能力存在差異，所以講授該門課程的教師在選擇教材上需從本校相關專業學生的實際情況出發，選擇的教材內容不能太難，太難了學生難以掌握相關理論且教師講授時課時可能也不夠，否則更無法達到預期效果;教材內容也不能太簡單，過于簡單讓學生無法掌握所需的專業內容，這對于學生今后從事相關的工作無法提供有效的專業技術支撐。

機器人技術課程作為一門綜合實踐性較強的專業課程，需要在理論與實踐課程的設置上進行科學合理的安排。某些開設該門課程的高校，在工科課程的理論與實踐的設置上，往往比較單一化，喜歡搞一刀切，如理論與實踐課程課時設置為7∶3或6∶4。從本質上來講，工科類專業的實踐性普遍都較強，但工科課程之間也存在差異性，不能一概而論，搞相同的理論與實踐課時比例。應當從機器人技術這門課程的特點、相關專業學生的專業及基礎等方面綜合考慮，設置一個合理的比例。

2.2 教學方法的改革

傳統機器人技術課程教學往往通過課堂教學的方式展開。隨著當前計算機及網絡技術的飛速發展，教師也可通過網絡開展機器人技術的教學及輔導活動。例如：建立機器人技術課程教學網站，把該門課程的教學大綱、教學計劃、上課的課件、習題與答案、教學項目等電子材料掛到網上，供學生課余學習，提高學生學習的自主性。

此外，教師還可以邀請相關機器人研究的專家學者在校內舉辦機器人開發及設計方面的講座，提升學生的科研素養與專業知識。與此同時，教師也可以在校內定期舉辦機器人競賽活動，讓學生通過競賽活動來檢驗所學的理論知識，同時也有利于提高學生的實踐能力。

機器人技術課程專業性較強，教學內容比較難且抽象，學生開始學習時候普遍感覺難學，因此可能會出現厭學的情緒。教師可考慮課堂教學與互聯網教學相結合，一方面通過教師講解專業理論知識，另一方面通過網絡對一些比較抽象、教材難以詮釋的理論進行補充性學習，如輪式機器人在通過一個135°的轉彎，教材上往往首先通過數學計算的方式來規劃機器人左右輪子的轉動角度，接著通過軟件編程對之前的數學計算進行軟件控制機器人舵機運轉。通過網絡上的光電傳感器或灰度傳感器，應用其感應光線明暗的原理也可同樣實現機器人作相同的轉彎。這不僅降低了學生對復雜數學理論的掌握要求，同時也相對更容易實現目標要求。

3 結語

針對機器人技術的課程教學，本文從教學內容及教學方法兩個方面進行了改革研究探討。教材選擇及理論與實踐內容設置比較需從本專業學生專業基礎出發，教學方法可結合網絡及競賽活動開展，可更好地激發學生在本課程的專業學習興趣，收到較好的教學效果。

參考文獻：

[1]張武翔，徐坤.機器人學課程教學改革研究與實踐[J].安徽工業大學學報（社會科學版），2019，36（04）：6869.

[2]曹陽，孫松麗.應用型本科機器人工程專業課程體系改革與探索[J].高教學刊，2019（12）：4143.

課題：長沙師范學院院級教學改革項目（P2016014）;長沙師范學院院級科研項目（2019XJZK12）

作者簡介：董胡（1982—），男，漢族，湖北黃岡人，碩士，副教授，研究方向為機器人技術、嵌入式系統設計、信號處理等。