第２７期 ２０１７年９月 江苏科技信息 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｏ．２７ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１７ “机器人技术与应用’’课程教学改革与实践 吴 阳，陈炎冬，刘 洁，吴景春 （无锡太湖学院机电工程学院，江苏无锡２１４０６４） 摘要：“机器人技术与应用”是一门面向高等学校机械类本科生开设的课程。文章在分析课程教学现状 的基础上，通过构建机器人教学和竞赛共享实验平台，在教学中增加实践性教学环节，培养学生的创 新思维，既为学生参加机器人竞赛打下了坚实的基础，又锻炼了学生的动手能力，在教学工作中取得 了良好的效果。 关键词：机器人；创新实训；启发式教学；竞赛评价 ０引言 由于科技的进步和社会的发展以及“机器人技术 与应用”课程所涉及知识的广泛性和技术的综合性，机 器人学进入高校讲堂是一个必然，高等学校开设机器 人方面的课程具有非常重要意义。如何通过课程改革 和实践使学生更好地掌握机器人技术并应用，提高人 才培养的质量，满足行业和社会发展对人才的需要是 目前机械工程专业亟需解决的问题之一。本文通过分 析高校“机器人技术与应用”课程的教学特点，结合切 身体会，分析了国内“机器人技术与应用”的教学现 状，摸索出一些适合无锡太湖学院现有条件下授课改 革的方案。 １ 教学现状 在现代教学中，不仅要将理论讲解和实践实验结 合，还需要培养学生理论联系实际的能力。“机器人技 术与应用”是一门综合性较强的课程，课堂讲解主要 讲授基本知识、基本理论和基本方法。在机电相关专 业培养计划中，它起着至关重要的作用，使学生对已 学知识有了更好地掌握，融会贯通，培养学生综合应 用的能力＿１］。通过本课程的学习，学生能了解机器人 目的。通过该课程的学习，使得学生基本熟悉这门 技术以及其发展状况。针对课程教学改革，从以下方 面进行探讨。 ３．１明确教学目标，优化课程设置 技术发展的概况、基本构造特征及状态描述，了解机 器人坐标系统，掌握坐标系的相互转化；掌握机器人 位置运动学、速度运动学和动力学的相关知识；具有 运用自动化相关理论综合解决问题的能力。目前教学 中存在教学目标缺乏科学性，教程内容老化、缺乏科 学规划与教学设计，重视知识传授、轻视能力培养等 亟待解决问题。 ２课程教学探讨 当代社会对大学生高素质的要求，与学生学习目 的不明确、学习积极性不高等问题相矛盾，尤其是新 兴的机器人技术在各行各业的广泛应用，使得对机电 类人才的需求也越来越多。如何在传统教学方法上实 现改进和创新，取其精华、去除糟粕，使课程教学效果 更好，是迫切需要解决的重要课题，这也是教学改革的 作者简介：吴阳（１９８ 对原来开设机器人选修课的计划进行修改，进行 课程教学优化探索，增加实验教学环节，在原有教材 基础上增加实验教学内容，巩固所学的理论知识和基 本概念ｌ２］。配合开放实验室项目，进行机器人竞赛培 育，融会贯通前期学过的Ｃ语言及单片机等相关知识， 侧重用Ｃ语言编程开发竞足竞速机器人、搬运机器人、 智能避障小车、武术机器人等，开发学生的创新意识， 培养学生创新能力，提高学生的学习兴趣，培养团队 合作能力 ３。在实验教学方面，将学生分为若干小组， 在所构建的实验平台上开展实验教学，分组开发竞足 竞速机器人、搬运机器人、智能避障小车、武术机器人 等，达到学以致用的目的。 选用新颖实用的优秀教材，在课堂教学方面，从易 到难列举更多的实例讲述机器人基础理论，进行教学 理论探讨，深入分析机器人技术教学的理论和特点， 对已有的课程教学和课后作业进行改革，增加上机作 业，不断完善课程，激发学生的兴趣。通过“机器人技 术与应用”课程的学习，培养学生熟练运用大型建模 与分析软件的能力，提高学生的综合素质。 ３．２注重联系实践，学习竞赛结合 充分利用机器人作为创新教育实践平台，组织学 生参加机器人竞赛。培养学生的动手能力、创新能力 与团队合作能力。鼓励学习能力强的同学参加各类机 器人比赛，进行机器人毕业设计。在２０１６年１１月举 行的江苏省大学生机器赛中，无锡太湖学院取得 了５个一等奖，１个二等奖，５个三等奖的好成绩。 ３．３ 强化教师培训，改善教学效果 相比传统信息技术课程，机器人课程对教师的要 求更高，不仅体现在对机器人本体知识的掌握方面，而 且体现在其教学方法的差异。机器人课程是一种典型 ），男，江苏无锡人，讲师，博士研究生；研究方向：模式识别。 ５８— 第２７期 ２０１７年９月 Ｎｏ．２７ 江苏科技信息・科教研究 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１ ７ 的综合课程，是科学、技术、工程、数学等多类知识的 综合应用，对教师的素质要求要高于传统的课程。工 业机器人应用与维护专业是基于工程教育的创新教 育新形式，以工程教育为最终目的，借助创新教育的 形式，将工程教育的目标进行了科学整合Ｉ４］。机器人 创新专业的课程针对在校学生而设置，经过一系列项 目式的学习，激发学生的学习兴趣和创新意识，培养 学生的实践能力和创新能力，增强学生的工程素养和 创新精神，使学生成长为２ｌ世纪合格的技能型人才。 因此，一方面需要呼吁相关高校能在专业课程方 案设置方面做出适当调整，满足基础教育的新需求； 另外一方面，基层教育部门应该联合高校和企业力量， 机器人比赛能提高学生５个方面的能力：创新能 力、团队协作能力、综合应用能力、社会适应能力、动 手实践能力。通过机器人比赛来考察学生的学习情 况，提高学生积极性，发挥课程作用，培养优秀人才。 以赛促学，以赛促建 ］。通过大赛期间举办学术研讨 等活动，众多专家学者齐聚一堂，探讨我国自动化技 术和信息技术的发展趋势，为推动产业发展出谋献策， 领衔助跑。 ４结语 提供有针对性的机器人师资培训，为“机器人技术与 应用”课程的开展提供有效的师资保障 ］。 ３课程教学效果评价办法 由于“机器人技术与应用”课程在大学中开设时 间较短，目的性和侧重点不一样，在教学过程中，应根 据课程教学特点和评价目标设计评价指标体系，采用 贴切的方式对学生进行评价。对学生的基础知识、项 教学改革是一个长期的、不断深化的过程，需要 不断探索来提高总体教学质量。本文在分析无锡太湖 学院“机器人技术与应用”课程特点和教学现状的基 础上，通过构建机器人教学和竞赛共享实验平台，在“机 器人技术与应用”课程教学中增加创新实训实践性教 学环节，培养学生的创新思维和动手能力、解决实际 问题的能力和创新设计能力，在教学工作中取得了良 好的效果。 参考文献 ［１］蔡自兴，谢斌．机器人学［Ｍ］．北京：清华大学出版 社。２０１５． 目的完成进行评价，激发学生的探索精神，发挥学生 在学习中的主体性作用，促进教师与学生的协调发 展。通过“机器人技术与应用”课程的教学实践分析， 将机器人课程的教学评价分为两个方面。 ４．１考核方式 ［２］赵弘，赵毅鑫，周擎坤，等．机器人学课程教育方法 的探讨［Ｊ］．中国现代教育装备，２００８（１１）：８ｌ一８３． ［３］萨哈．机器人导论［Ｍ］．北京：机械工业出版社， ２０１０． 在课程中改变了传统单一化的考核方式，改为平 时作业、课程设计相结合的方式，采用平时作业评价 理论知识的学习、课程设计检查学生对基础知识的掌 握程度，以各项课程设计过程考核的成绩为主，结合 课程设计报告及学习态度等定为：优、良、中、通过与 不通过来评定。 ４．２竞赛评价 ［４］战强，王东月．《机器人学》课程教学改革探讨［Ｊ］． 北京航空航天大学学报（社会科学版），２０１０（２）：１１７— １２０． ［５］程仙国，孙慧平，李占涛．《工业机器人技术》课程 教学改革与实践［Ｊ］．宁波工程学院学报，２０１５（１２）： ｌ０４－１０８． 课程要求学生以完成相关的项目为原则。学生需 要完成课程设计，提交完整方案。竞赛是以机器人比 赛为形式，以引导高等学校加强相关专业和课程建设， 提高学生创新能力、理论知识应用能力为目标，重在 培养学生分析问题、解决问题的能力＿６］。 ［６］钟柏昌，张禄．我国中小学机器人教育的现状调查 与分析［Ｊ］．中国电化教育，２０１５（７）：１０１—１０７． ［７］温玉春．机器人课程教学现状及策略探究［Ｊ］．工业 设计，２０１７（２）：１５１． （责任编辑王真） Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ“Ｒｏｂｏｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”ｃｏｕｒｓｅ Ｗｕ Ｙａｎｇ，Ｃｈｅｎ Ｙａｎｄｏｎｇ，Ｌｉｕ Ｊｉｅ，Ｗｕ Ｊｉｎｇｃｈｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｏ—Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗｕｘｉ，Ｗｕｘｉ ２１４０６４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：“Ｒｏｂｏｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ”ｉｓ ａ ｃｏｕｒｓｅ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｌｌｅｇｅｓ ａｎｄ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｂｙ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｓｈａｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ－ｂａｓｅｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｌａｓｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｌａｙ ａ ｓｏｌｉｄ ｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｒａｉｎ ｔｈｅｉｒ ｈａｎｄｓ—０ｎ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｍｅａｓｕｒｅ ｈａｓ ｙｉｅｌｄｅｄ ｇｏｏｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｗｏｒｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔｓ；ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ；ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ５９— 一
