基于競賽的獨立學院機電創新班項目教學探討

馬瓊雄

華南理工大學廣州學院，廣州 510800

基于競賽的獨立學院機電創新班項目教學探討

馬瓊雄

華南理工大學廣州學院，廣州 510800

本文針對獨立學院培養創新型應用人才的目的，以機電創新班和機器人技術應用為例子，對如何開展基于競賽的項目教學展開了探討。對該教學方式的優點進行了分析，并就如何選擇合適的競賽項目和如何開展教學活動展開了探討，最后以舉辦校內機器人比賽作為實踐，驗證了方法的有效性。

基于競賽的項目教學；機電創新班；機器人比賽

引言

越來越多的高校開設創新班或者是實驗班，越來越多的教育工作者對類似于創新班的教學方式展開了探討。針對機械學院的機電一體化方向，一般都會開設《機器人技術及其應用》，這門課程，這門課程涉及機械、電子、自動控制、計算機、人工智能等學科，在學這門課之前學生必須具備機械、電子和計算機等基礎理論知識，所以這門課在學生大三第二學期或大四第一學期開設比較合適。對于獨立學院，往往希望培養的是具有創新能力的應用型人才，希望學生具有較高的動手能力和創新性，如果等到大三或者大四才開始綜合性的專業教學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四年的時間，對學生的實踐能力培養不夠充分。本文針對獨立學院開辦的機電創新班，以機器人技術應用為例子，就如何開展基于競賽項目的機電創新班教學，更好培養創新型應用人才展開了探討。

1 基于競賽項目的教學研究

對于獨立學院機電方向的學生而言，制作比理論教學更能激發他們的興趣和學習熱情，采用項目式教學，以機器人為研究對象，以機器人相關競賽作為培養學生實踐能力和創新精神的重要載體。機器人課程強調趣味性和創新，通過項目式教學，讓學生的學習變被動為主動。

1.1 基于競賽項目教學方式的優點

開展基于競賽項目教學方式的優點很多，如（1）工程性強，縮短理論課教學與工程實踐存在的距離，提高解決實際問題的能力；（2）綜合度高，需要綜合多學科的知識；（3）趣味性強，興趣是最好的學習動力。

從學生方面來說，機器人競賽范圍廣，實用性、綜合性強，涉及機械、自動化學科的多個門類，學生受益面廣，也符合當前社會對復合型人才的需求。機器人比賽涉及機電創新班培養計劃中的重要課程，包括金工實習、工程制圖、控制技術、力學、機械原理、機械設計、微機原理及接口技術等。并且在機器人制作過程中，有利于培養學生的動手實踐能力，增強團隊協作精神，并能將培養計劃中的多門課程綜合起來應用，讓學生具有一專多博的知識面和能力。

從老師方面來說，開展基于機器人競賽項目的教學要求指導教師有寬廣的知識面和豐富的實踐經驗。促使教師不斷學習新技術，提高自身的科研水平指導學科競賽的過程，可以促進教師改革傳統的課程體系和教學內容，改進教學方法，并將這些思想和方法用于日常教學中，無形中提高了教師的教學水平，特別是實踐教學水平。

1.2 競賽項目的選擇和實施

當前大學生參與的科技競賽有很多，機器人競賽是機器人技術應用的熱點。適合教學的機器人競賽項目，最好是影響力大，比賽周期短，經費少的項目，所用的機器人和技術在平時可以滿足教學要求，遇到比賽開展時，能夠直接成為比賽用的機器人，能夠一舉兩得。

中國機器人大賽，入門門檻低，但技術深度空間大，對觀眾及媒體吸引力強，是中國最具影響力、最權威的機器人技術大賽，因此可以從中根據獨立學院的實際情況選擇機器人擂臺賽和滅火機器人比賽作為競賽項目教學的載體。選擇這兩項比賽的理由在于：

（1）需要場地小，可以盡量多搭建比賽教學場地，提高學生的參與程度；

（2）比賽周期短，每次比賽規則都可以作為一次課程設計；

（3）教學和競賽能很好結合，所完成的內容既是教學也可直接用于比賽；

（4）投入經費較少，而且這部分投入可以作為長期的教學使用。

1.3 教學安排

將競賽和教學課程結合在一起，讓學生從大一開始接觸相關的競賽和課程。教學方面是基于比武擂臺賽和滅火機器人比賽的規則和平臺而開展機器人的相關技術教學。上課包括理論課程和實戰指導兩部分，理論課程主要講授制作機器人所需要的在機械、電路控制、軟件開發等方面的知識。實戰指導是根據每個學生團隊的具體項目，由指導老師團隊給予具體的指導，并根據出現問題的頻繁程度，將部分常見問題上升為理論專題課。在第一階段的教學中，用實例來講解理論課程，能夠讓學生能夠全面了解機器人制作的相關知識和熟悉課程的知識要點，并開始動手參與機器人模塊的小制作。在第二階段的教學中，學生已經開始動手制作機器人并要完成綜合程度較高的任務，指導老師會對這個階段遇到的實際問題給予指導。

對于課程的考核方式設計為：學生自選題目經指導老師同意，或者由指導老師給定多個指定任務，包括軟件編寫、電路模塊制作、機械模型設計與制作、按比賽規則制作機器人并完成任務、設計論文等。學生根據自己的能力和興趣愛好選擇適合自己的題目來完成，可以以個人或者團隊合作的方式完成考核任務。在開課之初就可以選題目并在教學過程中完成。

學生完成課程學習后，可以直接參與比武擂臺賽和滅火機器人比賽或者是應用所學的知識參加其它機器人比賽，機械創新大賽以及挑戰杯等比賽。

2 教學實踐

圍繞著基于競賽的機電創新班項目教學的思路，逐步開展教學和競賽相結合的實踐。從比賽規則中提取關鍵的技術要點，結合學生的能力水平，設計相關的校內機器人比賽項目，營造機器人制作和競賽的氣氛，鼓勵大一到大四的學生參與到不同層次的比賽中。已經舉辦的第一屆華廣機電創新杯機器人比賽“機器人游廣州學院”，通過這次比賽，讓大一到大三的各個相關學院的學生都參與進來，自行組隊制作比賽用的機器人小車，最后比賽的冠軍隊是來自大一的機電創新班學生，可見該類型的競賽教學方式，能夠激起各個年級學生的學習熱情，起到了較好的教學效果。

3 結語

獨立學院如何培養創新型應用人才以及如何開展基于競賽的項目教學方式，才能更好調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的綜合能力，培養社會所需的人才，是一個值得不斷去探索的課題。

[1]謝存禧，張鐵. 機器人技術及其應用[M]. 北京：機械工業出版社，2005.

[2]John J.Craig.機器人學導論[M].3rd.北京：機械工業出版社，2006.

[3]陳偉華.獨立學院《機器人技術及其應用》教學探討[J].中國科技信息，2012,7

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.141