機器人對抗賽在金工實習(xí)中的應(yīng)用

劉自范

【摘 要】本文介紹了金工實習(xí)實踐教學(xué)的現(xiàn)狀，討論了實踐教學(xué)創(chuàng)新的必要性，提出實踐教學(xué)創(chuàng)新的思路、競賽實施的具體措施，實踐證明，機器人的設(shè)計制作比賽是我們將競賽機制引入常規(guī)教學(xué)的一個創(chuàng)舉，通過班組對抗比賽極大地激發(fā)了學(xué)生和老師的學(xué)習(xí)熱情，同時培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生的團隊協(xié)作能力和綜合工程素質(zhì)。

【關(guān)鍵詞】工程意識；學(xué)習(xí)熱情；金工實習(xí)；機器人對抗賽

0 前言

當(dāng)前金工技術(shù)的發(fā)展迅速，各種新技術(shù)不斷得到推廣和應(yīng)用。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，許多高校進行了一系列的教學(xué)改革。在我國高等學(xué)校教育教學(xué)改革的進程中，金工系列課程改革已經(jīng)取得了重要進展。在不少院校，課程內(nèi)容已經(jīng)更新三分之一以上，課程體系也隨之有所突破；為了解決學(xué)時少、內(nèi)容多和內(nèi)容新的矛盾，取得更好的效益，已經(jīng)引入現(xiàn)代教育技術(shù)；為了培養(yǎng)學(xué)生獨立獲取知識的能力，教師都在認(rèn)真探討新的教學(xué)方法，擴展學(xué)生的思維空間；為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，教師和學(xué)生一起，創(chuàng)造了不少好的方法；為了增強學(xué)生的工程實踐能力，國家和學(xué)校正加大對校內(nèi)工程實踐教學(xué)基地的經(jīng)費投入[1-2]。

現(xiàn)在仍有一些高校以傳統(tǒng)的金工實習(xí)為主，學(xué)生普遍興趣不大，實踐教學(xué)效果較差，學(xué)生缺乏獨立思考精神和創(chuàng)新思維意識，工程實踐創(chuàng)新教育發(fā)展緩慢。

1 實踐教學(xué)理念與改革思路

1.1 實踐教學(xué)理念

實踐教學(xué)是高等學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)代大學(xué)不僅要向?qū)W生傳授知識，更要培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力。一流的實驗、實習(xí)、實訓(xùn)條件和科學(xué)的實踐教學(xué)方案，是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生獲得創(chuàng)新能力和實踐能力的最有效的手段之一[3]。

學(xué)校的基本定位在教學(xué)型大學(xué)和培養(yǎng)高級應(yīng)用型人才，自建校伊始，為提高學(xué)生實踐動手能力與創(chuàng)新能力，學(xué)校就提出要將學(xué)生置于真實的工程環(huán)境下進行實踐鍛煉。長期以來，學(xué)校在實踐教學(xué)方面投入了大量的人力、物力、財力對學(xué)生進行工程實踐訓(xùn)練，注重開啟學(xué)生探索創(chuàng)新、科學(xué)思維、實踐能力、創(chuàng)新能力。把實踐教學(xué)納入到人才培養(yǎng)目標(biāo)中，并且在培養(yǎng)計劃總學(xué)時壓縮的前提下保證實踐教學(xué)時間不縮短。

1.2 改革基本思路

以觀念改革為先導(dǎo)、體制改革為重點、制度改革為保障、教學(xué)改革為核心，圍繞學(xué)校本科培養(yǎng)目標(biāo)，全方位進行探索與改革。在深刻分析了新時期的工程訓(xùn)練特點和作用后，提出了基礎(chǔ)工程訓(xùn)練的現(xiàn)實意義：“重新激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，轉(zhuǎn)變學(xué)生思維觀念，建立工學(xué)系統(tǒng)方法，初步培養(yǎng)工程意識”，樹立“嚴(yán)肅紀(jì)律，確保安全；注重內(nèi)容，加強觀念；開拓創(chuàng)新，勇于實踐”的行為準(zhǔn)則。確定“大工程背景、多層次教學(xué)、全方位培養(yǎng)”的基地建設(shè)和教學(xué)改革方向。實現(xiàn)六個轉(zhuǎn)變：（1）由單一強調(diào)動手能力培養(yǎng)向全面素質(zhì)教育培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變；（2）由傳統(tǒng)加工技術(shù)和技能訓(xùn)練向綜合性先進制造技術(shù)方向的轉(zhuǎn)變；（3）由單機訓(xùn)練向?qū)崿F(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)條件下的綜合訓(xùn)練方向的轉(zhuǎn)變；（4）由傳統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練向?qū)崿F(xiàn)完整工程過程的創(chuàng)新實踐教學(xué)方向轉(zhuǎn)變；（5）由本科教學(xué)逐步向以教學(xué)為主，產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變；（6）由自成一體、封閉式發(fā)展向帶動省內(nèi)高校共同發(fā)展，具有示范作用的方向轉(zhuǎn)變。

不斷發(fā)展和創(chuàng)新教學(xué)手段與方法，突出特色，提升教學(xué)水平和檔次。加強綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)涵建設(shè)改革，在基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中引入綜合性內(nèi)容和項目，把競賽機制納入常規(guī)教學(xué)中。突出產(chǎn)學(xué)研一體化特色，加大中心開放力度，吸引教師的科研，擴大對外服務(wù)，將最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，加強實踐技術(shù)支撐隊伍建設(shè)，促進中心可持續(xù)發(fā)展。

2 工程實踐創(chuàng)新的措施

工程訓(xùn)練中心最突出的教學(xué)改革成果就是將競賽機制引入常規(guī)教學(xué)而形成的機器人設(shè)計制作對抗賽。機器人設(shè)計制作對抗賽，是在基礎(chǔ)工程訓(xùn)練過程中開展的一項旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)工程意識、激發(fā)創(chuàng)造熱情的教學(xué)活動。自2001年啟動，迄今已成功連續(xù)舉辦了十幾屆。此項活動的開展，從根本上改變了學(xué)習(xí)主體，培養(yǎng)了同學(xué)們團結(jié)協(xié)作、組織協(xié)調(diào)等能力，有效激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，在帶給學(xué)生成功喜悅的同時，消除了創(chuàng)造發(fā)明的神秘感，從而樹立起學(xué)好專業(yè)知識的信心。同時，機器人設(shè)計制作對抗賽活動的開展，也促使廣大教師有了危機感和緊迫感，從真正意義上建立起了終生學(xué)習(xí)的自我激發(fā)機制。

培養(yǎng)大批基礎(chǔ)寬厚、素質(zhì)高和創(chuàng)新能力強的復(fù)合型人才，是21世紀(jì)高校的教學(xué)目標(biāo)與重要任務(wù)。為了這一目標(biāo)，工程訓(xùn)練中心舉辦了轟轟烈烈連續(xù)十幾屆的機器人設(shè)計制作對抗賽。回想起工程訓(xùn)練中的風(fēng)風(fēng)雨雨，注重啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，并為其成為創(chuàng)新型人才創(chuàng)造有利條件。經(jīng)我院和兄弟院校的專家評定，十幾次大賽都是成功的、圓滿的。

根據(jù)我院金工系列課程的發(fā)展，工程訓(xùn)練中心逐年加大改革力度。例如，機械設(shè)計及自動化等專業(yè)的創(chuàng)新設(shè)計制作。通過這種教學(xué)手段，我們在教學(xué)過程中有效地調(diào)動和發(fā)揮教師與學(xué)生兩方面的積極性，注重突出學(xué)生的主體地位，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與探索精神，提供在各項活動中學(xué)生顯示自己聰明才智的機會和途徑，萌發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維，增強其自身的內(nèi)動力。

與傳統(tǒng)實習(xí)相比，一是參賽形式多樣化，參加對抗賽的班級代表隊指定題目（遙控?fù)烨蜍嚒⑦b控高處摘球車、遙控干擾車等），這種制度有效地調(diào)動各班級之間競爭氣氛和高漲的學(xué)習(xí)積極性；每班除了兩個比賽隊，又從其他創(chuàng)意比賽隊中推薦兩個隊參加評委的答辯，并制作出電子講稿，這樣有效的調(diào)動了非比賽隊學(xué)生的設(shè)計制作熱情，使得每個班級的學(xué)生都不會松懈，而奮力拼搏。二是比賽的準(zhǔn)備工作比較充分，各代理班主任多次開會、協(xié)商，定出計劃，與相關(guān)人員多次協(xié)調(diào)，做好配合工作，并明確責(zé)任；制定出教學(xué)日歷，貫穿出一條系統(tǒng)的教學(xué)思想。三是各級領(lǐng)導(dǎo)、老師、學(xué)生重視這次創(chuàng)新設(shè)計制作，從緒論課開始，給學(xué)生布置任務(wù)，壓擔(dān)子，強調(diào)這次制作規(guī)格較高，要邀請院領(lǐng)導(dǎo)和兄弟院校專家當(dāng)評委，老師們實習(xí)前，已意識到這次設(shè)計制作關(guān)系到工程訓(xùn)練中心的榮譽和未來的發(fā)展，在6周中多次加班（從8：00—22：00），任勞任怨，不計報酬，一切為設(shè)計和制作讓路；各級領(lǐng)導(dǎo)積極參與 ，有力的保證了經(jīng)費和提供便利條件；學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情空前高漲，以前多是老師催著學(xué)，現(xiàn)在追著老師要學(xué)，要求加班，到22：00還趕不走。通過這種教學(xué)改革，較好滿足了制定的教學(xué)目標(biāo)。不足之處是學(xué)院需投入大量的經(jīng)費，準(zhǔn)備各式各樣的材料；實習(xí)教師要增加大量的工作量，做好知識和教學(xué)的準(zhǔn)備；教學(xué)的組織和管理工作難度較大，管理人員嚴(yán)重短缺，材料浪費和工具損壞控制較難。

3 工程實踐創(chuàng)新的效果

機器人設(shè)計制作的過程和機器人對抗賽的情景印象深刻令大家難忘。每年的實習(xí)形式從一開始，就吸引老師和學(xué)生們的注意力。學(xué)生普遍反映，創(chuàng)新設(shè)計制作要求親手設(shè)計和制作、自己制作電子講稿介紹作品，具有知識面廣、綜合性強、實踐性強的特點，培訓(xùn)內(nèi)容包容了機電產(chǎn)品制造過程中的各個環(huán)節(jié)，感到了未有的壓力，同時更多的是動力，這些一下子吸引住大家，勾起大家的興趣，認(rèn)為這是鍛煉自己和驗證自己能力的好機會。實習(xí)結(jié)束后，老師和學(xué)生都認(rèn)為這次實習(xí)的學(xué)習(xí)效果好、收獲很大，對自己的專業(yè)更加了解和喜愛，提高了基本工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。學(xué)生強烈表達出中心今后要多舉行幾次創(chuàng)新設(shè)計制作大賽，他們一定積極參與，從而增加走向工作崗位的“就業(yè)力”。

在6周的工程訓(xùn)練教學(xué)中，大家統(tǒng)一思想，認(rèn)識到教學(xué)的對象是人，是認(rèn)知能力強、思想更新快的青年，教師在充分熟悉教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合工作對象的特點有針對性的施教。（1）更新教學(xué)思想，縮短與現(xiàn)代教學(xué)的差異。每個學(xué)生對課程的需求和期望各不相同，老師首先了解他們的需求與期望，并以此作為切入口，從實質(zhì)上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，第一節(jié)的緒論課顯得尤為重要。緒論是對課程的整體介紹，也是師生溝通的良機，可以留出時間讓學(xué)生談?wù)剬C械及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的了解、想通過該課程的學(xué)習(xí)得到那些收獲等。第一次溝通的成功，能為今后教學(xué)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。（2）充分利用現(xiàn)有的實踐條件，為學(xué)生建立完整的課程體系。實習(xí)期間通過參觀和講解，讓學(xué)生了解產(chǎn)品從設(shè)計制造到出廠銷售直至投入使用的全過程。通過這次親自設(shè)計制作，讓他們對機械制造業(yè)有一個全面的了解。（3）采用CAI技術(shù)，增大知識容量。CAI豐富多彩的圖、文、聲、像和動畫效果大大提高了課堂教學(xué)的效果，緩解了教學(xué)內(nèi)容增加、課時減少的矛盾，能夠很好地為學(xué)生所接受。（4）擴大課堂討論的規(guī)模，鞏固學(xué)習(xí)成果。現(xiàn)在的青年學(xué)生有思想、做事有自己的方法，反映到專業(yè)問題的解決上也很有新意。在課堂上提出一些與教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系緊密的問題進行討論，例如，機器人設(shè)計與制作的具體問題，學(xué)生往往顯得十分活躍。對像機械制造這類內(nèi)容較為枯燥的課程，教師只有在日常的課堂教學(xué)與生活中注重教學(xué)方法，加強對學(xué)生的引導(dǎo)，才能讓學(xué)生從思想深處真正地接受它，積極投身到機械制造知識的學(xué)習(xí)與研究中。2005年的本科教學(xué)水平評估中，學(xué)校將中心確定為教學(xué)亮點建設(shè)。2007年中心被評為省級實驗教學(xué)示范中心。

4 結(jié)語

機器人設(shè)計制作對抗賽是我們在教學(xué)中的一個重要組成部分，更是我們將競賽機制引入常規(guī)教學(xué)的一大創(chuàng)舉。這種方式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時培養(yǎng)鍛煉了學(xué)生的綜合能力和工程素質(zhì)，在教學(xué)中取得了極大地成功。其最根本的出發(fā)點就是最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，建立學(xué)生戰(zhàn)勝困難、超越自我的信心和勇氣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。多年來的努力，不僅讓學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力得到顯著提高，而且讓學(xué)生有了成功的喜悅和成就感。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]