基于慧魚機(jī)器人的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革研究

黃志誠 劉莉婭 黎澤倫

摘要：針對(duì)目前高校機(jī)電類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，將慧魚機(jī)器人模型引入課堂并對(duì)慧魚機(jī)器人的機(jī)電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)化拓展。通過將慧魚模型實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、科研、競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合，吸引更多學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，形成真正的“開放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：慧魚機(jī)器人；機(jī)電創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；開放式

一、 引言

近年來，針對(duì)大學(xué)生的創(chuàng)新教育，國內(nèi)許多高校都配備了不同型號(hào)的教學(xué)機(jī)器人，并已投入使用。其中慧魚機(jī)器人組合模型因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)廣泛用于機(jī)械類課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。但在教學(xué)過程中，存在偏重理論知識(shí)的傳授而輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)的問題。所以對(duì)基于慧魚機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有進(jìn)一步探索的必要。

二、 慧魚機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施方案

1. 與教學(xué)結(jié)合

慧魚機(jī)器人模型模塊化，簡(jiǎn)單直觀，對(duì)幫助學(xué)生吸收消化課堂知識(shí)有很大的助力。在課堂上可以引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)性，對(duì)于同一個(gè)問題提出多種方案，然后逐一討論，實(shí)現(xiàn)教學(xué)向“學(xué)生為主型”轉(zhuǎn)變。而實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可將自己的方案通過慧魚機(jī)器人創(chuàng)意組合模型來實(shí)現(xiàn)，這在鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，又培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

2. 與實(shí)踐相結(jié)合

在機(jī)電類課程實(shí)踐中引入慧魚機(jī)器人的創(chuàng)意組合模型，可以給學(xué)生最大的想象空間去擬定實(shí)踐方案并付諸實(shí)施，最后通過答辯來檢查實(shí)踐效果。過去，由于時(shí)間的原因，有些科目的課程設(shè)計(jì)很難高效、圓滿的完成。以“機(jī)電一體化技術(shù)”課程設(shè)計(jì)為例，現(xiàn)在可以讓學(xué)生利用慧魚工業(yè)機(jī)器人、慧魚移動(dòng)機(jī)器人、傳感器和電動(dòng)機(jī)等慧魚工具進(jìn)行機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這些可以克服以往機(jī)電類課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中的枯燥和乏味，提高學(xué)生參與的積極性。

3. 與科研和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）相結(jié)合

要真正、完全地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，僅靠教學(xué)與實(shí)踐等的改革還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要在學(xué)生中營(yíng)造創(chuàng)新實(shí)踐氛圍和提供創(chuàng)新實(shí)踐機(jī)會(huì)，以點(diǎn)帶面，從而全面提高學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。教師可以結(jié)合自己的科研項(xiàng)目，將其拆分成一個(gè)個(gè)小的項(xiàng)目點(diǎn)，組建相應(yīng)的學(xué)生課題組，依托機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，老師負(fù)責(zé)指導(dǎo)。項(xiàng)目?jī)?nèi)容也可以作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生處理較大研究型課題的能力，又培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4. 與科技競(jìng)賽相結(jié)合

各高校每年3月份在全校范圍內(nèi)舉行創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，科技競(jìng)賽作為機(jī)電類實(shí)踐課程的一部分，擁有實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)同樣的學(xué)分。學(xué)生在慧魚機(jī)器人的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步拓展其他類型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，自行設(shè)計(jì)其他類型的機(jī)器人或開展其他的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生以自由組隊(duì)的形式參賽，每支參賽隊(duì)伍4-6人，高校對(duì)每支參賽隊(duì)伍給予一定的資金資助。5月份，學(xué)生提交創(chuàng)新作品，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)答辯。由專業(yè)教師組成評(píng)審組，對(duì)學(xué)生制作的創(chuàng)新作品和答辯情況進(jìn)行綜合評(píng)分，分為合格與不合格。在合格的學(xué)生創(chuàng)新作品中，評(píng)審出一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)，頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書，并給予一定的資金獎(jiǎng)勵(lì)。優(yōu)秀小組可以代表學(xué)校參加省級(jí)和國家級(jí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽。

三、 慧魚機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂實(shí)施效果

在慧魚模型進(jìn)入了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課堂后，首先對(duì)機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)改革，前期吸收了機(jī)械設(shè)計(jì)、電子工程和自動(dòng)化專業(yè)600人左右的學(xué)生進(jìn)入機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。后期向其他理工類學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課堂改革，吸引了很多的學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，形成真正的“開放式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并定期舉行創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，開始在全校范圍內(nèi)開始推廣。全校形成一種以創(chuàng)新為理念的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)潮，學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的積極性、能動(dòng)性、創(chuàng)造性和合作精神都有了顯著的增強(qiáng)。自實(shí)施機(jī)電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以來，已盡量將慧魚機(jī)器人運(yùn)用到各門課程當(dāng)中，以及一系列相關(guān)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和科學(xué)競(jìng)賽，從老師和學(xué)生的反映來看比較成功的。每一次的慧魚機(jī)器人的科技創(chuàng)新大賽總能在全院掀起一陣創(chuàng)新熱潮，不僅吸引機(jī)電系的學(xué)生，還吸引了其他系學(xué)生。同時(shí)在競(jìng)賽中，團(tuán)隊(duì)間的合作培養(yǎng)了學(xué)生的集體精神。

四、 結(jié)語

通過改革現(xiàn)有的機(jī)電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，創(chuàng)建了開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，建設(shè)了開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過將慧魚模型實(shí)驗(yàn)與課堂教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、科研、競(jìng)賽和畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。慧魚機(jī)器人的引進(jìn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來很多便利和趣味性，課堂實(shí)驗(yàn)不再枯燥乏味，學(xué)生積極參與配合，主動(dòng)地將創(chuàng)新思維注入實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，極大地提高了創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。很多高校紛紛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革后，都已初步成效。學(xué)生的創(chuàng)新想法得到支持并且可以實(shí)施在實(shí)驗(yàn)中，積極自主性不斷增強(qiáng)，動(dòng)手能力獨(dú)立分析能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力也都有了顯著提升。

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作者簡(jiǎn)介：

黃志誠，劉莉婭，江西省景德鎮(zhèn)市，景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，機(jī)械電子工程學(xué)院；

黎澤倫，重慶市，重慶科技學(xué)院，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院。