機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)改革研究探討

摘要：機(jī)器人技術(shù)課程是電子信息工程專業(yè)本科生的一門專業(yè)課程，是一門涵蓋硬件及軟件知識(shí)的綜合性課程，對(duì)于學(xué)生今后從事機(jī)器人開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)具有相當(dāng)重要的作用。針對(duì)機(jī)器人技術(shù)課程內(nèi)容的難易程度、教學(xué)方法的靈活性兩方面問(wèn)題，本文在教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法改革上提出了對(duì)應(yīng)的改革措施，以期能激發(fā)學(xué)生在該門課程上的學(xué)習(xí)熱情及獲得理想的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人技術(shù);電子信息工程;教學(xué)方法

機(jī)器人技術(shù)作為人工智能的重要研究方向之一，逐漸引起世界各國(guó)的關(guān)注與重視。機(jī)器人技術(shù)涉及電子、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等諸多學(xué)科。同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)課程涉及的內(nèi)容也比較廣泛，如傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、軟件編程技術(shù)等內(nèi)容。伴隨著電子技術(shù)的日新月異，傳統(tǒng)的機(jī)器人技術(shù)課程內(nèi)容及教學(xué)方法難以滿足當(dāng)前時(shí)代對(duì)電子信息技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)要求。因此，適合電子信息工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)及能力培養(yǎng)的《機(jī)器人技術(shù)》課程，亟待進(jìn)行教學(xué)改革。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

機(jī)器人技術(shù)作為一門綜合性的專業(yè)課程，不能將其簡(jiǎn)單作為一門普通課程來(lái)教學(xué)，因?yàn)樗w了電子線路設(shè)計(jì)、軟件編程及機(jī)械傳動(dòng)等學(xué)科的內(nèi)容[12]。

目前部分高校在機(jī)器人技術(shù)課程的教學(xué)上，主要采取教師講授的方式為主，并且實(shí)踐課時(shí)在整個(gè)課程的教學(xué)比重中相對(duì)較低。該門課程要求學(xué)生掌握的理論知識(shí)范圍較廣，且內(nèi)容有一定的深度和廣度。如果純粹從講授理論的角度去進(jìn)行這門課程的教學(xué)，學(xué)生普遍都難以理解;教師在講授課程時(shí)收到的效果也不佳。這就需要在制訂教學(xué)計(jì)劃的時(shí)候，從教師及學(xué)生雙方角度去制訂一個(gè)科學(xué)合理的方案。一方面，教師既要保質(zhì)保量地完成該門課程的教學(xué)任務(wù)，達(dá)到既定的教學(xué)目標(biāo)及效果;與此同時(shí)，學(xué)生也能從這門課程的學(xué)習(xí)中，提升自身的硬件及軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。

機(jī)器人技術(shù)不能僅僅停留在理論層次上，更重要的是要讓學(xué)生通過(guò)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，能充分理解機(jī)器人的工作原理并能編程以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制。對(duì)于一些有興趣且基礎(chǔ)較好的學(xué)生，教師可在課余時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生在已有的實(shí)踐用的機(jī)器人基礎(chǔ)之上，自己動(dòng)手制作機(jī)器人樣品，這對(duì)于提升教學(xué)效果及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與能力是大有裨益的。

2 課程內(nèi)容和教學(xué)方法改革

2.1 課程內(nèi)容的改革

從目前市面上已有的機(jī)器人技術(shù)教材來(lái)看，主要是國(guó)內(nèi)相關(guān)專家編寫(xiě)的教材。這類教材往往不能涵蓋所有高校的機(jī)器人技術(shù)課程的教學(xué)要求，因?yàn)椴煌咝５膶W(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)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(guān)專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，選擇的教材內(nèi)容不能太難，太難了學(xué)生難以掌握相關(guān)理論且教師講授時(shí)課時(shí)可能也不夠，否則更無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果;教材內(nèi)容也不能太簡(jiǎn)單，過(guò)于簡(jiǎn)單讓學(xué)生無(wú)法掌握所需的專業(yè)內(nèi)容，這對(duì)于學(xué)生今后從事相關(guān)的工作無(wú)法提供有效的專業(yè)技術(shù)支撐。

機(jī)器人技術(shù)課程作為一門綜合實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課程，需要在理論與實(shí)踐課程的設(shè)置上進(jìn)行科學(xué)合理的安排。某些開(kāi)設(shè)該門課程的高校，在工科課程的理論與實(shí)踐的設(shè)置上，往往比較單一化，喜歡搞一刀切，如理論與實(shí)踐課程課時(shí)設(shè)置為7∶3或6∶4。從本質(zhì)上來(lái)講，工科類專業(yè)的實(shí)踐性普遍都較強(qiáng)，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(shí)踐課時(shí)比例。應(yīng)當(dāng)從機(jī)器人技術(shù)這門課程的特點(diǎn)、相關(guān)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)及基礎(chǔ)等方面綜合考慮，設(shè)置一個(gè)合理的比例。

2.2 教學(xué)方法的改革

傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)往往通過(guò)課堂教學(xué)的方式展開(kāi)。隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，教師也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展機(jī)器人技術(shù)的教學(xué)及輔導(dǎo)活動(dòng)。例如：建立機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)網(wǎng)站，把該門課程的教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、上課的課件、習(xí)題與答案、教學(xué)項(xiàng)目等電子材料掛到網(wǎng)上，供學(xué)生課余學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

此外，教師還可以邀請(qǐng)相關(guān)機(jī)器人研究的專家學(xué)者在校內(nèi)舉辦機(jī)器人開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)方面的講座，提升學(xué)生的科研素養(yǎng)與專業(yè)知識(shí)。與此同時(shí)，教師也可以在校內(nèi)定期舉辦機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，讓學(xué)生通過(guò)競(jìng)賽活動(dòng)來(lái)檢驗(yàn)所學(xué)的理論知識(shí)，同時(shí)也有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

機(jī)器人技術(shù)課程專業(yè)性較強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容比較難且抽象，學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)時(shí)候普遍感覺(jué)難學(xué)，因此可能會(huì)出現(xiàn)厭學(xué)的情緒。教師可考慮課堂教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)相結(jié)合，一方面通過(guò)教師講解專業(yè)理論知識(shí)，另一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)一些比較抽象、教材難以詮釋的理論進(jìn)行補(bǔ)充性學(xué)習(xí)，如輪式機(jī)器人在通過(guò)一個(gè)135°的轉(zhuǎn)彎，教材上往往首先通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方式來(lái)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人左右輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，接著通過(guò)軟件編程對(duì)之前的數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行軟件控制機(jī)器人舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上的光電傳感器或灰度傳感器，應(yīng)用其感應(yīng)光線明暗的原理也可同樣實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作相同的轉(zhuǎn)彎。這不僅降低了學(xué)生對(duì)復(fù)雜數(shù)學(xué)理論的掌握要求，同時(shí)也相對(duì)更容易實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)機(jī)器人技術(shù)的課程教學(xué)，本文從教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行了改革研究探討。教材選擇及理論與實(shí)踐內(nèi)容設(shè)置比較需從本專業(yè)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)出發(fā)，教學(xué)方法可結(jié)合網(wǎng)絡(luò)及競(jìng)賽活動(dòng)開(kāi)展，可更好地激發(fā)學(xué)生在本課程的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，收到較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張武翔，徐坤.機(jī)器人學(xué)課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2019，36（04）：6869.

[2]曹陽(yáng)，孫松麗.應(yīng)用型本科機(jī)器人工程專業(yè)課程體系改革與探索[J].高教學(xué)刊，2019（12）：4143.

課題：長(zhǎng)沙師范學(xué)院院級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目（P2016014）;長(zhǎng)沙師范學(xué)院院級(jí)科研項(xiàng)目（2019XJZK12）

作者簡(jiǎn)介：董胡（1982—），男，漢族，湖北黃岡人，碩士，副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)器人技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、信號(hào)處理等。