《“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验工程设计【摘 要】改革传统的以验证性实验内容为主的实验教学形式，逐步向综合性、设计性、探究性和自主理论性实验转变，建立创新性理论教学平台，使学生实验技能得到全面有效的训练和提升，分阶段、循序渐进地培养理论联络实际的动手才能，在不断的理论进程中逐步建立创新意识，进步综合才能和专业素质，将工程设计理念和过程融入到相关课程的理论教学中去，是探究硬件课程实验教学改革与理论方法的重要途径。【关键词】：p 】：】机器人；理论教学；教学改革；创新意识一、引言创新性理论教学平台是大学生工程教育和创新教育中将知识、技能、才能、素质和创新融为一体的高层次的综合性教学平臺
2、。创新平台多以机器人技术为主，因为机器人是一种典型地交融了材料、机械、电子以及计算机技术、传感技术、可编程控制和人工智能等先进技术的一体化系统1，是人类创新才能和创新成果的载体，是永无止境的研究课题，是目前世界各国高校和研究机构进展教学研究与工程训练的理想实验平台。因此，机器人教育为创新教育提供了广阔的空间2。“机器人控制”课程是一门既表达了现代信息技术与机械传动技术、软件技术与硬件技术相结合，又可以使学生综合运用知识和技能，得到跨学科综合才能培养的理论性选修课程，它既是计算机科学与技术专业和通用技术相关课程的教学基地，也是机器人技术研究人才、面向中小学教学的师范生相关模块课程与指导机器人设计
3、竞赛的培养基地，更是发挥每个学生特长和挖掘其潜能，培养高素质创造型人才，并使学生在将理论付诸理论的过程中构建广域的工科知识的理论基地3。为了改变传统的实验教学形式和理论方法，充分利用现有的实验设备和理论条件，进一步加大培养学生系统设计才能的力度，通过本校“机器人控制课程实验教学内容改革与创新实验工程设计”实验教学改革工程的研究与施行，在整合与精简原有实验工程和实验内容的根底上，设计与设置面向不同层次学生需求的实验工程和实验内容，增加综合设计性实验工程，增设创新性自主理论工程，进一步完善教学大纲、考核标准等课程资料，重新编写实验教学大纲、实验指导手册等实验教学资料，并逐步探究合适本校学生特点的创
4、新实验教学规律及其可行性。二、工程研究与施行情况理论性教学的核心任务是培养学生具有创造性思维和综合理论才能，根据“标准课程大纲，改革教学形式，加强理论环节，加大自主力度”的探究思想，围绕“以机器人教学和实验技术为平台，以进步学生理论创新才能为主线，以培养社会需求的技术人才为目的”的教育理念，重点突出理论教学与才能培养相结合，科学新技术与工程理论应用相结合4，探究出通过理论来培养与进步学生的四大才能工程根底知识、个人才能、人际团队才能和工程系统才能5和创新意识、综合素质的新途径。经过深化研究和不断探究，该课程开场对以下几个方面的实验教学内容进展逐步改革和初步尝试，获得一定的成效。一 课堂教学方面
5、重新修订教学大纲：将相关硬件课程的教学内容和教学资进展互相浸透与优化整合，重新修订并标准了教学大纲。通过在不同年级学生的不同理论教学中进展尝试，从某种程度上讲，丰富了学生的学习方法和理论手段，进步了学生的学习兴趣和设计才能，促进了学生学习与理论的自主性和主动性。调整或更新授课内容：以机器人创新性理论教学平台为载体，结合不同专业、不同阶段和不同层次的学生特点，自编了一套教学课件和一系列从入门递进到理论的电子版实验教材，并向学生提供相应的课堂教学、工程训练和设计范例等阅读材料与学习参考资料。 以学生为中心的讲授方式：除课堂讲授之外，利用多媒体教学设备、网络资或电子资料等形式，尽可能多地向学生提供背
6、景材料和设计案例，以供学生根据需要随时选用；组织学生就某个主题进展资料搜集，分组讨论并进展点评；建立学习和实验小组，针对选定的选做实验或课程设计主题，分别进展资料阅读、参考借鉴或自学相关知识，在付诸理论的同时，开展组内和组间讨论活动，在互帮互学、团结协作的气氛下自行解答实际问题；阶段性地对共性问题进展讲解和演示；鼓励市场调研、成果借鉴等社会理论活动，以添补知识、增长阅历和积累经历，等等。注重交流与沟通：通过聊天、邮件、短信、微信、提问、答疑、质疑、抽查和指导等形式，鼓励和催促等手段，加强师生之间、学生之间的互动、交流和沟通，帮助学生解决实际问题，提倡独立考虑，敢于提出问题并寻求答案，为理论教学
7、开拓无纸化的第二课堂，使得才能较强的学生的创新潜能得以充分发挥，更好地开展其个性和特长6。二 实验教学方面新编实验教学大纲：根据不同阶段和层面的实验与理论要求，指定了根底训练性实验工程及其选做实验内容，使学生既可以验证和理解课程知识点和实验目的，又可以掌握必需的实验方法和实验手段，同时具备一定的实验技能；增强了综合设计性实验及其选做实验，使学生可以加强实验技术和方法的合理综合，实现实验教学体系既具有根底性、系统性，又具有层次性、递进性和穿插性，可以融会贯穿相关实验、相关知识、相关课程之间的关联和内涵，进而可以完成综合性的实验设计，明确与形成一整套实验过程和设计流程，同时在实验过程中逐步积累实际
8、经历；加大了自主设计性理论工程的设计要求和施行力度，为实现自己的设想、个性化设计乃至创造、创新夯实根底。整合与更新实验教学内容：为了满足课程实验需要，适应不同层次和选课目的学生学习与理论的实验需求，本课程将所有实验工程的教学内容分为以下三个层面。根底实验工程：设置了2个单片机应用系统设计仿真实验和16个选做实验工程；6个基于单片机的机器人根底训练性实验，每个实验又分别提供了4个选做实验工程及其根本要求。针对这些简单易上手、具有一定代表性、锻炼根本实验技能的根底性实验工程，在带着学生演示完成假设干个实验的操作过程和掌握实验方法的前提下，要求每名学生均能逐个独立完成其他根底实验工程，并自主选择性地
9、完成指定数量的选做实验。综合实验工程：在综合运用根底实验内容的根底上，设置了3个机器人综合设计性实验，在带着学生演示完成其中1个实验过程的前提下，要求每名学生在老师的全程指导下自主、独立地完成其他两个实验工程；每个实验也分别提供了4个选做性实验工程及其根本要求，并要求每组学生自主选择性地完成指定数量的选做实验。自主理论性创新性实验工程：在掌握了根底实验内容和完成了综合实验工程的根底上，在阅读参考了所提供的设计实例的启发引导下，每个实验小组从给出的25个自主理论工程参考题目含根本设计要求中任选1个作为课程设计题目，或根据个人兴趣爱好自拟1个理论题目及其设计内容与任课老师讨论后认可。在提供良好的理
10、论环境和全开放的实验条件及老师的全程指导下，要求每个实验小组自主、独立地完成课程设计。新编实验指导手册电子版，自行研制实验教学装置：由于实验设备和配套软件的更新换代，原有的实验指导和实验教具已不能满足目前的实验需求。因此，针对该课程的所有指定实验，以多个独立电子文档的方式，分别新编了相应的实验指导手册，并搭建了假设干个机器人实验教具，以便于学生使用、查阅和参考；与此同时，利用学生科研工程和毕业设计由学生自主研制了一套机器人主控板实验教学装置，并利用该主控板制作了一套可燃气体报警灭火机器人教具，目前该装置正在进一步改良与完善中，准备投入实际教学使用。丰富实验方式和理论手段：采用自主式、合作式、探
11、究式和開放式的实验方法，以老师为主导，以学生为主体，探究建立一套“实验过程阶段化、实验工程层次化、实验内容模块化、实验手段多元化”的实验实训体系7。根底实验以讲解、演示和模拟为主，侧重实验方法的传授和操作技能的训练；综合实验以实验设计和经历积累为主，鼓励学生带着问题去独立完成实验并自行解决实际问题，强调所学知识之间的综合性、关联性及其融会贯穿与灵敏运用；自主理论那么强调综合才能和创新意识的培养与进步，主要利用的是开放实验室所提供的各种实验条件和可用资，在表达团队协作的理论过程中，擅长发现问题，勇于直面困难，敢于改造创新，营造良好的合适自身专业开展方向但不失个性表现的理论环境。三课程设计方面在加
12、强工程理论教学环节和创造良好的实验理论环境的同时，在标准的教学大纲和实验大纲的指导下，在基于开放性的实验资包括场地、设备、材料、人员等的支撑下，通过全开放的自主理论性课程设计，使学生可以将理论上的或奇思遐想的或尚未实现有待改良的合理设计融入到自己的设计作品中去，既理解了国内外科技开展前沿，增长了见识，扩宽了知识面，又拓展了学习方法和理论手段，进步了实验设计才能，激发了改造创新热情，从而到达培养和进步学生的现代专业技能、实际动手才能和多方位的适应才能以及综合素质的理论教学目的8。四考试改革方面考试作为教学评价的重要手段，对老师教学和学生学习具有重要的导向作用9。针对以技能训练和自主理论为主的本课
13、程，改变了传统的理论课闭卷考试方式，制订了综合考评成绩的课程考核标准：总成绩由“平时成绩+实验和理论情况+设计作品+课程总结报告”等成绩构成，加大了过程考核力度。其中，平时成绩占总成绩20，包括出勤率和选做实验成绩等；实验和理论情况占总成绩30，包括实验和理论过程中的工作态度、参与情况、自主独立性、小组合作性、组间互助性、现场抽查和质疑情况、开放实验和自主学习情况等；设计作品占总成绩30，包括课程设计总体设计方案、是否自拟题目及设计内容的改造创新程度、硬件设计样品实物演示含视频、程序设计资料和个别小组辩论情况等；课程总结报告占总成绩20，包括以论文格式要求填写的课程设计内容的详细说明和个人总结
14、等。五科研训练方面为了延续学生的自主理论过程，进一步进步工程理论才能，激发自主创新精神，以学生科研创新工程意愿和兴趣爱好为契机，指导了大学生创新工程、实验室开放基金工程、师范生理论技能实训专业实习和本科生毕业设计论文，组织和引导学生积极参加或参与创新创业、电子设计竞赛、机器人设计大赛等多种形式的社会理论活动，锻炼和提升学生的科学研究才能，做到实验教学与科研理论相结合，专业知识学习与科研才能提升相统一10，使学生可以将所学得的知识、所掌握的技能应用于实际，进展合理运用与充分发挥，获得了一些理论效果和研究成果，同时极大地调动了低年级学生钻研知识、深化探究、进步自身才能、参加和体验科研经历的积极性与
15、主动性。三、结语培养具有创新精神和综合素质的实用型专业人才，是新时期创新教育的首要任务，也对理论教学提出了更高要求。为学生在校期间的各个阶段安排科学的、合理的、充实的理论内容，设计合适学生特点的各项理论活动，是我们重要的教学工作之一11。总结近年来的理论教学经历和体会，构建创新理论平台，引进创新评价机制，把学生的积极性、主动性、创造性充分发挥出来，从而使学生的创新精神和理论才能培养的目的真正能落到实处。首都师范大学信息工程学院，北京100048【参考文献】：p 】：1韩建海，刘延斌，库祥臣.“机器人学”课程教学改革与理论J.中国电力教育，208：81-82，97.2李春华，崔世钢，郑桐，等.开展机器人教育培养综合型创新人才的研究与理论J.天津工程师范学院学报，205，154：61-63.3黄文恺，陈虹.机器人创新性教学平台的理论与探究J.今日科苑，20225：131-131.4李彦林，郭建新，胡蓉.工程训练课程体系中机器人模块教学改革J.实验科学与技术，2022，85： 132-134.5贺利乐，郑建校.以机器人教学和实验平台为载体培养大学生理论创新才能J.装备制造技术，209：286-288.6王军，李明.面向机器人工程对象的“创新研究型实验”课程建立J.实验室研究与探究，20，326：279-282.7胡水星，李勇，.面向师范生专业才能培养的老师教育实
