“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计

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1、“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计“机器人控制”课程实验教学内容改革与创新实验项目设计一、引言创新性实践教学平台是大学生工程教育和创新教育中将知识、技能、能力、素质和创新融为一体的高层次的综合性教学平台。创新平台多以机器人技术为主，因为机器人是一种典型地融合了材料、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]，是人类创新能力和创新成果的载体，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行教学研究与工程训练的理想

2、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”课程是一门既体现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，得到跨学科综合能力培养的实践性选修课程，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实践的过程中构建广域的工科知识的实践基地[3]。为了改变传统的实验教学模式和实践方法，充分利用现有的实验设备和实践条件，进一步加大培养学生系统设

3、计能力的力度，通过本校“‘机器人控制’课程实验教学内容改革与创新实验项目设计”实验教学改革项目的研究与实施，在整合与精简原有实验项目和实验内容的基础上，设计与设置面向不同层次学生需求的实验项目和实验内容，增加综合设计性实验项目，增设创新性自主实践项目，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，并逐步探索适合本校学生特点的创新实验教学规律及其可行性。二、项目研究与实施情况实践性教学的核心任务是培养学生具有创造性思维和综合实践能力，根据“规范课程大纲，改革教学模式，加强实践环节，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

4、平台，以提高学生实践创新能力为主线，以培养社会需求的技术人才为目标”的教育理念，重点突出实践教学与能力培养相结合，科学新技术与工程实践应用相结合[4]，探索出通过实践来培养与提高学生的四大能力（工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力[5]）和创新意识、综合素质的新途径。经过深入研究和不断摸索，该课程开始对以下几个方面的实验教学内容进行逐步改革和初步尝试，获得一定的成效。（一）课堂教学方面⑴重新修订教学大纲：将相关硬件课程的教学内容和教学资源进行相互渗透与优化整合，重新修订并规范了教学大纲。通过在不同年级学生的不同实践教学中进行尝试，从某种程度上讲，丰富了学生的学习方

5、法和实践手段，提高了学生的学习兴趣和设计能力，促进了学生学习与实践的自主性和主动性。⑵调整或更新授课内容：以机器人创新性实践教学平台为载体，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实践的电子版实验教材，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。⑶以学生为中心的讲授方式：除课堂讲授之外，①利用多媒体教学设备、网络资源或电子资料等形式，尽可能多地向学生提供背景材料和设计案例，以供学生根据需要随时选用；②组织学生就某个主题进行资料收集，分组讨论并进行点评；③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

6、别进行资料阅读、参考借鉴或自学相关知识，在付诸实践的同时，开展组内和组间探讨活动，在互帮互学、团结协作的氛围下自行解答实际问题；④阶段性地对共性问题进行讲解和演示；⑤鼓励市场调研、成果借鉴等社会实践活动，以添补知识、增长阅历和积累经验，等等。⑷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，鼓励和督促等手段，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，提倡独立思考，敢于提出问题并寻求答案，为实践教学开辟无纸化的第二课堂，使得能力较强的学生的创新潜能得以充分发挥，更好地发展其个性和特长[6]。（二）实验教学方面⑴新编实验教学大纲

7、：根据不同阶段和层面的实验与实践要求，①指定了基础训练性实验项目及其选做实验内容，使学生既可以验证和理解课程知识点和实验目的，又能够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；②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基础性、系统性，又具有层次性、递进性和交叉性，能够融会贯通相关实验、相关知识、相关课程之间的关联和内涵，进而能够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经验；③加大了