机器人创新工程实践教学改革与探索

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1、机器人创新工程实践教学改革与探索摘要：机器人创新工程实践教学旨在培养学生的创新意识和工程实践能力。本文阐述了机器人实践教学的现状及存在的问题、培养目标和教学改革等方面的内容，旨在探索机器人创新工程实践教学体系与教学模式的改革，为机器人实践教学过程中提高学牛的创新意识和工程实践能力献计献策。关键词：机器人教学；实践改革；创新工程中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324(2016)51-0133-02一、传统机器人实践教育的现状及存在的问题1•教学内容跟不上机器人的发展速度。随工业4.0的提出和应用，各国在机器人研发和制造方面投入了大量的精力和物力，机器

2、人产业发展非常迅速，而我们的教学大纲大多数几年都没有什么变化，远远落后于机器人技术的发展。同时教师在授课时基本按照教学大纲执行，对教学内容的更新不多。课程设置的大多还是一些传统基础内容，可能有部分内容已经不再使用，而不能把机器人学科前沿进展和最新成果传授给学生。2.教学环节设置上存在不合理。机器人教育在教学环节上存在不合理，大多数高校在机器人教育方面以理论课为主，实践教学环节不足，教师偏重于对理论课的讲解，缺乏实践动手环节。而实践环节是培养学牛工程实践能力和创新意识的最佳方法，是锻炼学生运用所学的知识分析和解决实际问题等必不可少的重要环节。3•教育?C器人产品缺少规范。目前，

3、市场上生产和出售教育机器人的厂家很多，并且大多都是小企业，没有统一的标准和规范，所以自成体系,互不兼容，系统开放度低，基本上不可能进行二次开发，对学生的学习用处不大。二、机器人创新实践平台的培养目标1.熟练掌握基础知识和灵活应用能力。学生通过机器人创新工程实践，可以深度掌握机械设计和制造技术、电路技术、电子技术、单片机技术、自动控制原理技术等知识以及基本实用电路设计，将所学理论知识灵活应用于机器人创新工程实践。2•专业知识的综合应用能力。机器人是典型的机电一体化产品，机电一体化产品是机械技术和电子技术有机组合所构成的整体，所以，在机器人创新工程实践屮，需要学生按机器人设计功能

4、要求构建相应的机器人机械系统和控制系统，需要学生将所学习的机械原理、机械设计、机械制造技术、电路、数电模电、传感器技术、自动控制原理、单片机、计算机控制技术、机电一体化技术等学科知识进行融合，因此需要培养学牛综合应用多门专业知识的能力。3•培养学生的团队协作精神。机器人技术是一门跨专业、高度综合的新兴学科，其本身的综合性非常强，涉及的学科也很多，如电路技术、数电模电技术、单片机技术、传感器技术、口动控制原理技术、机械制造设计和机电一体化技术等多门学科。在机器人实践教学和设计的过程中，由于受到学生的知识层次和动手能力等方面的限制，所以需要多名同学组成学习小组，发挥团队协作精神、

5、相互配合，才能设计制造出高质量的机器人。小组成员既要分工乂要合作，形成良好的团队，这就是未来社会需要的合作模式。所以说机器人实践教学可以培养学生的团队协作精神。4•分析问题、解决问题和独立思考能力。机器人创新工程实践过程要求学生团队或小组独立完成从车体机械结构设计、控制器设计、传感器应用与检测信息分析和处理、电源管理、控制软件设计与编写、系统安装与调试到最终构建一个完整的机电一体化系统，学生在整个过程中，机器人学习小组需要查阅相关资料、传感器选择与布置、程序编制和调试以及方案论证都要在独立思考状态下进行，通过小组讨论分析问题，最终找到解决问题的方法。三、机器人创新实践平台的构

6、建（一）实践平台硬件建设。我校在工程训练中心构建了大学生实践创新能力的培养平台：机器人创新基地。它是一个培养学生工程实践能力和创新意识的实践基地。该基地以开放性实验室的方式进行管理，是为学生和老师提供不同层次、不同专业的创新活动和科研活动的平台。该平台分为三部分：1.以机械结构创新为主体的机械设计制造平台，该平台重点为机械类学生提供工程实践教学条件，使学生能从低年级就开始参与较简单的机器人创新实践活动，并培养学生的工程实践能力、机械设计制造能力和创新意识。2•以电子创新设计为主体的电子设计制作平台，主要为电子、控制和机械电子类专业的学生提供实践教学条件。该平台以低年级的电子设

7、计制作实践为基础，通过设计制作各种简单控制电路、控制系统提高学生的电子设计制作实践能力，随着实践的深入开展和学生能力的提高，实践内容可以加深，学生可以进行更高层次的设计和制作。3.以机电系统设计制作为主体的机器人设计平台，该平台是由以前两个平台为基础进行综合运用的平台。该平台是一个团队协作的平台，耍求进入的学牛必须通过上面两个平台之一的实践学习但具有一定的基础之后，才可以根据机器人的功能和设计要求组合设计团队，由团队完成机器人的设计、制作全部过程。（-）实践平台“软件”建设受传统教学理念和教学模式的影响