馮敏亮

摘要：針對合肥學(xué)院應(yīng)用型辦學(xué)特點(diǎn)，由于慧魚機(jī)器人良好的拓展性、豐富的知識(shí)性和趣味性，慧魚機(jī)器人已成為很多高校的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教具。通過的初步介紹，旨在進(jìn)一步探討慧魚機(jī)器人在應(yīng)用型高校中更深入的創(chuàng)新實(shí)踐研究。

關(guān)鍵詞：慧魚機(jī)器人；創(chuàng)新實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.12.090

0引言

2010年7月份，國家經(jīng)過長期的深入調(diào)研和分析，頒布了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》該綱要對于高等教育的發(fā)展規(guī)劃明確了高等學(xué)校應(yīng)適應(yīng)就業(yè)市場和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，為國家培養(yǎng)更多的高質(zhì)量、多樣化的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。合肥學(xué)院（以下簡稱我校）是一所在“改革中誕生，開放中成長，創(chuàng)新中發(fā)展”的地方本科院校，堅(jiān)持“地方性、應(yīng)用型、國際化”的辦學(xué)定位，借鑒德國應(yīng)用科學(xué)大學(xué)辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)關(guān)鍵要素，進(jìn)行了系統(tǒng)改革和實(shí)踐，構(gòu)建了具有鮮明特色的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，為區(qū)域發(fā)展培養(yǎng)了大批高素質(zhì)應(yīng)用型人才?；埕~機(jī)器人可以針對不同專業(yè)和不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生開設(shè)有系統(tǒng)、有層次的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立動(dòng)手、分析問題和解決問題的綜合能力培養(yǎng)，以適應(yīng)我校的辦學(xué)定位。

1關(guān)于慧魚機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室

高校實(shí)驗(yàn)室是科學(xué)研究與實(shí)踐分析的基地，是高校培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的搖籃，學(xué)生可以通過一系列與理論學(xué)科相關(guān)的開放性實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生在鞏固理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐操作的完美結(jié)合。源于德國的慧魚創(chuàng)意模型（又稱慧魚機(jī)器人）是一種技術(shù)含量很高的工程技術(shù)類智趣拼裝模型，憑借其專業(yè)涉及面廣、延展兼容性強(qiáng)以及小巧輕便等顯著特點(diǎn)，很早就被引進(jìn)到中國高校的實(shí)驗(yàn)室，通過這些年的發(fā)展，慧魚機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力都具有很明顯的提升作用。而且隨著電子通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代新型科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，慧魚機(jī)器人也必將隨之具有更為廣闊的應(yīng)用空間，依然能夠在高校實(shí)驗(yàn)室課程教學(xué)中具有舉足輕重的作用。

慧魚機(jī)器人大體上可以歸納為以下幾大構(gòu)件：機(jī)械構(gòu)件、電氣構(gòu)件、電子構(gòu)件以及氣動(dòng)構(gòu)件。機(jī)械構(gòu)件主要包含一些硬塑模型如齒輪鏈條、蝸輪蝸桿、導(dǎo)軌連桿等；電氣構(gòu)件主要有小巧型驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)馬達(dá)等；電子構(gòu)件主要有各類電子傳感器、限位開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、智能CPU，PLC控制板等；氣動(dòng)構(gòu)件含一些小型的空氣壓縮機(jī)，用于提供驅(qū)動(dòng)用的氣源。學(xué)生經(jīng)過對相關(guān)課題的理論分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，選取合適的構(gòu)件，并對構(gòu)件進(jìn)行有序的拼裝搭接，采用圖形化的PLC語言或者VB、VC等高級(jí)語言編程寫入控制器中，完成設(shè)計(jì)方案的實(shí)際模型并能夠成功運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐的交叉融合。

2慧魚機(jī)器人在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)中的應(yīng)用

2.1要求學(xué)生在掌握專業(yè)理論知識(shí)的前提下，以慧魚模型為平臺(tái)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力

理論成果要走入社會(huì)，進(jìn)入工廠，必須要經(jīng)得住科學(xué)實(shí)踐的證明和考驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室課程通過其直觀、清晰的教學(xué)方式，有助于學(xué)生提升和鞏固理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和了解。合肥學(xué)院機(jī)械系自從引進(jìn)德國慧魚公司的“慧魚創(chuàng)意組合模型”之后，很快便建立了機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。其主要目的是讓學(xué)生在掌握機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)的前提下，以慧魚模型為平臺(tái)，把已學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)實(shí)踐化、扎實(shí)化，并注入創(chuàng)新活動(dòng)的基本技法，進(jìn)而將創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技法滲透到實(shí)踐活動(dòng)中去。例如先通過理論知識(shí)學(xué)習(xí)機(jī)械自動(dòng)化原理、機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械創(chuàng)新等課程，然后通過慧魚模型在實(shí)踐中使學(xué)生對典型的工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，制造過程有一個(gè)基本的體驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，通過結(jié)合典型產(chǎn)品的制造加工過程，對學(xué)生進(jìn)行基本操作技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，實(shí)踐創(chuàng)新精神和解決問題的能力，并為今后從事制造和設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。在整個(gè)慧魚模型實(shí)踐過程中我們可以了解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)先進(jìn)制造技術(shù)，要求學(xué)生必須具有工程意識(shí)和綜合設(shè)計(jì)能力；熟悉有關(guān)的工程術(shù)語，了解生產(chǎn)中的主要技術(shù)文件及生產(chǎn)組織管理方式；要求學(xué)生具有創(chuàng)新能力，能夠利用慧魚模型進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新實(shí)踐。學(xué)生通過反復(fù)構(gòu)思、反復(fù)設(shè)計(jì)、反復(fù)拆裝，利用一切可行方法進(jìn)行創(chuàng)新，不斷地試錯(cuò)和思維探索，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到不斷的啟發(fā)，創(chuàng)新能力也得到極大的提高，從而更有利于適應(yīng)社會(huì)創(chuàng)新型復(fù)合型人才的需求。

2.2在慧魚模型的平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新

慧魚創(chuàng)意組合模型需要科學(xué)的拼接方式，并具有良好的拓展性，各高校實(shí)驗(yàn)室不斷開發(fā)出了一系列的慧魚工業(yè)模型產(chǎn)品，例如智能物流機(jī)器人，智能拆卸機(jī)器人、智能洗車系統(tǒng)、自由度機(jī)械手、智能硬幣分離系統(tǒng)、包裹翻轉(zhuǎn)機(jī)、智能綜合倉儲(chǔ)加工系統(tǒng)等經(jīng)典模型。它巧妙的利用若干種類的慧魚標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件和良好的兼容性和拓展性，精確、生動(dòng)的模擬了各種復(fù)雜的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備和流水線，這些工業(yè)系統(tǒng)可以用于學(xué)生在大學(xué)期間進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、認(rèn)知實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)生第二課堂等實(shí)踐活動(dòng)，在慧魚模型的平臺(tái)基礎(chǔ)上學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)習(xí)、自主實(shí)踐創(chuàng)新。

2.3通過參加全國機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽使學(xué)生在知識(shí)綜合應(yīng)用能力、工程意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面得到鍛煉

自2004年開始舉辦至今的全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽是國內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)效果顯著的大學(xué)生競賽項(xiàng)目之一。該創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽吸引了包括清華、北大、浙大等一流名校在內(nèi)的全國各大高校喜歡思考和動(dòng)手操作的學(xué)生們積極的投入?yún)⑴c，鍛煉了當(dāng)今學(xué)子們親自動(dòng)手創(chuàng)作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作配合能力和綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，為優(yōu)秀人才的培養(yǎng)提供了廣闊的平臺(tái)。

我校是從2008年開始參加機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，參加比賽近十年，不僅豐富了學(xué)生的課外生活，而且提高了他們的專業(yè)素養(yǎng)，鍛煉了學(xué)生各方面能力。全國機(jī)械創(chuàng)新大賽分為實(shí)物組和慧魚組兩個(gè)組別，分別進(jìn)行選拔，按一定比例進(jìn)入全國總決賽。本屆比賽我校有3件作品參加了全國過機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚組的比賽，其中“高效硬幣分離機(jī)”作品獲得一等獎(jiǎng)，“全能包裝機(jī)”和“硬幣分離專家”獲得二等獎(jiǎng)。實(shí)物組也有3件作品進(jìn)入了參加了安徽省大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽比賽，其中“硬幣清點(diǎn)包裝一體機(jī)”作品獲得安徽省一等獎(jiǎng)，并進(jìn)入全國總決賽獲得了國賽一等獎(jiǎng)。該作品融合了慧魚組“高效硬幣分離機(jī)”和“全能包裝機(jī)”機(jī)械和電子的技術(shù)優(yōu)勢。我校自2007年以來也一直舉辦每年一次的校級(jí)機(jī)械創(chuàng)新大賽，今年正在舉辦第十屆機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽，在這次的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中，學(xué)生先進(jìn)行初期的作品設(shè)計(jì)，進(jìn)行各種方案的論證，在比賽后期的選拔中計(jì)劃以慧魚實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，利用慧魚模型來驗(yàn)證各種方案和設(shè)想，經(jīng)過多次的實(shí)踐和修改，最終拿出一個(gè)最優(yōu)作品。

每一個(gè)作品都是從方案的提出到設(shè)計(jì)完成，從模型的初步搭建到不斷改建，從改進(jìn)型的模型到系統(tǒng)方案的更新設(shè)計(jì)，這是一個(gè)不斷循環(huán)反復(fù)的過程，每一步都能感受到學(xué)生不斷思索，不斷創(chuàng)新的積極意識(shí)和思想。慧魚模型的智趣性和易于操作性充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生們的主觀能動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生內(nèi)在的原動(dòng)力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

3慧魚機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)踐研究

按照學(xué)院的辦學(xué)定位和市場需求，在人才培養(yǎng)模式和課程體系設(shè)置等方面，不斷進(jìn)行改革和創(chuàng)新，在注重基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)口徑的同時(shí)，強(qiáng)化專業(yè)能力培養(yǎng)，尤其重視對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，逐步形成了自己的專業(yè)特色?；埕~模型匯聚了工程實(shí)踐中各種典型的模型，是集教學(xué)、實(shí)踐、研究、比賽于一體的綜合平臺(tái)。它對課程體系的實(shí)踐效應(yīng)如圖1。

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