鄭心武　韓建文

【摘 要】海洋是一個(gè)巨大的資源寶庫，開發(fā)藍(lán)色國土，拓展生存和發(fā)展空間，將成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。同時(shí)海洋領(lǐng)域的相關(guān)人才需求和要求也越來越高。如何有效地加強(qiáng)對當(dāng)代大學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)信息時(shí)代的人才需求，是近年來的一個(gè)熱門話題，相關(guān)的教學(xué)改革也進(jìn)行得如火如荼。本校也在積極的向海洋方向轉(zhuǎn)型。本課題就針對項(xiàng)目式教學(xué)方式，通過帶領(lǐng)學(xué)生開發(fā)水下機(jī)器人項(xiàng)目，讓學(xué)生在切身參與到項(xiàng)目的開發(fā)過程中提高自己，達(dá)到教學(xué)的目的。

【關(guān)鍵詞】水下機(jī)器人；項(xiàng)目式教學(xué)

中圖分類號： TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0083-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.035

Discussion on teaching based on underwater robot project

ZHENG Xin-wu HAN Jian-wen

（Hainan Tropical Ocean University，Sanya Hainan 572022，China）

【Abstract】The ocean is a huge treasure house of resources， and developing blue land and expanding living and development space will become the trend of global economic development. At the same time， the demand and demand for relevant talents in the Marine field is also higher and higher. How to effectively strengthen the cultivation of the comprehensive quality and innovation ability of contemporary university students to meet the needs of talents in the information age is a hot topic in recent years，and relevant teaching reform is also in full swing. The school is also making a positive transition to the ocean.This project aims at the project-type teaching method. By leading students to develop the underwater robot project，students can improve themselves in the process of participating in the project development and achieve the purpose of teaching.

【Key words】Underwater robot；Project teaching

1 項(xiàng)目的可行性

中國提出加速邁向海洋方向強(qiáng)國戰(zhàn)略的步伐。一經(jīng)提出，舉國響應(yīng)?；趯π蝿莸姆治龊蛯W(xué)校的綜合發(fā)展方向，提出了“關(guān)于水下機(jī)器人在項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用”的課題。同時(shí)基于課題，搜集和整理大量的相關(guān)資料，分析項(xiàng)目可行性。

“預(yù)先善其事，必先利其器”，探索的過程需要工具，將工具真正運(yùn)用到教學(xué)中，“授人以漁”，教會(huì)學(xué)生怎樣使用工具、為什么選擇這個(gè)工具。同時(shí)，課本的內(nèi)容相對枯燥，融合智能設(shè)備激發(fā)學(xué)生興趣。地處海南，學(xué)校積極向海洋方向轉(zhuǎn)型。采用開設(shè)新的專業(yè)和加強(qiáng)已有的海洋類專業(yè)的策略加速發(fā)展，最重要的是能為學(xué)生提供的設(shè)備和專業(yè)能力。完善的設(shè)備為學(xué)生良好開展實(shí)踐活動(dòng)和提升綜合學(xué)習(xí)力奠定基礎(chǔ)。

2 方案設(shè)計(jì)

所謂的“項(xiàng)目式教學(xué)”，是指教學(xué)過程中通過將一個(gè)相對獨(dú)立的現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目從信息采集、方案設(shè)計(jì)、組織與實(shí)施、效績評定等步驟組成一個(gè)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.1 項(xiàng)目教學(xué)具體實(shí)施

2.1.1 劃分小組

為保證學(xué)生學(xué)到技能，提高實(shí)驗(yàn)器材的利用率，使得參與的同學(xué)綜合能力都能得到提高，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)生的競爭性，采取每周以技能競賽的方式來促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，先對學(xué)生進(jìn)行分組（7-8人/組），對于所訓(xùn)練項(xiàng)目劃分至每一個(gè)小組，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到項(xiàng)目教學(xué)的目標(biāo)后，再對小組之間的項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)換，使得學(xué)生都能夠充分的了解掌握項(xiàng)目。

2.1.2 選取組長

為更好的掌握各個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí)情況，將會(huì)對每個(gè)小組選取小組長，對于小組長得選擇標(biāo)準(zhǔn)是：實(shí)踐操作中的優(yōu)秀者，有集體榮譽(yù)感，有責(zé)任心的同學(xué)。使其能及時(shí)地反饋小組的學(xué)習(xí)情況，帶領(lǐng)小組成員認(rèn)真對待學(xué)習(xí)項(xiàng)目和定期做出項(xiàng)目匯報(bào)，并能及時(shí)向老師反饋所存在的學(xué)習(xí)問題，使得老師能對教學(xué)方案及時(shí)調(diào)整。

2.1.3 小組討論與匯報(bào)

討論與交流能使學(xué)生對自身的學(xué)習(xí)成果的展示和自我認(rèn)知，為使每個(gè)學(xué)生更好的充分掌握所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)行每周一次的小組交流討論，以老師組織，小組長帶領(lǐng)的方式，進(jìn)行各小組與其它小組之間進(jìn)行討論。在每周討論，提前讓小組長總結(jié)該小組所學(xué)的知識(shí)和小組成員所存在的知識(shí)問題進(jìn)行總結(jié)，使其現(xiàn)在課堂上進(jìn)行匯報(bào)，當(dāng)遇到多組存在同樣的問題，老師便可以進(jìn)行指導(dǎo)和解惑。

2.1.4 教學(xué)指導(dǎo)

為使教學(xué)更加順利的展開，應(yīng)對學(xué)生做出相應(yīng)的教學(xué)指導(dǎo)，在項(xiàng)目教學(xué)開展的前期為學(xué)生普及基本的水下機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案和海洋知識(shí)的普及，以此提高對項(xiàng)目的前期了解和加深學(xué)生對項(xiàng)目的興趣，

在開展的中期，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模塊的難點(diǎn)的攻堅(jiān)的講解和組織學(xué)生對項(xiàng)目開展的情況進(jìn)行總結(jié)。在開展的后期，對各小組開展的不足進(jìn)行指出并進(jìn)行額外知識(shí)的擴(kuò)展，在開闊學(xué)生的思路和對項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，使得項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容不斷豐富，學(xué)生的項(xiàng)目能力得到進(jìn)一步地提升。

2.2 項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容

2.2.1 海洋應(yīng)用知識(shí)的普及

對于水下機(jī)器人的應(yīng)用方面進(jìn)行知識(shí)的普及，包括海洋機(jī)器人的背景知識(shí)、發(fā)展進(jìn)程、應(yīng)用場景、涉及學(xué)科、未來趨勢等方面知識(shí)進(jìn)行知識(shí)普及，使得學(xué)生在開展項(xiàng)目前對整個(gè)水下機(jī)器人進(jìn)行一定的了解，使得學(xué)生在前期學(xué)習(xí)時(shí)時(shí)能有目的性地對項(xiàng)目進(jìn)行展開，在后期時(shí)能對項(xiàng)目進(jìn)行基于背景和應(yīng)用場景的自主擴(kuò)展。

2.2.2 實(shí)踐能力的培養(yǎng)

水下機(jī)器人的項(xiàng)目是一個(gè)涉及學(xué)科廣，知識(shí)較多的項(xiàng)目，當(dāng)學(xué)生在開展學(xué)習(xí)時(shí)，不僅需要了解機(jī)器的整體架構(gòu)的組裝、單片機(jī)和PLC的實(shí)際應(yīng)用，還需要進(jìn)行地面站的自主學(xué)習(xí)使用，這是對學(xué)生的自主實(shí)踐能力地鍛煉，在項(xiàng)目開展時(shí)，教師只是作為一個(gè)組織者，而實(shí)際項(xiàng)目的開展者則是學(xué)生，機(jī)器如何組裝？代碼如何調(diào)試？組件如何修改？性能如何優(yōu)化？電路如何設(shè)計(jì)？等等問題都是由學(xué)生自主去學(xué)習(xí)解決，提高學(xué)生對知識(shí)的渴望和自主的動(dòng)手能力。

2.2.3 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)

一個(gè)項(xiàng)目的順利完成，應(yīng)是由小組多個(gè)成員一同學(xué)習(xí)，互相分工、共同努力的成果。在項(xiàng)目教學(xué)時(shí)，小組之間互相討論、成員之間互相學(xué)習(xí)、各自分工，相互協(xié)同是項(xiàng)目教學(xué)開展意義的一部分，為培養(yǎng)面向社會(huì)、面向企業(yè)的大學(xué)生，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力是必須要具備的能力，對于每一個(gè)團(tuán)隊(duì)都需要一名領(lǐng)導(dǎo)者而對于學(xué)生而言就是他們的小組長·，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，而不是作為個(gè)人去進(jìn)行項(xiàng)目開展。

3 存在的問題

大學(xué)的課程體系側(cè)重于傳統(tǒng)學(xué)科知識(shí)的傳承，課程之間壁壘嚴(yán)重，新興學(xué)科、邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科和前沿學(xué)科數(shù)量嚴(yán)重不足。同時(shí)，部分教師局限于封閉式，獨(dú)立式的思維關(guān)系，在教學(xué)過程中僅僅強(qiáng)調(diào)知識(shí)的灌輸、教學(xué)方法單一。

當(dāng)前國內(nèi)高校部分學(xué)生缺乏大膽創(chuàng)新的精神以及自主學(xué)習(xí)的能力，局限于課本知識(shí)所教授的定律，而不思破舊立新，深層次探索，這在很大程度上局限了創(chuàng)新的提升。

例如在水下機(jī)器人的水密實(shí)驗(yàn)中，最初檢測只是在電子倉可能漏水的地方放置漏水檢測紙，為了提高檢測效率和部件的絕緣性，學(xué)生提出了改進(jìn)措施，如設(shè)計(jì)漏水報(bào)警模塊，通過上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)反饋信號辨別是否漏水；在接合處放置橡膠密封圈等方法來加強(qiáng)水密性。

水下機(jī)器人主要由水面設(shè)備部分和水下設(shè)備部分組成，首次接觸無人遙控潛水器，在和學(xué)生進(jìn)行組裝、調(diào)試、測試及拓展過程中遇到很多問題。網(wǎng)絡(luò)上的資料不完整，自身知識(shí)的局限性和其它問題在整個(gè)過程中層出不窮。但在多次調(diào)試和測試下，克服很多技術(shù)、環(huán)境等的因素，無人遙控潛水器現(xiàn)下水測試良好。下一步計(jì)劃拓展更多模塊到機(jī)身，在搭載過程中還會(huì)遇到很多困難，但最終都會(huì)迎刃而解。

4 取得成果

目前課題已經(jīng)完成水下機(jī)器人的組裝、調(diào)試、測試，正在籌備進(jìn)一步的模塊擴(kuò)展和實(shí)際應(yīng)用到學(xué)生項(xiàng)目式教學(xué)中。課題處于初級階段，暫時(shí)還沒有投入正式使用和二次開發(fā)參加競賽。計(jì)劃完成模塊擴(kuò)展和初步應(yīng)用到項(xiàng)目式教學(xué)中后，將水下機(jī)器人與現(xiàn)有項(xiàng)目相結(jié)合作為項(xiàng)目功能擴(kuò)展。在此基礎(chǔ)上，將水下機(jī)器人作為一個(gè)獨(dú)立的開發(fā)方向，對海域環(huán)境進(jìn)行更加細(xì)致、深入的研究。

5 結(jié)束語

通過營造一種問題、機(jī)遇創(chuàng)造的知識(shí)傳播與創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的新型關(guān)系，鼓勵(lì)學(xué)生敢于突破思維定式的障礙，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考。摒棄固定的思維模式和教條的標(biāo)準(zhǔn)答案，在開放性環(huán)境下進(jìn)行自主式的探索和研究。

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)將抽象理論實(shí)際化、具體化，幫助學(xué)生理解和掌握水下機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，并學(xué)會(huì)在實(shí)際的環(huán)境中加以應(yīng)用和進(jìn)行一定的擴(kuò)展。解決了只注重理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，而把重心放在培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)造性思維能力上，盡量多地提供綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。課題依托船舶與海洋工程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開設(shè)了水下機(jī)器人的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等特色實(shí)驗(yàn)。

鼓勵(lì)學(xué)生在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目下進(jìn)行大膽創(chuàng)新，開拓新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課題，形成一系列多層次、遞進(jìn)式的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。