劉海濤

（廣東海洋大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院，廣東 湛江524088）

0 引言

在素質(zhì)教育不斷進(jìn)步和發(fā)展的背景下，為了進(jìn)一步激發(fā)高校大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情，深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革理念，實(shí)現(xiàn)高校向應(yīng)用型學(xué)校的轉(zhuǎn)變，國務(wù)院辦公廳頒布了關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見，國務(wù)院對加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提出明確要求[1]。高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的不斷加強(qiáng)，取得了積極進(jìn)展，對提高高等學(xué)校教育質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、推動畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)等方面發(fā)揮了重要作用。《機(jī)器人技術(shù)》作為一門機(jī)器人人才培養(yǎng)的主要課程之一，也是專業(yè)實(shí)踐性、實(shí)用性和趣味性很強(qiáng)的綜合課程，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是目前機(jī)械電子類工科學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練、創(chuàng)新技能訓(xùn)練和工程實(shí)踐訓(xùn)練最理想的基礎(chǔ)載體。因此，實(shí)施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下機(jī)器人技術(shù)教學(xué)平臺建設(shè)具有重要的理論和實(shí)踐意義，我們課程組一直在探索如何有效地將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入教學(xué)過程此課題。

1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下課程教學(xué)改革的必要性

1.1 高等教育教學(xué)改革的內(nèi)在要求

高等教育是培養(yǎng)國家需要的高級專業(yè)人才，教育部也明確要求高等學(xué)校要提高教學(xué)質(zhì)量，并給出了具體的要求，把人才培養(yǎng)的質(zhì)量作為檢驗(yàn)本科教育的根本標(biāo)準(zhǔn)，基于此，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)是實(shí)施課程教學(xué)改革提升教學(xué)質(zhì)量的重要抓手。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系是提升高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑，如何讓創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入到大學(xué)四年的每門課程，如何利用所學(xué)知識解決工程中的實(shí)際問題，是當(dāng)下高校急需解決的重要問題。

1.2 機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的需求

目前，工業(yè)機(jī)器人的用途十分廣泛，主要應(yīng)用于汽車、電子、信息產(chǎn)品等產(chǎn)業(yè)，可以勝任許多工作，并且安全可靠。根據(jù)調(diào)查顯示，工業(yè)機(jī)器人在汽車產(chǎn)業(yè)中使用率最高，不僅可以幫助企業(yè)節(jié)省大量的人力和物力，提高生產(chǎn)效率，加快產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)，而且也不會因?yàn)榄h(huán)境的變化而降低生產(chǎn)率。據(jù)有關(guān)資料顯示預(yù)計(jì)到2020 年，中國機(jī)器人行業(yè)的人才需求有750萬，缺口達(dá)到300 萬[2]。機(jī)器人及其相關(guān)人才缺口巨大，當(dāng)下國家進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，急需一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)的機(jī)器人技術(shù)方面的人才。因此，無論從滿足人才需求方面還是加強(qiáng)創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，加強(qiáng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)與建設(shè)刻不容緩。行業(yè)智能化的發(fā)展要求高校培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和能力的復(fù)合型人才。

2 《機(jī)器人技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

《機(jī)器人技術(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的交叉性學(xué)科，主要介紹機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)、機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、機(jī)器人動力學(xué)、機(jī)器人軌跡以及機(jī)器人控制系統(tǒng)等主要內(nèi)容。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，掌握機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)問題，并能根據(jù)相關(guān)知識給出工程實(shí)際問題的解決方案，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析問題和解決問題的能力。

2.1 課程教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合有待加深

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和課程教育相結(jié)合是高校課程體系建設(shè)的關(guān)鍵和核心[3]。從課程的教學(xué)內(nèi)容和考核方式方面體現(xiàn)不出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的理念；從教學(xué)過程和考核方式方面體現(xiàn)不出學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。課題組成員對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的本質(zhì)理解還是夠深刻，教育教學(xué)理念有待轉(zhuǎn)變[4]。

2.2 課程內(nèi)容有待優(yōu)化

機(jī)器人技術(shù)已由最初的工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)展到現(xiàn)在的娛樂、教育、服務(wù)、醫(yī)療、家庭、網(wǎng)絡(luò)等各個(gè)領(lǐng)域，出現(xiàn)了移動機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人、救援機(jī)器人、仿生機(jī)器人、雙足機(jī)器人等，并且向精細(xì)化、智能化方向發(fā)展。機(jī)器人課程內(nèi)容陳舊，教學(xué)內(nèi)容已無法滿足當(dāng)下對人才的需求。

2.3 課程設(shè)置有待合理化

我校本科生的機(jī)器人技術(shù)課程是作為機(jī)械類專業(yè)任選課開設(shè)的，無法充分發(fā)揮該課程創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。許多高校都是作為全校公選課、機(jī)械類專業(yè)課開設(shè)的，應(yīng)針對不同學(xué)科有相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置。

2.4 課程教學(xué)方法有待改進(jìn)

傳統(tǒng)的教學(xué)主要采用講授式和啟發(fā)式教學(xué)方法，知識只是簡單的從教師到學(xué)生的單向傳遞，無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，學(xué)生呆板式的接受知識，缺乏活力，忽視了學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)的主要目標(biāo)之一就是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，其教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)評價(jià)也必須具備創(chuàng)新性和時(shí)效性。

2.5 課程考核方式有待完善

課程考核有平時(shí)成績（包括實(shí)驗(yàn)）和期末成績，平時(shí)成績占30%，期末成績占70%，但采用考試為主。這種考核方式太單一，不能衡量學(xué)生成績的真實(shí)性。有些同學(xué)出勤率雖然很高，但是學(xué)習(xí)不在狀態(tài)；每次作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告也按時(shí)上交，但是也不能有效的判斷作業(yè)和報(bào)告的真實(shí)性。當(dāng)然，通過考試結(jié)果也很難考查學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下課程教學(xué)改革的實(shí)踐措施

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的背景下，教師要建立更加完善和系統(tǒng)化的教學(xué)體系，順應(yīng)教育改革的要求，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有效的滲透到機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力，能夠解決工程中的實(shí)際問題。從以下幾個(gè)方面對課程教學(xué)改革進(jìn)行了分析。

3.1 改革教育教學(xué)理念

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是一種全新的教學(xué)理念[3]。因此，高等學(xué)校為了更好的培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平人才，教師應(yīng)在教學(xué)過程中將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育納入教學(xué)體系，借鑒其他高校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，深入開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)改革，推進(jìn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，來提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3.2 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

針對應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)，在內(nèi)容上要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)部分，主講典型工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身、臂部、腕部和手部等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；機(jī)器人運(yùn)動學(xué)部分，主講齊次變換、正向運(yùn)動學(xué)和逆向運(yùn)動學(xué)內(nèi)容；機(jī)器人動力學(xué)部分，主講機(jī)器人的雅可比。在內(nèi)容上引入新技術(shù)，剔除陳舊知識，通過校企合作開發(fā)各種機(jī)器人（弧焊、搬運(yùn)、碼垛、）工作站的設(shè)計(jì)教學(xué)方案。

3.3 課程設(shè)置的合理化

針對機(jī)械工程、機(jī)械電子工程學(xué)生由于其課時(shí)較短，同時(shí)該課程在廣東海洋大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)是專業(yè)選修課，沒有開設(shè)后續(xù)相關(guān)課程，因此降低了對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、傳感部分、控制部分的學(xué)習(xí)要求，在機(jī)器人編程技術(shù)部分強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作應(yīng)用。針對機(jī)械電子專業(yè)的學(xué)生缺少機(jī)械方面的系統(tǒng)知識，在機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)部分學(xué)習(xí)過程中，一方面要簡化本體結(jié)構(gòu)原理講解，降低學(xué)習(xí)目標(biāo)，另一方面加入大量動畫、視頻，幫助學(xué)生理解機(jī)器人的機(jī)身、臂部、腕部和手部的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)進(jìn)行機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的拆裝實(shí)驗(yàn)，加深對實(shí)物的認(rèn)識[5]。

3.4 改革課程教學(xué)方法

在機(jī)器人技術(shù)課程教學(xué)過程中，教師要整合設(shè)計(jì)課程體系，除了傳統(tǒng)的講授式和啟發(fā)式教學(xué)方法外，機(jī)器人技術(shù)課程推薦案例法教學(xué)，學(xué)期初老師給出幾個(gè)案例，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好，分成不同的小組來完成，課程結(jié)束后，各組設(shè)計(jì)好案例交給老師，如六自由度協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)，每個(gè)小組的2～3 名同學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)，2～3 名同學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)器人控制系統(tǒng)，3 名同學(xué)完成機(jī)器人運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)仿真部分。目前我們學(xué)校已經(jīng)出臺了鼓勵(lì)學(xué)生參加高水平學(xué)科競賽的相關(guān)文件，老師應(yīng)積極鼓勵(lì)和指導(dǎo)學(xué)生參加諸如“‘互聯(lián)網(wǎng)+’大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”“中國高校智能機(jī)器人創(chuàng)意大賽”“世界機(jī)器人格斗大賽”等全國大型比賽[6]。這樣，不僅有利于學(xué)生掌握機(jī)器人課程的專業(yè)知識，而且也有利于大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。

3.5 完善課程考核方式

結(jié)合教學(xué)方法的改變，相應(yīng)的調(diào)整課程考核方式，將平時(shí)成績調(diào)至60%，期末考試調(diào)為40%。期末考試的試題結(jié)構(gòu)應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生解決工程實(shí)際問題，加大主觀題的分值，從而提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。比如有學(xué)生參加“中國高校智能機(jī)器人創(chuàng)意大賽”、“世界機(jī)器人格斗大賽”并獲得國家級獎(jiǎng)項(xiàng)的，成績給予優(yōu)秀，獲得省級的，成績給予良好等，畢竟學(xué)生為參賽花費(fèi)了大量的時(shí)間，并且將所學(xué)的相關(guān)知識融入到實(shí)踐中。

4 結(jié)束語

轉(zhuǎn)變課程教學(xué)理念，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，是當(dāng)今高等學(xué)校教育的重要任務(wù)。我們課題組在教學(xué)實(shí)踐中不斷的總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探索先進(jìn)的教學(xué)理念，并把先進(jìn)的教學(xué)理念有效的融入到大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合實(shí)踐能力，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)和高質(zhì)量的多元化、應(yīng)用型人才。