融合机器人竞赛的机器人教学改革探索

　　郭　峰　崔　博

　　南通理工学院，机械工程学院

　　摘　要：以过去教学策略不能满足同学们对快速发展中自动化技术课程的学习，机器人竞赛被广泛认为对理论教育和实践教学是非常好的填补，非常适合智能机器人这类多学科交叉、蓬勃发展的科目。但是竞赛与课程的融合却面临众多的考验，促使竞赛难以融进课程中。阐述了机器人竞赛与教学的存在问题，并对存在问题提出了解决方案，使机器人竞赛和教育更为融合，使学生获取更多的专业知识技能。

　　关键词：机器人竞赛；教学模式；实践教学改革

　　引　言

　　在电子信息技术的应用与快速普及化的前提下，为紧跟国际性智能机器人科普活动的风潮，在新时代紧跟时代潮流持续开展的青少年高新科技活动，青少年机器人大赛变成新趋势。开展这一活动，有益于进一步培养青少年的创新思维能力、操作能力，激发青少年学科学、爱科学、用科学的热情，提高他们的科学素养。

　　一、竞赛融入机器人教学中的难点

　　1、课程难度大，需要的前后续知识储备量大。机器人技术教学要求学生把握机械设计基础、机械结构设计、控制技术、电子与信息电工学、传感器与检测技术以及其他一些机与电理论知识，而大多数学生欠缺过硬的机械和掌控的理论基础，换句话说机械和操纵二者得此失彼，是机器人技术课程内容碰到的较大阻碍，学生无法对该门课进行整体的把控[1]。2、竞赛的宣传力度不够。学生依据独立报名和社团活动选拔的方式参赛，参赛学生占有率不太高。一些比较落后区域内的学生完全不知道机器人比赛的诞生。此外，机器人比赛举办前，主办方如科学馆或教育协会就是单纯地用文件通知方式向传送，主流媒体特别少，并没有导致广大人民群众高度关注。 3、选课学生直接作为队员可能造成资源浪费。由于课程内容不能像社团活动那般优先组织选拔明确参赛队友，而是通过学生选修课明确上课，这会导致上课的学生并不是所有针对参与比赛的积极性很高及其学生的基础和出色水平并不是比较适合参赛。但是参赛必不可少的硬件配置资金分配非常大，一般高等学校基本在正确的道路资金投入非常有限。为了避免资源浪费的现象，怎样把比较有限资源给予为有个人爱好参赛的高品质学生，务必找到合适的方法。

　　二、融合竞赛与机器人教学的具体措施

　　1、课前自学。最开始，课堂借助超星学习综合服务平台递交自学原材料，课堂发布自学任务书。学生只需打开app 手机客户端，进入相对应的班级和课程，课堂按照自学任务书的需求分类学习就可以。其次，每个小组设计概念本身艺术创意机器人开发方案，有什么情况随时依据QQ 群或巨星微信聊天群与学生沟通交流[2]。最后，每一个学生开展测试，对学生的课堂自学实际效果开展数据统计分析，在之后的课堂导学案过程中领着学生开展知识要点串讲班，针对性地讲课，使学生学到的知识更为结构型专业化。 2、专题讲座式。授课很容易产生交流，随时都可以激发学生的学习积极性，此外，培训讲座有利于正确对待活动有计划地、有计划地开展，也可以在有限的时间内传递许多系统的基本知识。因此，小编觉得还可以根据一个阶段活动所涉及的内容和难点，分别由老师或者学生举办专题讲座。例如，对于实现目标所使用的协助结构的搭建，让学生谈谈自己在这一阶段每日任务常用的协助结构以及从搭建中获得实际效果，既让学生获得自己的收获，并且为其他学生给予启发。3、课中导学。首先设计构思设计方案，回首知名的机器人，利用讨论法、发散性思维法让工作组学生自身探讨选中题型、设计方案情景，剖析所需完成目标所需要的硬件设施，列举因果分析流程表，产生开题汇报然后进行开题答辩。答辩的时候对学生论文选题设计方案存在的不足开展提出问题和改进，为接下来的阶段充分准备。次之，构造构建，利用模块化设计机器人套件来构建出自己想进行内容的构造，传感器和控制元件的数量和安装方式都会考虑好，制作过程中明确要求实际操作规范性、步骤有序性、橱柜台面干净整洁化。再度，程序编写调节，利用图形化编程手机软件NorthSTAR 对作品进行程序编写，编译程序下载到控制模块中，逐步完善和调整程序结构，遇到困难、思考问题、解决困难，最终完成调节。最终，依据小组分工和完成状况，编写制作最后的结题报告和报告PPT，并在课堂教学中进行展现答辩阶段，答辩的时候对学生开展提出问题，确立每个成员解决的问题，保证对学生的考核制度更加真实。4、允许参赛项目的多样性，科学评定竞赛课程成绩。允许班上的同学组成一个团队，在一定的时间段内，参与各种类型的机器人比赛，根据每个同学在比赛中的级别、名次、团队中所起的作用来评价最后的课程结果[3]。为每一次竞赛和名次设定一个分数段，团队中每一名学生的成绩都会落在这个分数段中，然后由指导教师对每一名学生进行答辩，并通过对每一名学生在团队中所付出的努力和重要性的评估，在这个分数段中给出最后的成绩。若一位学员同时参与多项比赛，由其所参与之比赛得分较高者，由其所参与之比赛进行答辩，最后得出成绩。这项机制能够将学生的主观能动性最大程度地发挥出来，让他们选择自己适合并且擅长的项目，让他们能够积极地为竞赛做好充分的准备，避免一些学生产生消极的心态。5、建立稳定的教师团队。组织老师开创固定不动教研组。老师会根据自身特长指导实际比赛，学生联网时和老师开展交流。对有当选学生，由教研组组长分配。这一防范措施使每一个老师都能够充分发挥自己的特长，保持下去教学过程热情，避免疲于应对不同种类的比赛，最大限度地保证对于学生指导质量。此外，由于教学内容中的老师都是专任老师，与一些老师比照，具有连续性和规律性，使命感比较厉害，有利于指导水平。

　　结束语

　　总的来说，伴随着自动化技术在日常生活的兴起，智能机器人竞赛活动的举行早已越来越频繁。机械自动化技术是现代不可避免的一大发展趋势。服务机器人取代人类工作中可以解决安全系数、高效率、稳定性等一系列问题，并能在一个小空间中取代人类无法触及的行业去完成工作任务。对于竞赛融进机器人教学里的好多个关键难题，给出了几类结合竞赛到机器人教学里的具体办法，对机器人教学改革创新展开了积极主动的探索。

　　参考文献

　　[1]　 谢鹏飞，夏庆锋，张燕，等. 独立学院开展机器人创新设计实训课程探索[J]. 计算机教学与教育信息化，2017（2）：148-150.

　　[2]　 李臣龙, 陶皖, 强俊. 基于机器人竞赛的应用型人才培养模式研究[J]. 西昌学院学报: 自然科学版,2018,32(1):103-105.

　　[3]　 张彦斌, 宋磊, 邱明, 等. 面向工程教育专业认证的机器人学课程教学改革与实践[J]. 中国现代教育装备,2017(9):32-35.

　　作者简介：郭峰（1986-），男（汉族），山东枣庄人，硕士，任职于南通理工学院 讲师，研究方向：人工智能、音乐机器人。崔博（1999-），男（汉族），江苏徐州人，本科，学生。

　　2022 年江苏省高校哲学社会科学研究一般项目(2022SJYB1755），项目名称: 产业学院背景下“产、教、赛”互动的机器人专业人才培养机制研究；

　　2021 年南通理工学院科研项目(2021XK（J）02)，项目名称: 民办高校“三全育人”体制机制建设研究。