《工业机器人》课程教学改革探索

【摘 要】本文结合《工业机器人》的课程特点，从教学内容、教学方法、考评方式三方面分析了目前该课程教学存在的问题，并分别提出了具有建设性的改革方案，部分方案在过去两年的教学工作中进行实践，取得了良好的教学效果。

【关键词】工业机器人 教学方法 实验

【中图分类号】TP242.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0301-01

1 引言

《工业机器人》是一门多学科交叉的综合性学科，无论在基础理论方面，还是在实践应用方面，其发展速度都十分惊人。通过学习《工业机器人》这门课，使学生掌握工业机器人技术和工业机器人设计的基本知识；培养学生运用所学的基础理论知识解决该专业领域内的实际问题的能力。目前高校《工业机器人》课程教学大纲一般是20世纪90年代制定的，十几年来没有变化，这种情况显然不符合中国新时期对大学生培养目标的要求，教学改革势在必行。笔者将以中国高等教育改革的主导思想为指导，结合其他院校教学改革的先进经验，同时借鉴发达国家高等院校教学的新理念，对《工业机器人》的教学改革提出一些改革方案

2 教学内容的改革

本文主要从以下两个方面进行分析：

2. 1 教学内容的拓展

进一步拓宽所讲授的基本理论知识的范围。由于受到各种条件的限制，高校一般只为学生讲授有限的机器人基本理论知识，这显然不够。扎实而深厚的基础理论知识是今后进行科学研究和从事实际工作的前提，因此，有必要在所涉及的部分基础理论知识的基础上，加大讲授其他基础理论知识的力度。就《工业机器人》这门课程而言，坐标变换、运动学、动力学、机器人控制等都是需要讲授的关键内容。另一方面，应当补充当前机器人领域具有代表性的处于学科前沿的最新研究成果。通过这些年的授课经历，笔者深刻感受到，学生们对美国和日本等机器人发达国家的最新研究和试验成果非常感兴趣，如果能够在这方面内容上有所拓展，必将激发学生学习这门课程的兴趣，提高学习效果。

此外，在教学内容上不应只是平铺直叙地介绍一些基本理论，这不利于激发学生们的灵感和创造性，而应注重教学与科研的有机结合，讲授内容应具有一定的探索性。就《工业机器人》这门课程而言，笔者往往把自己的科研项目和研究成果融入教学内容中，使基本理论的讲授更加丰富，具有实用性[4-5]。

2.2 加强实验教学，培养学生解决实际问题的能力

教师偏重理论知识的讲解，而忽略了学生实际能力的锻炼。一方面，由于机器人实验设备较其他教学设备昂贵，使得该门课程的实验环节很难展开； 另一方面，课程即使开设实验环节，由于设备数量的限制，也很难保证学生独立操作，更不用说独立设计轨迹、实现机械臂位置或轨迹跟踪控制等算法验证，无法充分调动学生的积极性和创造性。因此，实验教学环节对于进一步巩固学生对基本概念和理论的理解，特别是培养其动手解决实际问题的创新能力至关重要，加强实践环节迫在眉睫。高校需要充分利用现有资源，创建研究生《工业机器人》教学实验基地，或者积极与校外科研院所或机器人公司建立协作关系，为学生提供解决实际问题的机会。

3 教学方法的改进

在教学改革的理论研究和实践中，专家和学者对研讨式、启发式、参与式以及TBA（Task-Based-Approach）教学等多种教学方法进行了深入研究和探索性实践，极大地提高了中国部分高等院校的教学质量。就《工业机器人》这门课程来讲，笔者认为，单一的教学方法难以满足《工业机器人》教学改革的需要，建立研讨式和TBA相结合的教学方法体系将会有助于提高教学质量。

3.1 采用研讨式教学方法培养学生的创新能力

《工业机器人》课程内容多，涉及学科广，容易使学生感到杂乱，传统的老师讲、学生听的灌输式教学方法已不能满足新时期研究生培养目标的需要，改革势在必行。鉴于《工业机器人》的学科性质，运用目前国内外比较流行的研讨式教学方法比较适宜。在研讨式教学过程中，教师是组织者，学生是积极的参与者，双方共同以研究探讨的形式完成课程教学任务。其目的就是使学生由被动的知识接受者转变为主动的探求者，激发学生学习的主动性和积极性。学生通过阅读大量相关文献来开阔眼界，及时了解机器人学科的发展动态，了解不同学者的不同思想和观点，并对其进行比较。在这种过程中，能够不断培养学生积极探索和创新的能力。

3.2 采用TBA提高实践环节的教学质量

20世纪80年代，TBA（Task？Based Approach）起源在医学领域开始实施的“基于问题的学习法（Problem—Based Learning）”。1993年，英国医学委员会向国内医学本科生教育推荐了这种方法。TBA的核心理念是让学生围绕分配的任务来学习，它非常适宜《工业机器人》实验教学环节的改革。为了达到改革的最佳效果，教师要求注意以下几个问题： 一是教师要编写实验大纲和实验任务，为了保证实验课的教学质量，可以把学生分成若干小组，在不同的时间进行实验，以保证每位学生都有实验的机会； 二是根据实验任务编写实验方案，分配好每一个学生的任务，任务的分配应由老师与学生一起讨论，任务的性质和工作量要根据每位学生的实际条件来确定； 三是培养学生的团队合作精神，力求实验的趣味性、竞技性和实用性，促进团队合作的效果。

4 考核方式的改革

课程考评方式犹如交通指挥棒，直接指明了学生的培养方向。《工业机器人》课程以往采用的是期末考试的方式，这种单一的考评方式已不能适应新的教学要求，必须进行改革。笔者认为，将期末考试变为提交机器人设计方案和装配图纸并答辩，要求学生提交符合制图要求的机器人装配图纸，通过大型的机器人综合设计过程，从而可以更有效地完成教学目标，提高学生解决问题的能力，培养出适应机器人技术发展要求的综合型人才。

5 结束语

笔者结合在桂林电子科技大学《工业机器人》课程教学中的实践，在教学内容、教学方法、考评方式三个方面提出了一些教学改革的建议和看法，部分改革方案已在教学实践中进行了尝试，取得了不错的效果。但是，由于受实验条件的限制，目前还未能进行实验教学方面的实践。

参考文献：

[1] 蔡自兴. 机器人学. 北京：清华大学出版社，2000，9： 346-366

[2] 周字，陈一峰，张晶. 高职院校《工业机器人技术 课程教学改革的探索. 武汉船舶职业技术学院学报. 2012（1）：98-99

[3]伍锡如. 工业机器人的研究现状及趋势.科技博览. 2012（38）：423-423

[4] 战强，王东月. 《机器人学》课程教学改革探讨. 北京航空航天大学学报，2010，23（ 2） ： 117- 119

[5] 黄用，华李雪，梅庄未. 理工科高校《工业机器人》课程教学改革浅析. 科技信息，2012（21）：20-23