慧鱼创意机器人课程教学模式探索与实践

王秀梅 张红梅 彭文 李志鹏

摘要：介绍了本校慧鱼创意机器人课程的教学现状。根据慧鱼创意机器人课程都特点，针对该课程面向全校所有专业和所有年级的特点，从教学内容、教学方法、教学手段和考核方式等方面进行了改革探索与实践。实践表明，慧鱼创意机器人课程的诸多改革是合理的，在教学实践中取得了良好的教学效果，实现了知识应用型人才培养目标。

关键词：慧鱼创意机器人;教学内容;教学模式;多层次

Abstract：This paper introduces the teaching status of Huiyu creative robot course. According to the characteristics of Huiyu creative robot course and the characteristics of the course for all majors and all grades of the whole school，the reform，exploration and practice are carried out from the aspects of teaching content，teaching means and assessment methods. Practice shows that many reforms of Huiyu creative robot course are reasonable，good teaching results have been achieved in teaching practice，and the training of knowledge applied talents has been realized Raise goals.

Key words：Comet creative robot;content of courses;Teaching mode;Multilevel

当今世界，科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，是驱动国家发展的核心动力。教育要积极投身实施创新驱动发展战略，着重培养创新型、复合型、应用型人才[1]。慧鱼创意机器人课程是一门创客类创新课程，采用了先进的PBL教学授课模式，以知识拓展、创意制作和开源分享为特征的综合性实践课程[2]。本课程是通过学习者的自主探究和合作来解决问题;通过探究原理到动手实践，可以很好的培养学生的创造力、创新意识、团队协作力、自信心、表达能力、专注力、思考力。

慧鱼创意机器人课程主要面向本校机械类、汽车类、交通类、信息类和自动化类等不同专业的学生，同时也面向不同年级的学生。在教学过程中发现不同专业的学生所修的专业基础课程不同，不同年级的学生所学习的课程量不同，因此，学生接收相同知识点的内容是接受程度不同。因此，对于《慧鱼创意机器人设计与实践》课程的教学模式进行探索与实践，来实现针对不同专业和不同学习阶段的学生开设系统的、有层次的创新开放性实验项目具有很强的现实意义。

1 已有研究实践基础

课程以慧鱼创意组合模型作为教学基础，系统介绍创意机器人制作所涉及的基础知识、主要构件组成、机器人机构的设计、控制程序开发环境ROBO Pro的使用和PLC控制等问题，并配以相应的模型让学生搭建[3]。

课程所配有的慧鱼创意组合模型组合包有：机械演绎组合包、工业革新组合包、气动机械组合包、重型矿山机械组合包、汽车原理及发展组合包、机器人电子技术起步组合包、机器人技术组合包、机器人探索组合包、工业机器人。

课程零件采用散件化管理[4]。由于组合包中包含多种零件，在拼装时容易掉落或丢弃，考虑各种因素，采取散件化管理零件。零件的收纳考虑了几点因素：零件顏色、零件种类和功能、零件的肉眼易区分性、散件车不同收纳盒的整体使用效率。目的是提高零件的存取和管理效率。

2 教学内容的改革

2.1 对教学内容进行划分

对于《慧鱼创意机器人设计与实践》课程教学内容进行改革，其探索的主要内容是针对不同专业、不同学习阶段学生的学习特点、学习知识积累情况和学习知识的结构，对授课内容系统地、有层次地进行划分：

1）基础实验

针对大一的学生，基本没有学习专业课程。因此适合开展基础实验，让学生掌握基本的功能性实验。参考拼装手册，拼装图册上的模型。学习基础性的编程，对机器人进行简单的调试和控制，实现拼装手册上的基本要求。

2）系统性实验

针对大二、大三的学生，已经学习了相应的专业课程，可以结合所学专业课程，进行系统性试验学习。

针对机械专业的学生，结合所学的机械设计、机械制造技术和金工实习，运用慧鱼组合包组装机械相关的模型。比如：机械机械演绎组合包、工业革新组合包、工业机器人等组合包。学习更有深度的编程，设计让机器人实现特定的动作。

针对汽车专业的学生，结合所学的车辆构造、车辆电器与电子系统、车辆电控技术、车辆设计和金工实习，运用慧鱼组合包组装汽车相关的模型。比如：汽车原理及发展组合包、重型矿山机械组合包等组合包。学习汽车运转相关的编程，设计让汽车实现预订好的动作。

针对电气、电信专业的学生，结合所学的自动控制理论、电机及拖动基础、电力电子技术、传感器与检测技术、单片机原理与接口技术、计算机控制系统等专业知识，运用慧鱼组合包组装机器人相关的模型。比如：机器人电子技术起步组合包、机器人技术组合包、机器人探索组合包、工业机器人。运用所学习的编程知识，设计让机器人实现特定的动作。

3）提升层实验

针对大四工科专业的学生，在学习了慧鱼机器人课程的相关知识后，让学生自主确定项目范围，不同小组任务各不相同。根据各个小组接受知识的难易程度和学习知识点的接受程度，选择任务的难易程度进行创新。学生不再是单纯的模仿操作手册中的模型，也不是简单的改进现有的模型，而是创造新的模型。从实际机构出发，发挥想象力，设计出功能更多样的机器人。

4）创新性实验

创新性实验不再局限于特定的题目，特定的思维，而是让学生放开想象，搭建所有构思的创意模型。不限制学生的年级、专业，不限制题目结合自己的兴趣和当前的机器人发展趋势来设计开发具有新型功能的机器人，综合运用所学知识来实现创新性设计。

2.2 在专业基础知识中融入课程思政

在已有的课程体系基础上，借助“课程思政”改革，以创新理念，对课程进行设计，将社会主义核心价值观教育全方位地、无痕地贯穿到课堂教学之中的各个层面。在设计慧鱼创意机器人设计课程的教学内容和教学形式中，秉承以专业课讲授为主线，将提取出的课程思政要素，有机地融入到课程之中，使课程的理论知识与课程思政的核心要素浑然成一体。通过趣味视频的观看、著名事例讲述，引导学生去思考、去讨论如何做一名有爱国情操、有品德、有理想的大学生。

在落实立德树人的教育目标下，充分发挥课堂教学在大学生思想政治教育过程中的主导作用和育人功能，在传授专业知识的过程中，加强思想政治教育，努力培养德智体美劳全面发展的中国特色社会主义合格建设者和可靠接班人。

3 教学方法、教学手段的改革

1）采用先进的教学模式

脱开传统教师教学生学的教学模式，建立“以学生为主体，老师为主导，提问式、启发式、讨论式”的基于探索和研究的教学方法模式。深化实训课程与理论知识之间联系，强化了学生独立思考问题与解决问题的能力。

2）信息化手段的应用

教学设施不断更新和现代化，PPT、图片、白板和视频等课件的应用也使课堂教学内容丰富多彩，课堂教学更生动。

3）项目式教学

学校给学生提供项目开展所需条件，根据课堂学习及课外学习，让学生梳理自己的兴趣点，自动组队，申报自制项目，充分发挥学生的创新意识[5]。在教师指导下，通过申报我校大学生创新创业项目获得资助，让有能力、有兴趣的学生得到资金支持。依托学院综合性开放实验室，项目自制过程中的生产、加工、制作等基本都可以在实验室完成。

4 教学设施的改革

引入新的模型组合和散件包。在硬件方面，引入新的慧鱼创意组合模型和散件，便于学生创造出新的模型，从而实现前所未有的创新。加大各专业相关理论知识教学和实践相结合，调动学生学习的积极性和主动性，培养学生的想象力和自主创造力。

5 考核方式的改革

本课程考核环节包括过程考核和实习报告，总评成绩按五级制评定：优、良、中、及格、不及格。过程考核占比较大，考核学生创新作品的能力。

6 结语

本文从教学内容、教学方法、教学手段和考核方式等几个方面进行探索，充分发挥创新课程教学在培养学生创新能力方面的重要作用，达到激发学生的探索激情，培养学生的综合设计能力，启发学生的创新思维，增强学生的创新意识的目标。

参考文献：

[1] 郭媛媛. 创新驱动发展战略对地方高校人才队伍建设的启示[J]. 河南教育，2021，9：28-29.

[2] 曲凌.慧鱼创意机器人设计与实践教程（第2版）[M].上海：上海交通大学出版社，2015

[3] 景维华，曹双.机器人创新设计[M].北京：清华大学出版社，2014

[4] 冯敏亮，汪成，马圣洁. 基于慧鱼机器人的创新性开放实验管理模式探索[J]. 铜仁学院学报，2017，6（6）：25-27.

[5] 冯大鹏，李涛，修云. “机器人”课程改革探索与实践[J]. 湖北理工學院学报，2017，33（5）：67-70.