獨(dú)立學(xué)院機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程探索

時(shí)間:2022-03-29 03:11:39

導(dǎo)語(yǔ):獨(dú)立學(xué)院機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程探索一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師,歡迎參考。

獨(dú)立學(xué)院機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程探索

摘要:機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的目的在于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才,本文重點(diǎn)介紹獨(dú)立學(xué)院在開(kāi)展機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)課程的設(shè)計(jì)的討論,目的在于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)的能力,對(duì)機(jī)器人自主感知,分析處理數(shù)據(jù),判斷與決策等方面知識(shí)有一定了解。

關(guān)鍵詞:獨(dú)立學(xué)院;機(jī)器人;創(chuàng)新設(shè)計(jì);課程

為深入貫徹《南京大學(xué)金陵學(xué)院“431”產(chǎn)學(xué)研深度融合人才培養(yǎng)模式改革實(shí)施方案》,探索應(yīng)用型人才的協(xié)同培養(yǎng)機(jī)制,促進(jìn)我校的轉(zhuǎn)型發(fā)展,鼓勵(lì)廣大教師積極開(kāi)展教學(xué)改革的研究與實(shí)踐,切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,南京大學(xué)金陵學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)金陵學(xué)院)開(kāi)展了2014年度校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目的申報(bào)立項(xiàng)工作。2014年度教學(xué)改革研究項(xiàng)目主要圍繞應(yīng)用拓展課程建設(shè),以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課、新型實(shí)訓(xùn)課為立項(xiàng)重點(diǎn),扎實(shí)推進(jìn)教學(xué)改革的研究與實(shí)踐。新型實(shí)訓(xùn)課,既不同于傳統(tǒng)意義上的實(shí)習(xí)課,也不等同于開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課,是一種新型的、綜合的、基于更廣闊學(xué)科背景的,綜合培養(yǎng)學(xué)生文化素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)的探究性新型實(shí)踐訓(xùn)練課[1]。與傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)不同,新型實(shí)訓(xùn)課旨在通過(guò)知識(shí)融合的平臺(tái),引導(dǎo)學(xué)生參與性、探究性的學(xué)習(xí),自然實(shí)現(xiàn)從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變,并在更高的層面上實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的整合,從而提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。信息科學(xué)與工程學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)信工學(xué)院)智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人團(tuán)隊(duì)在多年從事機(jī)器人相關(guān)課程教學(xué)、機(jī)器人競(jìng)賽、基于機(jī)器人的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目以及以機(jī)器人為主題的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,總結(jié)和積累了很多寶貴經(jīng)驗(yàn),正式提出并成功申報(bào)了《機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)》這一校級(jí)重點(diǎn)課題。

1課程簡(jiǎn)介

機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)的目的在于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才,將機(jī)器人方面的理論知識(shí)及專(zhuān)業(yè)知識(shí),通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目的形式直觀地展示出來(lái),讓學(xué)生在校期間能充分地接觸機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐,將信工學(xué)院各專(zhuān)業(yè)的核心技術(shù)通過(guò)機(jī)器人平臺(tái)有機(jī)融合在一起,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生申報(bào)項(xiàng)目、組織管理和實(shí)施項(xiàng)目的能力,培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)技術(shù)文檔和學(xué)術(shù)論文的能力,培養(yǎng)學(xué)生的就業(yè)和工作的能力和素養(yǎng),以期達(dá)到提升學(xué)生的綜合素質(zhì)的效果。結(jié)合金陵學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)以及信工學(xué)院的軟硬件條件,探索建立新型概念課的方法和方式,把知識(shí)的學(xué)習(xí)、素質(zhì)的培養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái),為后期建設(shè)實(shí)踐創(chuàng)新基地打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。本課程嚴(yán)格樹(shù)立以學(xué)生為本、知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)并舉、素質(zhì)提高與協(xié)調(diào)發(fā)展并重的教學(xué)觀念,以創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心,以實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練為基本要求,注重團(tuán)隊(duì)合作和實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)[3]。本課程面向信工學(xué)院所有專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)放,旨在讓不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生組成一系列團(tuán)隊(duì),按照公司運(yùn)行的機(jī)制讓學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)和鍛煉各項(xiàng)技能。課程強(qiáng)調(diào)不同專(zhuān)業(yè)學(xué)生間的相互學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目申報(bào)、組織管理和實(shí)施的能力,希望達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師喜歡、碩士生導(dǎo)師想要、工作單位認(rèn)可的效果。本課程是一門(mén)教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合、學(xué)習(xí)與工作相融合、專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能技巧相協(xié)調(diào)、傳統(tǒng)教育與新型教育相交融的新型實(shí)訓(xùn)課程。本課程充分借鑒英國(guó)Essex大學(xué)先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)方式,具有強(qiáng)烈金陵學(xué)院特色,適用于應(yīng)用型本科學(xué)校。預(yù)期效果及目標(biāo):通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生可以達(dá)到以下一項(xiàng)以上成果。(1)部分學(xué)生可以在畢業(yè)前發(fā)表至少一篇學(xué)術(shù)論文;(2)部分學(xué)生可以申請(qǐng)到江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃;(3)部分學(xué)生可以參加省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽;(4)部分學(xué)生可以申請(qǐng)到實(shí)用新型專(zhuān)利;(5)部分學(xué)生可以獲得國(guó)內(nèi)一流高校(如北京大學(xué)工學(xué)院)或者科研院所(中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所)短期交流學(xué)習(xí)機(jī)會(huì);(6)部分學(xué)生可以獲得到一流公司的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)。同時(shí),獲得本課程成績(jī)良好以上者,能夠成為我院承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的各位導(dǎo)師最青睞的學(xué)生,能夠在考研復(fù)試時(shí)輕松贏得面試官的認(rèn)可,能夠在找工作時(shí)顯示出明顯優(yōu)于別人的競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然,為了保證教學(xué)效果,本課程每學(xué)期承擔(dān)的總?cè)藬?shù)一般限制在40以下。

2課程體系設(shè)計(jì)

本課程分為基礎(chǔ)部分和高級(jí)部分。基礎(chǔ)部分以機(jī)器人基礎(chǔ)教學(xué)為主,以機(jī)器人競(jìng)賽平臺(tái)為背景,講解機(jī)器人競(jìng)賽相關(guān)的入門(mén)知識(shí),以此來(lái)選拔學(xué)生。實(shí)驗(yàn)教材建議各部分指導(dǎo)老師參考各類(lèi)機(jī)器人技術(shù)手冊(cè)來(lái)編寫(xiě)講義。表1列舉了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,隨著課程的進(jìn)一步開(kāi)展可以繼續(xù)進(jìn)行豐富和修改。筆者主要負(fù)責(zé)武術(shù)擂臺(tái)部分的教學(xué)和團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)。本課程由機(jī)器人團(tuán)隊(duì)多名教師共同承擔(dān)。不同的項(xiàng)目分別由相應(yīng)的老師負(fù)責(zé)講授,分別對(duì)全體學(xué)生介紹信工學(xué)院各專(zhuān)業(yè)各門(mén)課程在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用情況,并講授機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)所需要的基本知識(shí)和基本技能,介紹我院以及兄弟院校學(xué)生在參加機(jī)器人競(jìng)賽中所用到的技術(shù);介紹機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)所需要用到的工具及其使用方法、各種軟件以及使用方法、硬件電子電路基礎(chǔ)知識(shí)、編程技巧以及智能四輪小車(chē)的設(shè)計(jì)與控制、機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)控制等內(nèi)容[6]。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)將所有學(xué)生分成5組,每組學(xué)生控制在5-12人,由指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)擬定5-10個(gè)具有一定創(chuàng)新性的機(jī)器人設(shè)計(jì)項(xiàng)目,由學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主選題,也可以由學(xué)生根據(jù)智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的機(jī)器人設(shè)備自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目,分組后每位指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)一個(gè)團(tuán)隊(duì),以項(xiàng)目組織實(shí)施的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和管理。在學(xué)生學(xué)時(shí)方面,前8周所有學(xué)生一起上課,第9周開(kāi)始分成5組,每位老師負(fù)責(zé)一個(gè)項(xiàng)目,由學(xué)生自主選擇項(xiàng)目,每位老師負(fù)責(zé)的學(xué)生控制在5-12人。從第9周開(kāi)始,學(xué)生的上課時(shí)間和上課形式可以在不違反學(xué)校教學(xué)規(guī)章制度的前提下,大膽探索和勇于嘗試,力求在實(shí)踐中探索出一條具有強(qiáng)烈金陵學(xué)院特色的教學(xué)方法和教學(xué)手段。原則上,學(xué)生實(shí)際全身心投入課程的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)27學(xué)時(shí)。

3課程的教學(xué)方式

(1)本課程教學(xué)方法與手段靈活多變,包含課堂講授、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)等環(huán)節(jié),其中課堂教學(xué)中重點(diǎn)采用案例教學(xué)法,為適應(yīng)我院學(xué)生的基礎(chǔ),所舉的例子盡量采用院往屆學(xué)生在機(jī)器人競(jìng)賽、江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中的作品以及用到的方法,并通過(guò)播放視頻與制作動(dòng)畫(huà)等形式加強(qiáng)學(xué)生的理解;實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)注重與理論知識(shí)的結(jié)合,力求通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步解釋理論知識(shí),讓學(xué)生通過(guò)切身體會(huì)進(jìn)一步鞏固知識(shí);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)力求模擬公司的運(yùn)行機(jī)制,讓以“工作”的方式執(zhí)行課程任務(wù),以達(dá)到把知識(shí)的學(xué)習(xí)、素質(zhì)的培養(yǎng)和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)的效果[7]。在講完相應(yīng)的理論課之后,根據(jù)比賽項(xiàng)目的分工,本項(xiàng)目組五位老師分別帶領(lǐng)一部分學(xué)生,開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué),為了完成比賽項(xiàng)目,學(xué)生需要自主查閱相關(guān)資料、根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分工、并且按照一定的方式開(kāi)展合作,以保證整個(gè)項(xiàng)目的順利推進(jìn)。為了取得較好的效果,有的學(xué)生自己去請(qǐng)教其他專(zhuān)業(yè)課老師,有的跑到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行咨詢(xún),有的跑到其他學(xué)校進(jìn)行取經(jīng),基本上可以模擬公司的運(yùn)行機(jī)制。

(2)鑒于場(chǎng)地和設(shè)備的限制,為了達(dá)到更好的教學(xué)效果,本實(shí)訓(xùn)課程要求學(xué)生總數(shù)限制在40左右,即在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié),每位老師最多指導(dǎo)兩個(gè)課題的項(xiàng)目,人數(shù)限制在5-12人。

(3)教學(xué)方法、作業(yè)、考試等教改舉措教學(xué)方法與傳統(tǒng)的課程有較大改革,尤其是在項(xiàng)目設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),指導(dǎo)教師相當(dāng)于合同中的甲方,學(xué)生相當(dāng)于乙方,但是指導(dǎo)教師除了擔(dān)任甲方的職責(zé)之外,還需要對(duì)學(xué)生因材施教,主動(dòng)發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)及特長(zhǎng),對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)與指導(dǎo),使其充分發(fā)揮自己在團(tuán)隊(duì)中的作用。這里還強(qiáng)調(diào)學(xué)生間的相互學(xué)習(xí),本課程授課對(duì)象應(yīng)該來(lái)自信工學(xué)院每個(gè)專(zhuān)業(yè),學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程不再單純是向老師學(xué)習(xí),還應(yīng)該注重主動(dòng)向同組同學(xué)學(xué)習(xí)相近專(zhuān)業(yè)知識(shí),這種學(xué)習(xí)方式對(duì)于學(xué)生來(lái)講會(huì)減輕壓力,往往具有很好的效果。作業(yè)也與傳統(tǒng)的課程有較大區(qū)別,為了突出分工,引導(dǎo)不同的學(xué)生發(fā)揮自己的特長(zhǎng),每個(gè)人的作業(yè)形式可以有所不同,根據(jù)本課程的創(chuàng)新考核方式(達(dá)到相關(guān)指標(biāo)者可以申請(qǐng)免考),每個(gè)同學(xué)可以自主選擇作業(yè)形式,作業(yè)形式可以是撰寫(xiě)一篇學(xué)術(shù)論文、申請(qǐng)江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、參加省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽、申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利等。

4總結(jié)

本課程旨在打破教育部白皮書(shū)的課程框架,建立新型概念課,把知識(shí)的學(xué)習(xí)、素質(zhì)的培養(yǎng)和生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái),為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才構(gòu)建新平臺(tái)。2016年,我校成功開(kāi)設(shè)了本課程,受限于場(chǎng)地和硬件條件,在近200名報(bào)名同學(xué)中篩選出了60名同學(xué)進(jìn)行授課。本課程建設(shè)的目標(biāo)是給學(xué)生提供一種模擬公司運(yùn)行的機(jī)制和環(huán)境,以設(shè)計(jì)產(chǎn)品為導(dǎo)向,以項(xiàng)目課題為目標(biāo),學(xué)生在對(duì)于機(jī)器人自主感知,分析處理數(shù)據(jù),判斷與決策等方面知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)了解基礎(chǔ)上,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)工作的流程,熟悉項(xiàng)目的運(yùn)作流程,在設(shè)計(jì)中增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力,在團(tuán)隊(duì)中掌握分工協(xié)作與交流溝通的技巧,在答辯時(shí)積累結(jié)題的經(jīng)驗(yàn)以及撰寫(xiě)報(bào)告的方法,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生申報(bào)項(xiàng)目、組織管理和實(shí)施項(xiàng)目的能力,培養(yǎng)學(xué)生撰寫(xiě)技術(shù)文檔和學(xué)術(shù)論文的能力,培養(yǎng)學(xué)生的就業(yè)和工作的能力和素養(yǎng),以期達(dá)到提升學(xué)生的綜合素質(zhì)的效果。

作者:謝鵬飛 夏慶鋒 張燕 鄒發(fā)光 單位:南京大學(xué)金陵學(xué)院機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室

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