基于慧鱼机器人的创新实验教学模式改革研究

黄志诚 刘莉娅 黎泽伦

摘要：针对目前高校机电类课程实验教学特点，将慧鱼机器人模型引入课堂并对慧鱼机器人的机电创新实验进行强化拓展。通过将慧鱼模型实验与课堂教学、实践环节、科研、竞赛和毕业设计结合，吸引更多学生参与创新实验，形成真正的“开放式”实验教学。

关键词：慧鱼机器人；机电创新实验；开放式

一、 引言

近年来，针对大学生的创新教育，国内许多高校都配备了不同型号的教学机器人，并已投入使用。其中慧鱼机器人组合模型因其独特的优点广泛用于机械类课程的教学和实验。但在教学过程中，存在偏重理论知识的传授而轻视实践环节培养的问题。所以对基于慧鱼机器人的实验教学模式有进一步探索的必要。

二、 慧鱼机器人实验教学实施方案

1. 与教学结合

慧鱼机器人模型模块化，简单直观，对帮助学生吸收消化课堂知识有很大的助力。在课堂上可以引导学生发挥主动性，对于同一个问题提出多种方案，然后逐一讨论，实现教学向“学生为主型”转变。而实验中学生可将自己的方案通过慧鱼机器人创意组合模型来实现，这在巩固所学知识的同时，又培养了自己的创新意识和创新能力。

2. 与实践相结合

在机电类课程实践中引入慧鱼机器人的创意组合模型，可以给学生最大的想象空间去拟定实践方案并付诸实施，最后通过答辩来检查实践效果。过去，由于时间的原因，有些科目的课程设计很难高效、圆满的完成。以“机电一体化技术”课程设计为例，现在可以让学生利用慧鱼工业机器人、慧鱼移动机器人、传感器和电动机等慧鱼工具进行机电一体化系统设计。这些可以克服以往机电类课程实践环节中的枯燥和乏味，提高学生参与的积极性。

3. 与科研和毕业设计（论文）相结合

要真正、完全地提高学生的创新意识和创新能力，仅靠教学与实践等的改革还远远不够，还需要在学生中营造创新实践氛围和提供创新实践机会，以点带面，从而全面提高学生的创新素质。教师可以结合自己的科研项目，将其拆分成一个个小的项目点，组建相应的学生课题组，依托机械创新实验室，老师负责指导。项目内容也可以作为学生毕业设计选题。这样既培养了学生处理较大研究型课题的能力，又培养了学生团队协作能力。

4. 与科技竞赛相结合

各高校每年3月份在全校范围内举行创新设计大赛，科技竞赛作为机电类实践课程的一部分，拥有实习实训同样的学分。学生在慧鱼机器人的基础上，可以进一步拓展其他类型的创新设计，自行设计其他类型的机器人或开展其他的创新实验，充分发挥学生的自主能力和创新能力。学生以自由组队的形式参赛，每支参赛队伍4-6人，高校对每支参赛队伍给予一定的资金资助。5月份，学生提交创新作品，并进行现场答辩。由专业教师组成评审组，对学生制作的创新作品和答辩情况进行综合评分，分为合格与不合格。在合格的学生创新作品中，评审出一等奖、二等奖和三等奖，颁发获奖证书，并给予一定的资金奖励。优秀小组可以代表学校参加省级和国家级的创新设计大赛。

三、 慧鱼机器人创新实验课堂实施效果

在慧鱼模型进入了学生的创新实验课堂后，首先对机械电子工程专业的学生进行课堂教学改革，前期吸收了机械设计、电子工程和自动化专业600人左右的学生进入机械创新实验室。后期向其他理工类学生进行实验课堂改革，吸引了很多的学生进入创新实验室，形成真正的“开放式”实验教学，并定期举行创新设计大赛，开始在全校范围内开始推广。全校形成一种以创新为理念的科学实验室风潮，学生参与创新实验的积极性、能动性、创造性和合作精神都有了显著的增强。自实施机电类实验教学改革以来，已尽量将慧鱼机器人运用到各门课程当中，以及一系列相关的课程设计、毕业设计和科学竞赛，从老师和学生的反映来看比较成功的。每一次的慧鱼机器人的科技创新大赛总能在全院掀起一阵创新热潮，不仅吸引机电系的学生，还吸引了其他系学生。同时在竞赛中，团队间的合作培养了学生的集体精神。

四、 结语

通过改革现有的机电类实验教学模式，创建了开放式创新实验教学模式，建设了开放式实验平台。通过将慧鱼模型实验与课堂教学、实践环节、科研、竞赛和毕业设计结合，增强学生学习的主动性，激发学生的创新能力，培养学生分析和解决问题的能力以及团队协作能力。慧鱼机器人的引进，为实验教学带来很多便利和趣味性，课堂实验不再枯燥乏味，学生积极参与配合，主动地将创新思维注入实验设计中，极大地提高了创新意识和团队意识。很多高校纷纷进行实验教学改革后，都已初步成效。学生的创新想法得到支持并且可以实施在实验中，积极自主性不断增强，动手能力独立分析能力以及团队协作能力也都有了显著提升。

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作者简介：

黄志诚，刘莉娅，江西省景德镇市，景德镇陶瓷大学，机械电子工程学院；

黎泽伦，重庆市，重庆科技学院，机械与动力工程学院。