科技论坛 ・８３・ 《机器人学》课程教学改革的探索 叶晔高文斌岑豫皖 （安徽工业大学机械工程学院，安徽马鞍山２４３０３２） 摘要：《机器人学》是我校一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课。结合本校机械类专业《机器人学》的课 程特点与借鉴其他院校教学改革的先进经验，从教学内容、教学方法、考评方式三方面分析了目前《机器人学》课程教学中存在的主要问 题，并提出了课程改革的思路与做法。 关键词：机器人学；机械；教学改革 和科技制作，鼓励学生参加各类比赛。通过机器人实体培养学生的 《机器人学》是当今机电工程学科极为活跃的研究领域之一，它 兴趣和创新意识，帮助学生消化、掌握和巩固知识。 涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个学科， ２．４考评方式的改革 代表了机电一体化的最高成就 。本课程是安徽工业大学本科机械 考试作为教学评价重要手段，对教师教学和学生学习具有重要 类专业的方向选修课，是机械电子方向本科生必需选修的专业课。 的导向作用。我们长期坚持、积极进行考试方法改革探索，引导学生 本课程的主要学习内容包括：机器人的机械结构、驱动方法、机器人 改进学习方法。本校《机器人学》传统考试的主要形式是一次性定时 的关节坐标系、运动学分析、控制系统以及感觉系统。其中重点要求 开卷考试。这种考试方法有诸多弊端，一是会造成学生考试临时抱 学生掌握机器人运动学分析的Ｄ—Ｈ方法以及机器人控制系统的基 佛脚的突击现象，放松平时的学习；二是不利于考察学生综合运用 本原理。目前该课程主要采取教师讲、学生听的传统教学模式，教师 知识解决问题的能力，难于发挥创新性思维能力。针对以上两点，我 与学生的互动和课堂交流相对比较少；教学内容上集中讲授机器人 们对《机器人学》课程考核进行了改革，制定了本课程的考核成绩原 基本理论知识，教学实验上主要开展机器人运动学仿真研究，实验 则：总成绩由平时成绩和期末成绩构成。平时成绩由上课出勤、作业 内容单调，实验方式是按照实验指导书所给定的实验步骤，按部就 （平时测验）和实验成绩构成。上课出勤占平时成绩的１，３，作业（平 班地进行操作。这样的教学方式和实验模式在一定程度上制约着学 时测验）占平时成绩的１，３，实验成绩占平时成绩的１，３；平时成绩占 生主观能动性地发挥，阻碍了学生的创新意识；另外，考评方式上主 总成绩的４０％，期末成绩占总成绩的６０％。任课教师认真做好学生 要是单一的卷面考察。针对上述现状，笔者结合本校机械类专业《机 成绩的评定工作，使学生出勤率达到９５％以上。 器人学》的课程特点与借鉴其他院校教学改革的先进经验 ，对本 ２．５注重师资培训，及时更新教学内容 校《机器人学》提出了课程改革的思路与做法。 《机器人学》涉及许多专业领域，对任课教师知识的广度和深度 ２本校机器人教学改革与探索 有较高的要求，同时还要保持知识技能的不断更新。安徽工业大学 ２．１采用丰富多样的多媒体教学方式 机械学院采取鼓励青年教师攻读博士学位、派遣教师到企业挂职锻 《机器人学》课程内容多、部分内容难以用语言解释，常规教学 炼、青年教师“导师制”等措施，加强师资队伍建设，形成一支具有一 方法难以在规定的３２学时内完成相关教学内容。本课程从 定科研能力的教师队伍。 ２０１３—２０１４学年的第二学期开始由我和另外一名年轻博士授课。经 ３结论 过我们的讨论和借鉴相关机器人方面的精品课程，拟打算从以下几 本文结合学校实际情况，探讨《机器人学》课程教学中存在的问 个方面来设计适合于本校机械类专业的《机器人学》课件：绪论部分 题和相应改革措施。我们会在以后的教学工作中将这些改革措施应 动态引入目前世界最新机器人研究成果，引发学生学习兴趣，使听 用于平时教学中，以增强授课效果。但教学改革是一个长期积累的 课质量提高；对运动学和动力学通过ＭＡＴＬＡＢ／ｒｏｂｏｔｉｃｓ工具箱的多 过程，需要教师不断探索，并在实践中继续改进和完善。 媒体方式进行实时详细的推导和示例验证；而对运动控制编程则可 参考文献 以结合教师的在研机器人项目，进行相关的运动控制程序编制。这 ［１】蔡自兴．机器人学ｆＭ】．２版．北京：清华大学出版社，２００９． 些工作使得学生对课程学习兴趣提高、理解能力加强。而对机器人 ［２】谢存禧，张铁．机器人技术及其基础【Ｍ】．北京：机械工业出版社， 复杂的结构则借助Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ等三维软件的多媒体教学手段进行 ２００８． 动态演示，仔细讲解，应用多媒体课件授课时数预期将达到９０％。 【３］战强，王东月．《机器人学》课程教学改革探讨『Ｊ１．北京航空航天大 ２．２采用交互式提问、类比等方式，加强分析讨论，培养学生研 学学报（社会科学版），２０１０，２３（２１：１１７—１２１． 究性学习的理念 ［４］黄用华，李雪梅，庄末．理工科高校《工业机器人》课程教学改革浅 课堂教学中对一些知识点设置疑问，鼓励学生独立思考、大胆 析［Ｊ］．科技信息，２０１２，２１：２０—２３． 质疑，发现问题和解决问题，活跃了课堂气氛，调动了学生学习的积 极性。如第一节课讲授第一章机器人概述时，老师就可以向学生提 出一个问题，“你们想象中的机器人是什么样的？”这一个小小的问 题就可以激发学生无限的想象，是《我，机器人》里的桑尼，还是电影 里的变形金刚？同学们由此展开了热烈的讨论，学习兴趣也热烈的 进发了。再者，如讲授机器人轨迹规划时，先通过一段机器人装配作 业视频，让学生在已学知识基础上讨论装配作业是如何实现的，从 而引出机器人在直角空间的轨迹规划，然后让同学们积极思考该方 法的缺点，进～步引出关节空间的轨迹规划。这种教学方法使学生 的印象深刻，容易掌握要点。 ２．３开放教学和科研实验室，为学生提供理论联系实际的平台 通过开放相关机器人教学和科研实验室，使学生在课上课下均 得到指导。学生在教师的指导下到教学和科研实验室参加科研工作 １概述 基金项目：安徽省优秀青年人才基金重点项目（２０１３ＳＱＲＬ０２３ＺＤ）；安徽工业大学校青年教师科研基金（Ｑｚ２０１３ｌ１）