[机器人教育与大学生创新教育]大学生创新机器人

机器人教育与大学生创新教育

1.1学科的综合性和交叉性是培养创新能力的良好平台智能 机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术,涉及到机械工 程、传感器、自动控制、电子技术等众多领域的科学,是学 科最综合的平台[2]。此外,机器人教育的综合学科性有利于 学科交叉,增强相关学科或课程的联系,通过运用能力风暴 机器人开发的库函数控制机器人运动环节,需要运用C语言 或C++语言的相关知识。因此,机器人教育能为创新教育和培 养高素质创造性人才提供了良好的平台。1.2教学的实践性 是培养创新意识的源泉创新的基础是实践,实践是创新的源 泉,没有实践就不可能创新。智能机器人教学非常便于设计 成各种有实用背景的项目,我校通过教学实践初步摸索出一 个比较有效的教学模式。在学生学好基础知识和基本编程技 能的基础后开放式教学,开设选修设计课程,设计项目由学 生根据爱好自己定,程序由他们自己独立完成,从而激发学 习的兴趣和培养创新意识。1.3教学的趣味性是创新意识培 养的源泉“兴趣是最好的老师”,大多数智能机器人项目趣 味盎然,能激发学生对工科的浓烈兴趣。比如,我校结合智能 机器人实例来展示传感器的应用的实验环节。在传感器教学 环节中,原来上课仅是借用多媒体了解运用,枯燥无味,而结 合智能机器人实验来展示传感器的应用效果明显好转。比如选用红外传感器,当遇上障碍时,可发出信号,并且让学生编 程操控。这样,学生在玩中掌握传感器的具体用法,便于直观 了解。使学生对深奥的理论有直观的认知,提高学习兴趣。

2我校机器人教学凸现创新意识的培养 2002年6月,我校金工实习基地买入AS-UII(能力风暴大 学版机器人),这是一款专门为大学进行课程教学、工程训练 以及科技创新的新型移动智能机器人。我校从如下几个方面 展开机器人教学。2.1教育机器人与相关专业课程相结合尽 管机器人教学引进之初是为了金工教学使用,对于机械工程 及其自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化等机械 类或近机类专业的学生实习6次,每次半天,共计3天,而对于 其他专业学生仅实习3次,每次半天,共计1.5天。主要讲解机 器人基础概念,并通过多媒体展示在各行各业的运用实例;
介绍AS-UII的系统结构以及各种传感器的工作原理,重点讲 解图形化交互式C语言(简称JC)编程原理,通过编程对机器 人进行操纵,使其完成各种任务,如使机器人边走四边形边 跳舞、使机器人遇到障碍物发生叫声并调头、机器人寻光等。

不过在实习教学过程中,我们发现教学难点是JC编程原理及 其对机器人控制设计。这需要学生很好的掌握已经学过的《C 语言》或者《C++语言》,但是学生普遍反映原来学习时所做 的实验无用,枯燥无味,难以理解。通过教学改革,我们创新 性地将《C语言》《C++语言》和《传感器》课程的实验环节 引入到机器人教学环节来,系统地将机器人教育与其他有关专业的教学活动进行初步整合,提高了学习的趣味性,不仅 提高了机器人教学的水平,而且使得其他学科得到发展,最 重要的激发学生学习兴趣和创新热情。2.2开放式教学,开设 选修课程除了规定的金工教学外,我们基地利用智能机器人 平台向工科类专业学生开设选修课《智能机器人DIY》。重 点讲解AS-UII的系统结构、传感器,分析能力风暴机器人的 库函数,让学生在学完选修课程后能独立通过编程对机器人 进行操纵,通过这种教学方式加深学生的自我学习能力,培 养学生兴趣爱好、想象能力,激发学习的兴趣和创新意识。

该选修课的吸引力非常大,每年都有没有选上的同学表示宁 可不要选修分愿意利用业余时间来参加这门选修课程。2.3 有效利用毕业设计毕业设计是最能锻炼和综合培养学生素 质的一个大作业,毕业设计质量的好坏,将影响学生走向社 会和工作岗位后能力的发挥。以能力风暴机器人作为平台, 将具体的项目指导相关专业学生进行毕业设计,如步行机器 人的行走控制、基于能力风暴机器人的外墙洗尘员的程序设 计等设计项目。这些设计项目作为毕业设计,使学生学会如 何将知识应用到生产实际中,培养学生的设计能力、动手能 力和创新能力,我校仅2013年机械工程及自动化专业毕业设 计课题中,有10个课题涉及机器人的研发,可见其受欢迎程 度。

3结语 目前我校积极探索,展开多层次教学模式,提高学生的参与性和创新意识,不过我们做的还远远不够,比如,说机器 人竞赛这一块是我们的不足,仅是“机器人协会”开展的相 关赛事,还没有形成规模,不过我们目前正在积极申请,争取 明年初展开一场全校性质的机器人竞赛。我们有理由相信: 我校的智能机器人的教学将会是培养学生创新能力的一个 良好平台。