劉崢 初俊博 韓特 王勇申 郝政 孫恒震

摘要：鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的自主能動(dòng)力，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，是教育發(fā)展前進(jìn)的未來(lái)方向，本文以一次課題創(chuàng)新活動(dòng)為例，分析了課題創(chuàng)新活動(dòng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響，簡(jiǎn)要綜述了此類活動(dòng)如何充分提高學(xué)生綜合素質(zhì)，并提出了一些創(chuàng)新課題活動(dòng)面臨的現(xiàn)有問(wèn)題和對(duì)未來(lái)發(fā)展方向的看法。

關(guān)鍵詞：綜合能力；創(chuàng)新能力；課題創(chuàng)新活動(dòng)；仿水雷智能小車；促進(jìn)學(xué)習(xí)；培養(yǎng)興趣；啟發(fā)思維

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）30-0236-02

一、概述

步入21世紀(jì)以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，社會(huì)對(duì)人才的期望越來(lái)越高，傳統(tǒng)的單一型學(xué)科人才開始越來(lái)越滿足不了社會(huì)發(fā)展的需要，如何加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和綜合能力，如何培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合型人才，是所有教育機(jī)構(gòu)將要面臨的新問(wèn)題。

二、課題創(chuàng)新活動(dòng)與機(jī)器人技術(shù)

智能機(jī)器人技術(shù)是新世紀(jì)以來(lái)最熱門的技術(shù)之一，自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展已遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能化水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息技術(shù)的飛快發(fā)展，智能機(jī)器人技術(shù)也在快速進(jìn)步，在海洋開發(fā)、宇宙探測(cè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)服務(wù)、娛樂(lè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且收到了良好的效果。

課題創(chuàng)新活動(dòng)是當(dāng)下比較常見(jiàn)的教學(xué)活動(dòng)之一?；顒?dòng)一般由教師發(fā)起并確立課題，學(xué)生自由組隊(duì)，以小組形式討論并完成課題。該活動(dòng)能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，加深學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解。但是，以往的課題創(chuàng)新往往以編程、上機(jī)實(shí)驗(yàn)和仿真模擬為主，學(xué)生只能通過(guò)電腦軟件仿真完成課題，而無(wú)法自己動(dòng)手制作出成果，缺少了將知識(shí)變成實(shí)踐這一重要過(guò)程。而若將課題創(chuàng)新活動(dòng)與機(jī)器人設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，由于機(jī)器人技術(shù)課題新、難度大、學(xué)科綜合程度高、制作較復(fù)雜等特點(diǎn)，能夠很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生綜合能力。

三、仿水雷小車的課題創(chuàng)新設(shè)計(jì)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)飛速發(fā)展，智能技術(shù)日臻完善，從原來(lái)的遙不可及，到現(xiàn)在的遍及身邊每一個(gè)角落，可以說(shuō)，智能技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。如今，智能技術(shù)在民用、軍事、航空航天、科學(xué)研究等方面已獲得了廣泛的應(yīng)用，作為各類科研的基礎(chǔ)模型，智能小車具有很大的研究空間，適合多領(lǐng)域的研究和開發(fā)。以基于51單片機(jī)的智能小車課題創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例。智能小車作為現(xiàn)代的新發(fā)明，具有很高的研究?jī)r(jià)值。智能小車一般分為三部分——傳感器部分，控制器部分，執(zhí)行部分，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，能夠進(jìn)行功能的拓展，使其具有自動(dòng)循跡、尋光、避障等功能，它可以按照預(yù)先設(shè)定的功能運(yùn)作，不需要人為的控制，可用于科學(xué)勘探等等的用途，也可以作為一個(gè)模型，用來(lái)研究其他課題。

而隨著智能技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于智能小車的研究越來(lái)越受人關(guān)注。全國(guó)大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎都有智能小車這方面的題目，全國(guó)高校也都很重視該題目的研究。可見(jiàn)其研究意義很大。本次課題創(chuàng)新以仿水雷小車為題目，在小車上加裝紅外、碰撞、循跡傳感器以及CMOS攝像頭等多種傳感器，在單片機(jī)的管理和相關(guān)程序的控制下，能完成自動(dòng)循跡及在復(fù)雜地形的迷宮中尋找目標(biāo)、跟蹤目標(biāo)及打擊目標(biāo)的功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用C#編程，完成仿水雷智能車上位機(jī)的設(shè)計(jì)。通過(guò)藍(lán)牙串口連接，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)（PC）與下位機(jī)（智能車）之間的通信，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能車運(yùn)動(dòng)情況及對(duì)智能車情況做出判斷以便及時(shí)做出處理[1-4]。

四、課題創(chuàng)新活動(dòng)提高學(xué)生綜合能力

本次設(shè)計(jì)依據(jù)現(xiàn)代水雷的特點(diǎn)和表象特征，構(gòu)建一個(gè)以智能小車為載體的仿水雷智能小車系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)了智能小車探測(cè)目標(biāo)、識(shí)別目標(biāo)、實(shí)時(shí)測(cè)量、避障等功能。在此過(guò)程中可以加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)和控制理論的理解和認(rèn)識(shí)，拓展和啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力，提高學(xué)生的合作能力和進(jìn)取精神，從而為日后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

創(chuàng)新能力是在智力發(fā)展的基礎(chǔ)上形成的一種綜合能力，它是人的能力的重要組成部分，隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)人的創(chuàng)新能力要求越來(lái)越高，它已成為21世紀(jì)人才必備的素質(zhì)之一。黨的十八屆五中全會(huì)提出“五大發(fā)展理念”，排在首位的就是“創(chuàng)新發(fā)展”，開展創(chuàng)新教育，培養(yǎng)和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，已成為當(dāng)下教育的主題和未來(lái)教育的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)課堂教育的“主角”往往是教師，多采用“填鴨式”教學(xué)。而以教師為主導(dǎo)的教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)處于被動(dòng)狀態(tài)，注意力被紀(jì)律強(qiáng)迫到這個(gè)課堂中，學(xué)習(xí)積極性得不到調(diào)動(dòng)，學(xué)生自身的思考和理解被弱化，更不強(qiáng)調(diào)質(zhì)疑和創(chuàng)新，壓抑了學(xué)生的創(chuàng)造力和對(duì)于知識(shí)的應(yīng)用能力。課題創(chuàng)新活動(dòng)使學(xué)生化被動(dòng)為主動(dòng)，讓學(xué)生成為教學(xué)活動(dòng)的“主角”，親身參與到知識(shí)的實(shí)踐過(guò)程中去，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和想象力。知識(shí)是從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出來(lái)的，它源于實(shí)踐，又用于實(shí)踐，學(xué)生在課題創(chuàng)新活動(dòng)中將抽象的知識(shí)用于現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐，親身經(jīng)歷了知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，同時(shí)結(jié)合自身的思維，完成課題，能很好地激發(fā)學(xué)生的自主性，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

仿水雷智能小車是一個(gè)運(yùn)用單片機(jī)、傳感信息、通信、導(dǎo)航、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、自動(dòng)行駛為一體的高新技術(shù)綜合體。智能技術(shù)在軍事、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究等方面已獲得了應(yīng)用，作為各類科研的基礎(chǔ)模型，智能小車具有很大的研究空間，適合多領(lǐng)域的研究和開發(fā)。此次課題涉及單片機(jī)、控制原理、傳感技術(shù)、電子、機(jī)械、模式識(shí)別等多個(gè)學(xué)科，不僅使學(xué)生更深層次地消化理解已學(xué)到的知識(shí)，更使學(xué)生學(xué)到了在課堂上沒(méi)學(xué)到的知識(shí)，掌握了研究設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，開闊了學(xué)生的視野，增長(zhǎng)了學(xué)生的見(jiàn)識(shí)，不僅加深了學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)，更將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

此次課題活動(dòng)，由五名高校學(xué)生與一名指導(dǎo)老師共同完成，在此過(guò)程中雖然遇到了種種困難，但是在學(xué)生自身的努力以及指導(dǎo)老師的認(rèn)真引導(dǎo)下，終于完成了此次課題。在此次活動(dòng)中，學(xué)生的合作能力和進(jìn)取精神得到了非常大的鍛煉。本次課題是本科期間學(xué)生第一次參與的科技創(chuàng)新活動(dòng)，在此次活動(dòng)中，學(xué)生們從無(wú)到有，從開始的茫然不知所措，到在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)下討論研究，逐步制定計(jì)劃，修改方案，實(shí)施方案，驗(yàn)證與改善，一直到最后的達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成課題，可以說(shuō)是收益良多。全過(guò)程當(dāng)中，正是因?yàn)槲迕蓡T通力協(xié)作，團(tuán)結(jié)一致，積極配合，分工明確，才能完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。培養(yǎng)了學(xué)生在團(tuán)體活動(dòng)中，積極參與的能力、有效討論的能力、尊敬他人的能力、客觀評(píng)價(jià)的能力和提出多樣化觀點(diǎn)的能力。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力在科技高速發(fā)展的今天顯得極為重要，所有的大型科研項(xiàng)目、軍事活動(dòng)都不可能由一個(gè)人獨(dú)立完成，所以要求今天的人才必須具備與他人合作的能力。此次活動(dòng)當(dāng)中，五名成員共同努力，相互交流，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，共同完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)，這對(duì)其以后的學(xué)習(xí)和工作有著積極且深遠(yuǎn)的影響。

現(xiàn)如今，智能技術(shù)飛速發(fā)展，從軍事、民用到其他各行各業(yè)均有應(yīng)用。學(xué)習(xí)和制作智能小車不僅能激發(fā)高校大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)，更能全面培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)造能力，同時(shí)也可以普及智能機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，使這項(xiàng)研究為更多人所了解?？梢哉f(shuō)，智能機(jī)器人技術(shù)從某種程度上反映了一個(gè)國(guó)家綜合技術(shù)的高低，而智能小車作為最簡(jiǎn)單的一種智能機(jī)器人，對(duì)其系統(tǒng)的研究將有力推動(dòng)智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為智能技術(shù)收集更多創(chuàng)意。

此次設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了智能小車探測(cè)目標(biāo)、識(shí)別目標(biāo)、實(shí)時(shí)測(cè)量、避障等功能，將機(jī)器人技術(shù)與課題創(chuàng)新活動(dòng)有機(jī)結(jié)合在一起，很好地加深了學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力，不僅能促進(jìn)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)，還為其以后參加工作起到一個(gè)良好的開頭和啟蒙作用。多組織類似的課題創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)，能使學(xué)生培養(yǎng)對(duì)科學(xué)研究的興趣，收獲更多的知識(shí)，養(yǎng)成更強(qiáng)的能力。

五、未來(lái)的方向和面臨的問(wèn)題

創(chuàng)新課題活動(dòng)作為一種能夠多方面全方位提高學(xué)生綜合能力的教學(xué)活動(dòng)，以后必將成為高校教育中不可或缺的重要部分，成為未來(lái)教育的發(fā)展趨勢(shì)。但是，此類活動(dòng)仍面臨一些難題：如教學(xué)資源不足；可供實(shí)驗(yàn)課題種類太少；創(chuàng)新課題活動(dòng)一般難度大，周期長(zhǎng)，與專業(yè)課程學(xué)習(xí)沖突等等。雖然如此，但我相信隨著高等教育事業(yè)的發(fā)展，教學(xué)改革的逐步進(jìn)行，課題創(chuàng)新活動(dòng)將有更廣闊的空間，受到更多的關(guān)注。

六、結(jié)語(yǔ)

仿水雷小車課題創(chuàng)新活動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生反映自身能夠受到很大的鍛煉，收獲豐富的知識(shí)，也收獲真摯的友情，希望以后多參與此類活動(dòng)。

課題創(chuàng)新活動(dòng)可以將課上聽到的知識(shí)，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)現(xiàn)，更能使學(xué)生學(xué)到可上學(xué)不到的知識(shí)，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，多方面有效提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，顯著提高教學(xué)效率。

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