丁旭東 徐志偉 姜燕

摘 ? 要：文章針對(duì)大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽的現(xiàn)狀，對(duì)目前競(jìng)賽培訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，從多個(gè)方面開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽的教學(xué)探索，有效促進(jìn)了機(jī)器人競(jìng)賽的培訓(xùn)質(zhì)量，提高了學(xué)生的競(jìng)技能力，有助于培養(yǎng)應(yīng)用型人才的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人競(jìng)賽;教學(xué);大學(xué)生;教學(xué)方法

大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽既有理論編程又有實(shí)際動(dòng)手操作，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力具有極大的促進(jìn)作用。南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院一直非常重視學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽，近兩年，南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院獨(dú)立組隊(duì)參加大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽，獲得了較好的成績(jī)，學(xué)生的參賽熱情和學(xué)習(xí)積極性持續(xù)高漲[1-2]。

但目前機(jī)器人競(jìng)賽與日常教學(xué)之間仍缺乏有效的銜接，僅靠學(xué)生在課后自學(xué)，缺乏系統(tǒng)性的培訓(xùn)，學(xué)生無(wú)法系統(tǒng)地將競(jìng)賽知識(shí)加以運(yùn)用。日常訓(xùn)練中對(duì)于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)僅僅局限在課本和教學(xué)計(jì)劃的范圍內(nèi)，學(xué)生往往是以完成作業(yè)為目的進(jìn)行學(xué)習(xí)，不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的自主性和積極性。故本文針對(duì)機(jī)器人競(jìng)賽與日常教學(xué)相結(jié)合的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，嘗試探索一條系統(tǒng)有效的競(jìng)賽教學(xué)結(jié)合方案，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力，更好地促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

1 ? ?機(jī)器人競(jìng)賽培訓(xùn)存在的問(wèn)題

1.1 ?競(jìng)賽培訓(xùn)系統(tǒng)性不足

南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院對(duì)于大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽由教務(wù)處和教學(xué)保障處兩個(gè)部門(mén)管理，管理交叉和不明確導(dǎo)致老師很難流暢地開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽培養(yǎng)的工作，對(duì)于學(xué)生的競(jìng)賽能力發(fā)展與提高都有影響。另外，針對(duì)機(jī)器人比賽的培養(yǎng)過(guò)程，采取臨時(shí)抱佛腳的應(yīng)對(duì)辦法，平時(shí)難以采用集中培訓(xùn)的方法，導(dǎo)致競(jìng)賽培訓(xùn)對(duì)于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、控制和編程等方面的知識(shí)不夠系統(tǒng)，學(xué)習(xí)多是采用點(diǎn)滴式的學(xué)習(xí)，容易遺忘，培訓(xùn)的效果大打折扣[3-4]。

1.2 ?專(zhuān)業(yè)知識(shí)要求較高

現(xiàn)行的專(zhuān)業(yè)課程以傳播知識(shí)為主，課程內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題有一定距離，機(jī)器人比賽要求掌握相關(guān)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)實(shí)踐知識(shí)，例如機(jī)器人的原理、構(gòu)成、控制方式、深入的編程知識(shí)和數(shù)學(xué)建模理論，這是一般本科課程難以教授的，需要學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人比賽實(shí)踐，學(xué)生在備賽的過(guò)程中，可以充分利用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，探索機(jī)器人的控制方法，激發(fā)學(xué)生不斷摸索、勇于創(chuàng)新的精神[5]。

1.3 ?師資培訓(xùn)力量不足

由于沒(méi)有開(kāi)設(shè)機(jī)器人相關(guān)專(zhuān)業(yè)，導(dǎo)致南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院沒(méi)有專(zhuān)職的機(jī)器人指導(dǎo)教師，機(jī)器人指導(dǎo)老師由自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)中心管理人員兼任，基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)較為薄弱。有的老師雖然能夠在競(jìng)賽時(shí)帶隊(duì)指導(dǎo)，但其主要精力還是放在個(gè)人課業(yè)教學(xué)或行政管理事務(wù)。目前南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院機(jī)器人競(jìng)賽指導(dǎo)老師無(wú)論從數(shù)量還是專(zhuān)業(yè)素質(zhì)上都和想?yún)①悓W(xué)生的數(shù)量達(dá)不到合理的配備標(biāo)準(zhǔn)，限制了學(xué)生和指導(dǎo)老師交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生參賽能力的提高有所影響。

2 ? ?改革舉措

2.1 ?開(kāi)設(shè)機(jī)器人選修課程

針對(duì)學(xué)校目前沒(méi)有相關(guān)機(jī)器人課程的現(xiàn)狀，以機(jī)器人競(jìng)賽為依托建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，對(duì)全校學(xué)生開(kāi)放，進(jìn)行機(jī)器人比賽前期知識(shí)的教學(xué)工作，可以有效開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽的宣傳和選拔工作，是培訓(xùn)學(xué)生機(jī)器人基本技能的重要載體。每個(gè)機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目均可作為機(jī)器人課程的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)機(jī)器人比賽側(cè)重于實(shí)踐，教學(xué)過(guò)程中要更加注重理論知識(shí)的應(yīng)用?？梢韵葘⒅v授相關(guān)教材的理論知識(shí)，由學(xué)生自己動(dòng)手完成相關(guān)程序任務(wù)。學(xué)生通過(guò)這個(gè)過(guò)程來(lái)加深應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，逐漸掌握機(jī)器人的基本知識(shí)、各個(gè)子程序的編制、機(jī)器人的控制方式等[6]。

2.2 ?項(xiàng)目分類(lèi)培訓(xùn)

目前南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院機(jī)器人項(xiàng)目有人臉和物體識(shí)別、高爾夫球、3D足球仿真、救援仿真等比賽項(xiàng)目，每個(gè)機(jī)器人比賽項(xiàng)目的競(jìng)賽內(nèi)容區(qū)別較大，很難采用統(tǒng)一的教學(xué)與訓(xùn)練，而采用項(xiàng)目式教學(xué)可以很好地解決這一難題，在教學(xué)工程中根據(jù)項(xiàng)目的特色導(dǎo)入相應(yīng)機(jī)器人項(xiàng)目知識(shí)，結(jié)合結(jié)構(gòu)知識(shí)、編程語(yǔ)言、微處理技術(shù)、傳感器理論等知識(shí)，把各個(gè)比賽項(xiàng)目的知識(shí)分解為子項(xiàng)目融入日常教學(xué)和訓(xùn)練中[7-8]。

2.3 ?改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法

教學(xué)過(guò)程中，教師要分析往年的比賽情況，結(jié)合當(dāng)年的競(jìng)賽要求，分析下一步機(jī)器人項(xiàng)目的提升目標(biāo)和優(yōu)化內(nèi)容，最終以此作為規(guī)劃和導(dǎo)向教學(xué)[9]。首先，改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，機(jī)器人培訓(xùn)老師可以先開(kāi)展理論教學(xué)，導(dǎo)入當(dāng)天的教學(xué)任務(wù)和最終需要實(shí)現(xiàn)的功能，提示實(shí)現(xiàn)此功能所需學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)和技能。其次，分解功能并將學(xué)生分為若干組，每組布置功能目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)，讓每組開(kāi)展學(xué)習(xí)并討論如何實(shí)現(xiàn)。在此過(guò)程中，教師充當(dāng)指導(dǎo)者的角色，當(dāng)學(xué)生遇到疑問(wèn)時(shí)，給予必要的指導(dǎo)。最后，在項(xiàng)目實(shí)施工程中，要對(duì)每個(gè)學(xué)生都有明確的要求，要讓每個(gè)競(jìng)賽參與者制定詳細(xì)的學(xué)習(xí)和實(shí)施計(jì)劃，根據(jù)競(jìng)賽的目標(biāo)收集相關(guān)資料進(jìn)行競(jìng)賽準(zhǔn)備[10-11]。

2.4 ?開(kāi)展社團(tuán)學(xué)習(xí)

機(jī)器人競(jìng)賽的宗旨是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和相關(guān)理論的應(yīng)用能力，組建以學(xué)科競(jìng)賽為目的的學(xué)習(xí)型學(xué)生社團(tuán)是發(fā)展機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)非常有效的載體。而人才又是機(jī)器人社團(tuán)的核心，應(yīng)及早進(jìn)行隊(duì)員的選拔，在大學(xué)一年級(jí)第二學(xué)期開(kāi)始選拔參賽隊(duì)員，從學(xué)生的現(xiàn)有課程知、機(jī)器人的相關(guān)理論知識(shí)、動(dòng)手能力、合作精神、興趣愛(ài)好等方面全方位考察學(xué)生。制定合理的選拔制度，提前安排選拔工作，這樣更加有利于參賽隊(duì)員的培訓(xùn)和篩選，新隊(duì)員的進(jìn)入要經(jīng)過(guò)初選、復(fù)選兩個(gè)過(guò)程。初選時(shí)，通過(guò)自主報(bào)名的方式選入，然后由老師、社團(tuán)主要負(fù)責(zé)學(xué)生組成面試組，通過(guò)學(xué)生的簡(jiǎn)歷、相關(guān)的理論知識(shí)、實(shí)際操作等方面來(lái)確定合適隊(duì)員。新隊(duì)員進(jìn)入后，社團(tuán)會(huì)不定期組織相關(guān)培訓(xùn)，安排相關(guān)的課程任務(wù)進(jìn)行定期考核，不斷提高社員的學(xué)習(xí)能力、操作水平以及團(tuán)隊(duì)合作精神[12]。

2.5 ?增強(qiáng)指導(dǎo)教師隊(duì)伍

一個(gè)好的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)需要一支專(zhuān)業(yè)素質(zhì)過(guò)硬的指導(dǎo)教師隊(duì)伍。針對(duì)目前南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院指導(dǎo)教師缺乏及專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)欠缺的現(xiàn)狀，擬采取以下措施，逐漸形成一支專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)教師隊(duì)伍。

（1）從南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)教師和實(shí)驗(yàn)教師中選拔部分感興趣的教師進(jìn)行培訓(xùn)。培訓(xùn)由南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院共建單位南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院負(fù)責(zé)。南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院Apollo機(jī)器人團(tuán)隊(duì)和派寶服務(wù)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)有著豐富的機(jī)器人競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)，多年來(lái)在國(guó)際、國(guó)內(nèi)各項(xiàng)賽事中獲得多項(xiàng)榮譽(yù)。南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院教師可以在他們的培訓(xùn)指導(dǎo)下不斷增強(qiáng)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐操作能力。

（2）指導(dǎo)教師隊(duì)伍要不斷增強(qiáng)責(zé)任感。既然通過(guò)選拔進(jìn)入了南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院機(jī)器人競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)，那么就要從思想上重視起來(lái)，一方面加強(qiáng)自身能力的培養(yǎng)，另一方面要對(duì)自己負(fù)責(zé)的競(jìng)賽項(xiàng)目以及參加競(jìng)賽的學(xué)生負(fù)責(zé)。一支高素質(zhì)、責(zé)任心強(qiáng)的指導(dǎo)教師隊(duì)伍才能夠帶出一支競(jìng)賽能力突出的學(xué)生隊(duì)伍。

（3）指導(dǎo)教師隊(duì)伍要堅(jiān)持創(chuàng)新，不能一直死守著某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目不變，要做到聯(lián)系南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院實(shí)際情況，主動(dòng)與科技前沿的發(fā)展接軌，不斷開(kāi)發(fā)新的參賽項(xiàng)目，提高競(jìng)賽指導(dǎo)教師隊(duì)伍的科研創(chuàng)新能力和競(jìng)賽指導(dǎo)水平[13-14]。

3 ? ?結(jié)語(yǔ)

總之，全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽是一項(xiàng)提高學(xué)生應(yīng)用能力的科技活動(dòng)，符合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，本文結(jié)合南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院生源的特殊性和應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的特殊性，立足于學(xué)生的群體特征與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方案，探討了大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合研究工作，促進(jìn)了大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽的開(kāi)展，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)精神。

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