机器人对抗赛在金工实习中的应用

刘自范

【摘 要】本文介绍了金工实习实践教学的现状，讨论了实践教学创新的必要性，提出实践教学创新的思路、竞赛实施的具体措施，实践证明，机器人的设计制作比赛是我们将竞赛机制引入常规教学的一个创举，通过班组对抗比赛极大地激发了学生和老师的学习热情，同时培养锻炼了学生的团队协作能力和综合工程素质。

【關键词】工程意识；学习热情；金工实习；机器人对抗赛

0 前言

当前金工技术的发展迅速，各种新技术不断得到推广和应用。为了适应现代社会的发展需求，许多高校进行了一系列的教学改革。在我国高等学校教育教学改革的进程中，金工系列课程改革已经取得了重要进展。在不少院校，课程内容已经更新三分之一以上，课程体系也随之有所突破；为了解决学时少、内容多和内容新的矛盾，取得更好的效益，已经引入现代教育技术；为了培养学生独立获取知识的能力，教师都在认真探讨新的教学方法，扩展学生的思维空间；为了培养学生的创新意识，教师和学生一起，创造了不少好的方法；为了增强学生的工程实践能力，国家和学校正加大对校内工程实践教学基地的经费投入[1-2]。

现在仍有一些高校以传统的金工实习为主，学生普遍兴趣不大，实践教学效果较差，学生缺乏独立思考精神和创新思维意识，工程实践创新教育发展缓慢。

1 实践教学理念与改革思路

1.1 实践教学理念

实践教学是高等学校培养应用型创新人才的重要环节。现代大学不仅要向学生传授知识，更要培养学生运用知识的能力。一流的实验、实习、实训条件和科学的实践教学方案，是培养和训练学生获得创新能力和实践能力的最有效的手段之一[3]。

学校的基本定位在教学型大学和培养高级应用型人才，自建校伊始，为提高学生实践动手能力与创新能力，学校就提出要将学生置于真实的工程环境下进行实践锻炼。长期以来，学校在实践教学方面投入了大量的人力、物力、财力对学生进行工程实践训练，注重开启学生探索创新、科学思维、实践能力、创新能力。把实践教学纳入到人才培养目标中，并且在培养计划总学时压缩的前提下保证实践教学时间不缩短。

1.2 改革基本思路

以观念改革为先导、体制改革为重点、制度改革为保障、教学改革为核心，围绕学校本科培养目标，全方位进行探索与改革。在深刻分析了新时期的工程训练特点和作用后，提出了基础工程训练的现实意义：“重新激发学习热情，转变学生思维观念，建立工学系统方法，初步培养工程意识”，树立“严肃纪律，确保安全；注重内容，加强观念；开拓创新，勇于实践”的行为准则。确定“大工程背景、多层次教学、全方位培养”的基地建设和教学改革方向。实现六个转变：（1）由单一强调动手能力培养向全面素质教育培养的转变；（2）由传统加工技术和技能训练向综合性先进制造技术方向的转变；（3）由单机训练向实现局域网络条件下的综合训练方向的转变；（4）由传统的认知训练向实现完整工程过程的创新实践教学方向转变；（5）由本科教学逐步向以教学为主，产、学、研相结合的方向转变；（6）由自成一体、封闭式发展向带动省内高校共同发展，具有示范作用的方向转变。

不断发展和创新教学手段与方法，突出特色，提升教学水平和档次。加强综合性、设计性实验内涵建设改革，在基础工程训练中引入综合性内容和项目，把竞赛机制纳入常规教学中。突出产学研一体化特色，加大中心开放力度，吸引教师的科研，扩大对外服务，将最新科研成果转化为教学资源，加强实践技术支撑队伍建设，促进中心可持续发展。

2 工程实践创新的措施

工程训练中心最突出的教学改革成果就是将竞赛机制引入常规教学而形成的机器人设计制作对抗赛。机器人设计制作对抗赛，是在基础工程训练过程中开展的一项旨在提高学生学习兴趣、培养工程意识、激发创造热情的教学活动。自2001年启动，迄今已成功连续举办了十几届。此项活动的开展，从根本上改变了学习主体，培养了同学们团结协作、组织协调等能力，有效激发了学习热情，在带给学生成功喜悦的同时，消除了创造发明的神秘感，从而树立起学好专业知识的信心。同时，机器人设计制作对抗赛活动的开展，也促使广大教师有了危机感和紧迫感，从真正意义上建立起了终生学习的自我激发机制。

培养大批基础宽厚、素质高和创新能力强的复合型人才，是21世纪高校的教学目标与重要任务。为了这一目标，工程训练中心举办了轰轰烈烈连续十几届的机器人设计制作对抗赛。回想起工程训练中的风风雨雨，注重启发学生的创新思维和培养学生创新精神，并为其成为创新型人才创造有利条件。经我院和兄弟院校的专家评定，十几次大赛都是成功的、圆满的。

根据我院金工系列课程的发展，工程训练中心逐年加大改革力度。例如，机械设计及自动化等专业的创新设计制作。通过这种教学手段，我们在教学过程中有效地调动和发挥教师与学生两方面的积极性，注重突出学生的主体地位，激发学生的学习与探索精神，提供在各项活动中学生显示自己聪明才智的机会和途径，萌发学生的创新意识和创新思维，增强其自身的内动力。

与传统实习相比，一是参赛形式多样化，参加对抗赛的班级代表队指定题目（遥控捡球车、遥控高处摘球车、遥控干扰车等），这种制度有效地调动各班级之间竞争气氛和高涨的学习积极性；每班除了两个比赛队，又从其他创意比赛队中推荐两个队参加评委的答辩，并制作出电子讲稿，这样有效的调动了非比赛队学生的设计制作热情，使得每个班级的学生都不会松懈，而奋力拼搏。二是比赛的准备工作比较充分，各代理班主任多次开会、协商，定出计划，与相关人员多次协调，做好配合工作，并明确责任；制定出教学日历，贯穿出一条系统的教学思想。三是各级领导、老师、学生重视这次创新设计制作，从绪论课开始，给学生布置任务，压担子，强调这次制作规格较高，要邀请院领导和兄弟院校专家当评委，老师们实习前，已意识到这次设计制作关系到工程训练中心的荣誉和未来的发展，在6周中多次加班（从8：00—22：00），任劳任怨，不计报酬，一切为设计和制作让路；各级领导积极参与 ，有力的保证了经费和提供便利条件；学生们的学习热情空前高涨，以前多是老师催着学，现在追着老师要学，要求加班，到22：00还赶不走。通过这种教学改革，较好满足了制定的教学目标。不足之处是学院需投入大量的经费，准备各式各样的材料；实习教师要增加大量的工作量，做好知识和教学的准备；教学的组织和管理工作难度较大，管理人员严重短缺，材料浪费和工具损坏控制较难。

3 工程实践创新的效果

机器人设计制作的过程和机器人对抗赛的情景印象深刻令大家难忘。每年的实习形式从一开始，就吸引老师和学生们的注意力。学生普遍反映，创新设计制作要求亲手设计和制作、自己制作电子讲稿介绍作品，具有知识面广、综合性强、实践性强的特点，培训内容包容了机电产品制造过程中的各个环节，感到了未有的压力，同时更多的是动力，这些一下子吸引住大家，勾起大家的兴趣，认为这是锻炼自己和验证自己能力的好机会。实习结束后，老师和学生都认为这次实习的学习效果好、收获很大，对自己的专业更加了解和喜爱，提高了基本工程素质和创新能力。学生强烈表达出中心今后要多举行几次创新设计制作大赛，他们一定积极参与，从而增加走向工作岗位的“就业力”。

在6周的工程训练教学中，大家统一思想，认识到教学的对象是人，是认知能力强、思想更新快的青年，教师在充分熟悉教学内容的基础上，结合工作对象的特点有针对性的施教。（1）更新教学思想，缩短与现代教学的差异。每个学生对课程的需求和期望各不相同，老师首先了解他们的需求与期望，并以此作为切入口，从实质上提高学生的学习兴趣。因此，第一节的绪论课显得尤为重要。绪论是对课程的整体介绍，也是师生沟通的良机，可以留出时间让学生谈谈对机械及相关产业的了解、想通过该课程的学习得到那些收获等。第一次沟通的成功，能为今后教学工作的开展奠定良好的基础。（2）充分利用现有的实践条件，为学生建立完整的课程体系。实习期间通过参观和讲解，让学生了解产品从设计制造到出厂销售直至投入使用的全过程。通过这次亲自设计制作，让他们对机械制造业有一个全面的了解。（3）采用CAI技术，增大知识容量。CAI丰富多彩的图、文、声、像和动画效果大大提高了课堂教学的效果，缓解了教学内容增加、课时减少的矛盾，能够很好地为学生所接受。（4）扩大课堂讨论的规模，巩固学习成果。现在的青年学生有思想、做事有自己的方法，反映到专业问题的解决上也很有新意。在课堂上提出一些与教学内容联系紧密的问题进行讨论，例如，机器人设计与制作的具体问题，学生往往显得十分活跃。对像机械制造这类内容较为枯燥的课程，教师只有在日常的课堂教学与生活中注重教学方法，加强对学生的引导，才能让学生从思想深处真正地接受它，积极投身到机械制造知识的学习与研究中。2005年的本科教学水平评估中，学校将中心确定为教学亮点建设。2007年中心被评为省级实验教学示范中心。

4 結语

机器人设计制作对抗赛是我们在教学中的一个重要组成部分，更是我们将竞赛机制引入常规教学的一大创举。这种方式极大地激发了学生的学习热情，同时培养锻炼了学生的综合能力和工程素质，在教学中取得了极大地成功。其最根本的出发点就是最大限度地激发学生的创造潜能，建立学生战胜困难、超越自我的信心和勇气，培养学习兴趣。多年来的努力，不仅让学生的创新意识、创新能力得到显著提高，而且让学生有了成功的喜悦和成就感。

【参考文献】

[1]邢健.关于高校金工实习发展的探讨与研究[J].东北电力大学学报（社会科学版）.2009（03）.

[2]曹晓飞，刘岩.金工实习素质教育和创新能力的培养[J].辽宁工业大学学报（社会科学版）.2009（05）.

[3]米伟哲，刘思嘉，聂志强.以卓越工程师为培养目标的工程实践教学作用分析[J].实验技术与管理.2013（10）.

[责任编辑：朱丽娜]