机器人套件应用于创客课程服务学科竞赛的实践分析

王飞

摘   要：创客教育的推进对提升高校毕业生的就业质量起到了关键作用，丰富多样的创客课程对培养创新型、综合型人才也发挥了作用，如何合理引入课程并进一步通过创客教育加强学生的学习素养、工程实践能力已成为教师们关注的焦点。宁波工程学院机械学院近年来在提升学生综合能力方面做了大量的实践，将创客教育与学生学科竞赛联系在一起，在培养学生方面取得的成绩较为突出。文章将机器人套件应用于创客教育，服务各项学科竞赛进行简单的阐述，并通过实际的案例进行实证分析，从而促进高校毕业生的综合素质、综合能力更上一层楼。

关键词：创客教育;学科竞赛;综合能力

1    创客课程服务学科竞赛的可行性分析

以宁波工程学院机械学院为例，由于学院独立于本部，为异地办学，相对于其他高校机电一体化专业的授课而言，学院在电学方面的学科建设相对薄弱，特别体现在实战演练模块，电学方面的授课课程也较少，在脱离了电信学院之后，原有的优劣互补已不复存在，相互之间的合作也渐渐减少。综合考虑学院长久发展的需要，将企业机器人套件应用于学院创客教育课程建设中，来弥补学院电学相关课程的短板，从而实现真正的机电一体化课程授课，做到以培养企业、社会需要的人才为教学目标，通过高质量的产学合作教学计划实现高质量的产出成果。近年来，学院教师将企业机器人套件应用于大学生学科竞赛，在培养学生创新意识、工程实践能力、团队意识等方面做出了积极的探索实践，取得的成绩优异。2016年之前，学院在学科竞赛方面所取得的成果较少，每年A类竞赛的成绩为省二等奖数项，近两年学院通过创客教育基地的建设，在培养学生方面有了较大的进步，特别是将企业机器人套件应用于创客课程之后，在学生学科竞赛方面取得的成果颇丰，A类竞赛获国奖数量已超过5项，省级一等奖已超过15项。学科竞赛作为高校培养学生的重要考核指标，在培养学生的综合能力方面起到了至关重要的作用，通过各类竞赛也大幅度增加了各高校学生之间交流的机会，为培养高质量人才奠定了基础。因此，与宁波工程学院类似情况的高校也可按照设备套件引入的模式进行创客教育课程指导，从而强化学生在该方面的综合能力[1]。

2    机器人套件应用于创客课程对学生能力的提升—以家佳智能家居机器人为例

家佳智能家居机器人是2019年浙江省首届智能机器人创意大赛的参赛作品，作品设计的理念主要考虑家居家庭生活。图1为家佳智能家居机器人的设计，该作品主要可实现阳台防护、烟雾报警、人脸识别和语音聊天、音乐播放和微表情、语音监控和智能追踪、智能拍照和智能舞蹈、智能避障和蓝牙操控、闹钟提醒和智能温度检测等功能[2]。

学生能力的提升主要从团队组建、产品的设计研发、综合实践几方面入手：第一，在团队组建方面，要增强团队合作能力和团队合作意识，可通过学生平时对课程的掌握情况进行学习能力的筛选审查，从而进行项目团队组建。团队协作很关键，关系到项目最终完成的质量和完整度，因此，团队建设的好坏会直接影响到整个团队的能力提升情况，在成员配备方面，应考虑梯队式组建，确保团队组建每年都能完成延续，在创新思维和学习能力上不断更新，最终通过优秀的团队成员组建出具有一定规模的创新型人才社团，从而实现团队的可延续更替。第二，产品设计研发能力的提升，需要学生有活跃的创新思维，通过课上教师引导完成作品设计的基本构思以及作品的功能开发，以图1作品为例，团队设计了头部升降功能，通过自识别系统区分出小孩和成人，实现阳台防护功能，保护小孩远离高层阳台。此外，还包括对专业课程理论知识的掌握程度，设计一套完整的作品，需要培养学生掌握足够的专业知识，包括三维设计软件的应用、单片机控制应用、文案的草拟等。第三，综合实践能力的提升，包括设计作品的选材、作品的工业设计和结构规划、加工制作、装配调试等。以一整套的流程来提升大学生的综合能力，从而提高毕业生的就业质量[3]。

3    基于机器人套件应用于创客课程的教学模式特点分析

近几年各大公司都陆续推出了机器人成品套件，主要面向高校，作为高校创客教育的教学硬件。在当前时代背景下，机电一体化产品的迅猛发展，几乎遍及了所有制造业领域，例如数控技术、机器人、制造业集成系统等，在技术方面也趋于环保、智能化、网络化、微型化以及模块化，是机械行业一直在追寻和积极探索的重要领域。如何更好地利用该套件进行教学是每个老师关注的重点，结合实验室的各项可利用资源进行创新型授课教学，以2018年笔者指导的浙江省大学生工程训练综合能力竞赛为例，笔者将机器人套件和非金属激光切割设备进行了创新联合应用教学，在课程中指导学生设计并制作了该项竞赛的参赛小车，如图2所示，通过参赛小车的设计和完美的现场任务比拼，最终学生团队斩获省一等奖第一名的好成绩。小车的硬件设施团队配用了公司的机器人套件，根据配套的机器人套件尺寸要求等，在小车在结构设计上，采用激光加工技术，通过木板的拼接完成了机械臂和车身底盘的加工制作，并与套件设备进行最终的装配调试，该优秀设计案例最后也成了笔者在创客课程中进行多次演示性教学的过程化方式。教学的模式在于创新，如何利用现有的资源进行课程整合、实现创新创造才是关键，同时也是深化创客教育课程改革的一个重要方式，创新性的创客教育模式以及授课方式需要大家进一步参与，并不断地探索和研究[4]。

4    应用产出成果展示，以获奖成果来激发学生的学习兴趣和积极性

机器人套件应用于创客教育，以课程引导学生进行创新创造，近两年笔者在指导学生竞赛方面取得的成绩如下：（1）A类学科竞赛取得全国大学生工程训练综合能力竞赛获国赛特等奖1项、浙江省大学生工程训练综合能力竞赛一等奖2项;全国三维数字化创新设计大赛国赛一等奖2项。（2）浙江省大学生机械创新设计大赛一等奖3项。（3）浙江省首届智能机器人创意大赛一等奖1项、二等奖2项、三等奖1项。（4）指导学生授权专利5项，其应用成果在学校得到了高度认可，通过“学中赛、赛中学”的创客教学授课模式，有效提升了宁波工程学院学生的学习能力和综合实践能力。兴趣是一个人能干好一件事的基础，将丰富多样的竞赛主题内容纳入创客课程中，再将优秀的获奖证书和作品展示面向学生，有效激发了学生学习的兴趣和积极性，特别体现在学生对创客课程学习的参与度，原有的数支团队已增加到了数十支團队，甚至有些班级全班参加了创客课程学习，以备战学科竞赛项目，对宁波工程学院创新性人才培养起到了较大的推进作用。

5    结语

创客教育的深入研究对高校的发展有着积极的推动作用，在培养学生成为高素质、综合性人才上也发挥了自身的优势，特别是将课程应用在学科竞赛方面，其产出成果已超出正常参赛项目的数倍。在引进和应用企业优秀资源的同时，也进一步促进了校企产学共研模式的形成，通过各自的产出成果实现了校企双赢的目标。大幅度地提高教学质量是各大高校教师正在积极探索的目标，将机器人套件应用于课程、服务于学科竞赛只是重要教学手段中的一种方式，只有不断发掘出新型的教学模式、探索出优秀的教学理念、引进先进的教学资源设备等，才能在学生培养方面做到有的放矢，从而在人才培养的质量上更上一层楼，确保学校输出的人才符合社会、企业以及时代的需求。

[参考文献]

[1]李立欣，宋志伟，战友，等.环境工程专业实践教学新模式的探索[J].实验室研究与探索，2016（2）：175-178.

[2]胡青春，郑志军，宋珂.提高机械类学生工程实践能力探索[J].实验技术与管理，2013（4）：84-86.

[3]林继铭，杨建红.依托工程训练综合能力竞赛的大学生工程素质教育[C].上海：华东高校工程训练/金工教学研究会学术年会，2017.

[4]李青云.高職机械制造专业教学改革新模式探索[J].产业与科技论坛，2017（12）：149-150.

Abstract：The promotion of maker education plays a key role in improving the employment quality of college graduates， and the rich and diverse maker courses also play a role in training innovative and comprehensive talents. How to reasonably introduce courses and further strengthen students learning literacy and engineering practice ability through maker education has become the focus of teachers attention. In recent years， the school of mechanics of Ningbo University of Technology has done a lot of practice in improving students comprehensive ability. It links maker education with students subject competition， and has made outstanding achievements in training students. In this paper， robot kits are applied to maker education to serve various subject competitions， and empirical analysis is carried out through practical cases， promote the comprehensive quality and ability of college graduates to a higher level.

Key words：maker education; subject competition; comprehensive ability