智能机器人与创新实践教学的一体化建设

2022-09-11

大学是培养学生创新能力和实践能力的主要场所, 也是我国大学发展中的主要目标。在当前的国家建设中提升大学生的创新实践能力是推进国家技术发展的有效手段。在实践教学中学生的实践能力和工程能力等可以得到提升, 在当前许多大学的教学实践中开始开设技术创新实践课程, 获得了较好的教学质量。

一、智能机器人和创新实践教学体系概述

在当前大学的创新实践课程的设计过程中, 这类课程一般是面向多个专业进行的选修课程, 其在教学中有较强的开放性以及综合性, 在实践过程中构建了多个学科相融合的教学体系, 有效的提升了大学生的创新实践能力。在当前的教学体系发展过程中, 其课程内容一般集中与概念性的理论设计以及手工实践操作两方面, 其教学内容较为单一。随着当前自动化技术的大量使用以及智能城市建设的逐渐推进, 智能机器人等智能设备在生活中的使用逐渐广泛。智能机器人在结构和功能上涉及多学科的内容, 在针对智能机器人的研究过程中, 学生可以对机械电子、控制以及自动化等多个学科的知识进行了解和应用, 在加深自身的理论掌握质量的同时也提高了创新实践能力, 因此, 在当前的创新实践教学设计中, 添加智能机器人设计课程对学生的综合能力培养有着重要的作用。

二、构建开放式的立体综合实践教学平台

创新实践课程以培养学生的创新实践能力为主要的目标, 在教学过程中教师会根据学生的需求来设计合适的课题, 以此为驱动, 帮助学生对多个专业的知识进行了解, 并提升自身的创新设计和实践能力, 在完成智能机器人平台的过程中提升了自身的能力。在实际的教学中, 这一教学过程可以分为兴趣引入、基础训练、综合研究以及创新设计等部分。在创新实践课程的设计过程中, 教师要保证课程中具有基础知识教学内容以及创新实践过程, 保证对学生基础教育的同时提升实践创新能力。 (1) 兴趣引入。在教学的兴趣引入阶段, 教师要在课题上进行基础知识的教学, 并在课后兴趣活动中对学生的创新意识以及创新兴趣进行培养。常用的教学手段包括讲座、参观以及优秀作品展示等手段, 借助这些教学方式, 学生可以对智能机器人设计过程中的工程理论概念以及创新意识有清楚的认识, 进而培养创新和学习的兴趣。在这个过程中教师还需要培养学生撰写论文的技巧等, 方便后续课程报告中使用。 (2) 基础训练。在创新实践课程的基础训练阶段, 教师应当对学生的实践能力和动手能力进行培养, 保证学生可以充分使用理论知识, 可以将理论知识向实践设计的方向发展。由于课程的目的是设计智能机器人, 因此, 在课程中可以添加智能机器人作为教学的基本平台, 以便保证学生可以独立完成教学实验过程。在教学中使用的机器人硬件平台是我国机器人开发中常用的硬件平台, 其可以实现前进后退等功能, 且具有传感器等设备, 可以通过对其模型的搭配以及设计实现多种功能。在课程中通过这一设计平台的实践, 学生可以提升自身对电子电路的认识, 方便后续的设计和开发。 (3) 综合研究。创新实践课程中综合研究阶段的目的是提升学生的综合研究能力, 保证学生可以将基本理论和实验技能结合进行创新设计, 在这一步骤中, 学生之间可以进行组队, 通过课题的选择和课后研究等来完成课题设计和制作。 (4) 创新设计。创新设计阶段是对大学生科技创新能力进行培养和提升, 提高大学生的综合素质以及理论知识应用能力的主要手段。在这一阶段之中, 教学模式一般是教学过程和项目互动, 通过智能机器人的设计和实践来培养学生的实践设计技能, 并在教师的指导之下参与科研项目, 将研究和创新实践结合, 对现有技术进行创新研究。

三、多层次实验体系的建立

当前大学创新实践课程中所使用的智能机器人教学平台具有机械制造、自动化技术、控制技术、传感器技术等多种现代学科的知识, 学生在实验和研究中可以对各类现代技术有充分的了解, 进而提升自身的知识广度, 推动大学生的全面发展。首先, 模块学习, 学生会通过对机器人设计平台的使用来对其功能和设计等进行了解, 凭借自身的工程知识和问题对其进行模块化的分析, 对其结构组成有更为清楚的认识, 方便后续的设计工作。其次, 在教学过程中教师还要对学生的图像化编程能力进行培养, 智能机器人的功能及其运行等依赖于程序的编制质量, 因此在课程的进行中教师需要对学生的计算机编程能力进行培养, 帮助学生高质量掌握课程内容, 更为高质量的完成智能机器人设计。再次, 模型的搭建, 在选择合适的研究课题之后, 学生可以按照课题的实际需求来对机器人设计平台的模块进行合理的选择, 以此来对对象的功能等进行实现, 优化模型搭建质量。在模型的搭建过程中, 学生应当对机器人的结构以及模块技术等有充分的了解, 并提升自身对技术的掌握情况, 优化机器人模型设计质量。最后, 综合研究实验, 智能机器人的技术以及结构等复杂程度极高, 在设计过程中技术人员需要实现硬件的搭建以及软件控制系统的编写, 在实验中, 学生应当将软件和硬件结合, 提升自身的实践能力和认识能力, 保证对学生解决问题的能力的培养, 并在实验完成后对经验进行总结。

四、结语

智能机器人在大学创新实践课程中的使用使得大学教学中对学生的创新能力培养质量大大提升, 其丰富了教学内容, 并实现了综合教学平台的搭建, 实现了对学生创新兴趣的培养, 提升了学生的工程设计实践能力。

摘要：在我国工科大学的教学过程中, 教学中的重点是在培养学生专业理论知识的同时提升学生的创新能力和实践能力, 这样才能保证其未来在各个领域中实现创新发展, 推动国家技术进步。但是当前我国大学中的创新实践教学工作的发展不完善, 教学思想和教学体系还存在不合理之处。为了优化这一问题, 当前我国许多大学提出了智能机器人和创新实践教学结合的教学方案, 这一教学方式通过设计多层次的实验项目来培养学生的创新实践能力, 使得教学达到了预期效果。

关键词：大学教学,智能机器人,创新实践,教学体系一体化