机器人技术课程教学改革研究探讨

摘要：机器人技术课程是电子信息工程专业本科生的一门专业课程，是一门涵盖硬件及软件知识的综合性课程，对于学生今后从事机器人开发及设计具有相当重要的作用。针对机器人技术课程内容的难易程度、教学方法的灵活性两方面问题，本文在教学内容及教学方法改革上提出了对应的改革措施，以期能激发学生在该门课程上的学习热情及获得理想的教学效果。

关键词：机器人技术;电子信息工程;教学方法

机器人技术作为人工智能的重要研究方向之一，逐渐引起世界各国的关注与重视。机器人技术涉及电子、机械、计算机等诸多学科。同时，机器人技术课程涉及的内容也比较广泛，如传感器技术、单片机技术、电机技术、软件编程技术等内容。伴随着电子技术的日新月异，传统的机器人技术课程内容及教学方法难以满足当前时代对电子信息技术专业人才的培养要求。因此，适合电子信息工程专业学生的知识结构及能力培养的《机器人技术》课程，亟待进行教学改革。

1 课程教学现状分析

机器人技术作为一门综合性的专业课程，不能将其简单作为一门普通课程来教学，因为它涵盖了电子线路设计、软件编程及机械传动等学科的内容[12]。

目前部分高校在机器人技术课程的教学上，主要采取教师讲授的方式为主，并且实践课时在整个课程的教学比重中相对较低。该门课程要求学生掌握的理论知识范围较广，且内容有一定的深度和广度。如果纯粹从讲授理论的角度去进行这门课程的教学，学生普遍都难以理解;教师在讲授课程时收到的效果也不佳。这就需要在制订教学计划的时候，从教师及学生双方角度去制订一个科学合理的方案。一方面，教师既要保质保量地完成该门课程的教学任务，达到既定的教学目标及效果;与此同时，学生也能从这门课程的学习中，提升自身的硬件及软件开发设计能力。

机器人技术不能仅仅停留在理论层次上，更重要的是要让学生通过理论知识的学习，能充分理解机器人的工作原理并能编程以实现对机器人运动的控制。对于一些有兴趣且基础较好的学生，教师可在课余时间指导学生在已有的实践用的机器人基础之上，自己动手制作机器人样品，这对于提升教学效果及学生的学习兴趣与能力是大有裨益的。

2 课程内容和教学方法改革

2.1 课程内容的改革

从目前市面上已有的机器人技术教材来看，主要是国内相关专家编写的教材。这类教材往往不能涵盖所有高校的机器人技术课程的教学要求，因为不同高校的学生专业基础及能力存在差异，所以讲授该门课程的教师在选择教材上需从本校相关专业学生的实际情况出发，选择的教材内容不能太难，太难了学生难以掌握相关理论且教师讲授时课时可能也不够，否则更无法达到预期效果;教材内容也不能太简单，过于简单让学生无法掌握所需的专业内容，这对于学生今后从事相关的工作无法提供有效的专业技术支撑。

机器人技术课程作为一门综合实践性较强的专业课程，需要在理论与实践课程的设置上进行科学合理的安排。某些开设该门课程的高校，在工科课程的理论与实践的设置上，往往比较单一化，喜欢搞一刀切，如理论与实践课程课时设置为7∶3或6∶4。从本质上来讲，工科类专业的实践性普遍都较强，但工科课程之间也存在差异性，不能一概而论，搞相同的理论与实践课时比例。应当从机器人技术这门课程的特点、相关专业学生的专业及基础等方面综合考虑，设置一个合理的比例。

2.2 教学方法的改革

传统机器人技术课程教学往往通过课堂教学的方式展开。随着当前计算机及网络技术的飞速发展，教师也可通过网络开展机器人技术的教学及辅导活动。例如：建立机器人技术课程教学网站，把该门课程的教学大纲、教学计划、上课的课件、习题与答案、教学项目等电子材料挂到网上，供学生课余学习，提高学生学习的自主性。

此外，教师还可以邀请相关机器人研究的专家学者在校内举办机器人开发及设计方面的讲座，提升学生的科研素养与专业知识。与此同時，教师也可以在校内定期举办机器人竞赛活动，让学生通过竞赛活动来检验所学的理论知识，同时也有利于提高学生的实践能力。

机器人技术课程专业性较强，教学内容比较难且抽象，学生开始学习时候普遍感觉难学，因此可能会出现厌学的情绪。教师可考虑课堂教学与互联网教学相结合，一方面通过教师讲解专业理论知识，另一方面通过网络对一些比较抽象、教材难以诠释的理论进行补充性学习，如轮式机器人在通过一个135°的转弯，教材上往往首先通过数学计算的方式来规划机器人左右轮子的转动角度，接着通过软件编程对之前的数学计算进行软件控制机器人舵机运转。通过网络上的光电传感器或灰度传感器，应用其感应光线明暗的原理也可同样实现机器人作相同的转弯。这不仅降低了学生对复杂数学理论的掌握要求，同时也相对更容易实现目标要求。

3 结语

针对机器人技术的课程教学，本文从教学内容及教学方法两个方面进行了改革研究探讨。教材选择及理论与实践内容设置比较需从本专业学生专业基础出发，教学方法可结合网络及竞赛活动开展，可更好地激发学生在本课程的专业学习兴趣，收到较好的教学效果。

参考文献：

[1]张武翔，徐坤.机器人学课程教学改革研究与实践[J].安徽工业大学学报（社会科学版），2019，36（04）：6869.

[2]曹阳，孙松丽.应用型本科机器人工程专业课程体系改革与探索[J].高教学刊，2019（12）：4143.

课题：长沙师范学院院级教学改革项目（P2016014）;长沙师范学院院级科研项目（2019XJZK12）

作者简介：董胡（1982—），男，汉族，湖北黄冈人，硕士，副教授，研究方向为机器人技术、嵌入式系统设计、信号处理等。