【正文】 開展機械原理課程的“理論——設(shè)計——制作——比賽”的“四位一體”教學(xué)模式的實踐，是對實施創(chuàng)新教育、培養(yǎng)創(chuàng)新開拓型的工程技術(shù)應(yīng)用人才是一個有益的探索。“四位一體”教學(xué)模式的具體實施機械原理課程引入機器人比賽題材的“四位一體”教學(xué)模式的具體實施，一種是直接借用大學(xué)生機器人電視大賽的主題和規(guī)則，在院內(nèi)開展熱身預(yù)賽。另一種是自擬形式相近題目的比賽。根據(jù)機器人大賽的主題和規(guī)則，需要進行機器人的總體方案設(shè)計；我們首先安排了動員會，向同學(xué)們介紹機器人大賽的主題和有關(guān)內(nèi)容以及比賽規(guī)則，要求學(xué)生分組進行方案設(shè)計。結(jié)合比賽主題要求的功能是使項目型組織安排，以具體的案例實施課堂理論教學(xué)。機器人方案設(shè)計需要機構(gòu)選型、組合和設(shè)計的知識。結(jié)合總體方案設(shè)計組織和安排課堂教學(xué)的內(nèi)容。并介紹機械系統(tǒng)方案設(shè)計的有關(guān)理論和方法。當有知識需求時，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣非常高，并且表現(xiàn)出極大的積極性和主動性。學(xué)生以班級為單位自愿組合小組來做方案，設(shè)計方案要求用機械原理學(xué)過的機構(gòu)運動簡圖表達運動關(guān)系，并畫出結(jié)構(gòu)布置圖。對做出的方案進行答辯評審和講評。從中選定構(gòu)造合理、功能實用的方案進入實物制作和參加比賽。進行機器人的方案設(shè)計，可用到的機構(gòu)類型很多，方案組成很關(guān)鍵的是要易于實現(xiàn)，實用可靠，快捷巧妙。學(xué)生需要綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識對移動載體、功能執(zhí)行機構(gòu)、運動控制等各部分系統(tǒng)進行設(shè)計。通過對設(shè)計方案的答辯評審和講評，是一個具體形象的設(shè)計展示和生動活潑的知識表現(xiàn)，對同學(xué)們學(xué)習(xí)的理論知識點是一個深化和鞏固，更是一個付諸實際應(yīng)用的好操練。這個環(huán)節(jié)能充分表現(xiàn)學(xué)生的理論知識的學(xué)習(xí)狀況，也暴露其對理論知識系統(tǒng)性的掌握情況。比賽機器人的設(shè)計、制作相關(guān)的知識內(nèi)容涉及機械、電子、傳感、控制、驅(qū)動、材料等方面的基礎(chǔ)知識。具體的工作過程涉及策劃、組織、設(shè)計、制作、調(diào)試與演練等方面的內(nèi)容。我們通過安排第二課堂的課外活動來補充相關(guān)的知識和內(nèi)容，并由學(xué)生自己組織團隊，吸收不同專業(yè)的學(xué)生組合來完成設(shè)計和后期的制作和調(diào)試控制。實物樣機制作要求需要先提供總體結(jié)構(gòu)布置圖、外觀形式的立體圖；并要求提供功能和運動原理的機構(gòu)簡圖，盡可能繪制總體組裝圖及機器人重要部件零件圖。機器人制作工作量大，花費時間多。我們利用學(xué)院實驗室開放提供場地和制作的設(shè)備等條件。安排理論課老師與實驗指導(dǎo)教師結(jié)合指導(dǎo)學(xué)生進行的實物制作。學(xué)生利用課余時間、周末時間動手制作。同學(xué)們對自己的設(shè)計方案要付諸實施，有非常高的興趣和熱情，經(jīng)常加班熬夜。指導(dǎo)老師看著同學(xué)們這么辛苦，熱情卻非常高，不忍心催他們離開，經(jīng)常陪著他們干到晚上112點才離開實驗室。組織舉辦的院內(nèi)機器人設(shè)計、制造和比賽，充分發(fā)揮我院培養(yǎng)大學(xué)生動手動腦的優(yōu)勢和特色。配合第一課堂開設(shè)第二課堂的活動來補充相關(guān)的內(nèi)容，根據(jù)項目設(shè)計需要的知識和理論施教，將課堂書本知識與工程實際結(jié)合，與工程應(yīng)用結(jié)合，真正體現(xiàn)理論知識學(xué)習(xí)的工程應(yīng)用價值，體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的實踐操作價值。依托學(xué)院參加全國大學(xué)生機器人電視大賽活動提供的條件，在院內(nèi)組織的機器人設(shè)計、制作和提前的預(yù)演比賽，既為動員大學(xué)生廣泛參加全國大學(xué)生機器人電視大賽活動提供了了解、認識的機會，也提供了讓大學(xué)生表現(xiàn)和進行選拔的條件。此項活動的開展為我院參加全國大學(xué)生機器人電視大賽提供了參考和經(jīng)驗積累。同學(xué)們對參加機械原理課程教學(xué)的這種創(chuàng)新實踐活動積極踴躍，在院內(nèi)連續(xù)組織了幾 屆活動，有結(jié)合第五屆全國大學(xué)生機器人電視大賽主題“修建雙子高塔”，開展機器人的方案設(shè)計和制作比賽，還有自擬題目的“樹立校訓(xùn)”機器人比賽。由于參與活動的同學(xué)主要是正在開設(shè)“機械原理”課程的3年級的大學(xué)生，他們對相關(guān)的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練較少。象那次建塔機器人的設(shè)計制作時間比較短、任務(wù)重，同學(xué)們課程緊，又缺少這方面的經(jīng)歷和鍛煉。大學(xué)生們靠著熱情，發(fā)揚拼搏精神和創(chuàng)新的精神，同學(xué)們付出了辛苦、汗水、智慧和能力，經(jīng)歷了學(xué)習(xí)、探索和實踐的鍛煉，在老師的指導(dǎo)和學(xué)院機器人組同學(xué)的輔助下，幾個班級的同學(xué)使得自己的想法得到展示，使自己的設(shè)計方案付諸了實施，最終完成實物制作，并進入實戰(zhàn)比賽有了出色的表現(xiàn)。引入機器人設(shè)計、制作和比賽的教學(xué)效果大學(xué)生機器人電視大賽的口號是“讓思維沸騰起來，讓智慧行動起來”。社會需求、工程需要產(chǎn)生驅(qū)動力；競爭、比賽將產(chǎn)生興趣和熱情，開拓創(chuàng)造力，激發(fā)想象力，鍛煉實際動手能力。同學(xué)們對參加機械原理課程教學(xué)的創(chuàng)新實踐活動積極踴躍，對開展機器人的方案設(shè)計和制作有很高的興趣和激情。由于開設(shè)機械原理課程的班級一般是3年級的大學(xué)生，參與活動的學(xué)生對相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練還較少，他們?nèi)鄙龠@方面的經(jīng)歷和鍛煉。通過這項活動大大激發(fā)了大學(xué)生們學(xué)習(xí)和探索的熱情，調(diào)動了同學(xué)們學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識的興趣和積極性。在進行活動的過程中，同時開展對大學(xué)生創(chuàng)新教育系列講座。結(jié)合課堂理論教學(xué)主講“創(chuàng)新思想與創(chuàng)新設(shè)計”；聘請有豐富實踐經(jīng)驗的技術(shù)革新能手、高級技師主講“創(chuàng)新實踐與技術(shù)革新”；聘請創(chuàng)造學(xué)研究專家主講“創(chuàng)新原理與方法”。機械原理課程教學(xué)改革結(jié)合課程的工程應(yīng)用特點，根據(jù)社會的人才需求，提出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容改革和教學(xué)方法的改革，重點突出工程創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計能力培養(yǎng)，強調(diào)實踐操作技能訓(xùn)練。指導(dǎo)教師在教學(xué)過程和實踐過程中不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望，營造創(chuàng)新環(huán)境，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、思維方法和技能。通過分析、綜合，加強學(xué)生對機器人機械系統(tǒng)設(shè)計、制作的綜合訓(xùn)練，對機電結(jié)合的應(yīng)用訓(xùn)練。由于這種接近工程型的機器人比賽題目技術(shù)含量不是太高，工程要求、實踐制作能力占的比重較大。我院參與這種比賽能夠展示我們動手動腦的特色，體現(xiàn)我院突出應(yīng)用技術(shù)的優(yōu)勢。在與名牌大學(xué)的競爭中，我院大學(xué)生機器人方案設(shè)計隊參加第三屆全國大學(xué)生機器人電視大賽獲季軍，打破了名牌大學(xué)壟斷機器人大賽三甲的局面。此項活動使學(xué)生受益非淺，加深了對課本知識的理解與融會貫通，學(xué)到了許多書本上所學(xué)不到的東西，培養(yǎng)了創(chuàng)新設(shè)計能力，學(xué)生比較牢固而又全面地掌握基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識外，更重要的是加強學(xué)生各種能力的培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新思維的訓(xùn)練、提出問題、分析問題和解決具體問題的能力、工程設(shè)計能力。參加活動的學(xué)生深有體會進行了總結(jié)，他們深有感觸地講道：“?紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?，在機器人的制作過程中，我們充分的體會到了這句話的真正含義。平時的理論專業(yè)課也學(xué)得可以，可到了真正具體操作時，4 就出現(xiàn)了很多問題：機構(gòu)自鎖出現(xiàn)死點，齒輪咬死，輪子摩擦系數(shù)不足……正是這些我們平時看來不重視，不在意的問題，讓我們栽了跟頭。在機器人裝配安裝中，常出現(xiàn)了電器部分與機械部分不搭配，帶動不起來的現(xiàn)象。在場每個班的機器人幾乎都經(jīng)歷了一兩次大修。也正是在這一拆、一裝的過程中，教訓(xùn)記住了，經(jīng)驗得到了，理論知識鞏固了，解決問題的能力也提高了”。通過機械原理課程教學(xué)的創(chuàng)新思想教育，通過結(jié)合機器人方案創(chuàng)新設(shè)計的引導(dǎo)和實做訓(xùn)練和實戰(zhàn)比賽，使學(xué)生樹立了工程設(shè)計的觀點，激發(fā)了創(chuàng)新精神，建立了創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。在畢業(yè)設(shè)計的實做中，好多學(xué)生都能深入工程實際，利用自己學(xué)到的知識，創(chuàng)新性的解決了生產(chǎn)實際中的具體問題，收到了較好的效果。以上活動,除了讓學(xué)生比較牢固而又全面地掌握基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識外，更重要的是加強學(xué)生各種能力的培養(yǎng)，特別是創(chuàng)新思維的訓(xùn)練、提出問題、分析問題和解決具體問題的能力、工程