【正文】 第九條 本制度自印發(fā)之日起執(zhí)行。第三篇：四位一體教學(xué)機(jī)械原理課程引入機(jī)器人比賽題材 的“四位一體”教學(xué)模式探索李充寧 侯杰茹 孫爽（天津工程師范學(xué)院，天津 300222）摘要： 將大學(xué)生機(jī)器人電視大賽的題材引入機(jī)械原理課程教學(xué)，采用理論教學(xué)結(jié)合具體案例、方案設(shè)計(jì)具有工程意義、實(shí)物制作付諸比賽評(píng)價(jià)，形成以學(xué)生為主體的“四位一體”教學(xué)模式。機(jī)械原理課程教學(xué)以這種創(chuàng)新教育模式進(jìn)行了實(shí)踐探索，從中得到工程應(yīng)用的訓(xùn)練和工程創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。關(guān)鍵詞： 機(jī)械原理；四位一體；機(jī)器人比賽；創(chuàng)新教育 中圖分類號(hào)：G642前言隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工程技術(shù)的應(yīng)用對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用越來越大，因而對(duì)工程技術(shù)人才的需求越來越緊迫。工程技術(shù)教育培養(yǎng)的技術(shù)人才直接決定工程技術(shù)的水平和發(fā)展的速度，決定國家的工業(yè)競爭力。因此，國家特別重視高等工程教育的改革，重視人才培養(yǎng)的質(zhì)量。特別強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)開展“創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的研究”，要解決面向工程實(shí)際培養(yǎng)人才的問題。機(jī)械原理課程作為一門從基礎(chǔ)理論課過渡到工程專業(yè)應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)工程應(yīng)用型、開發(fā)創(chuàng)新型人才的過程中，將起到導(dǎo)向、鋪墊和塑造構(gòu)型的重要作用。如何使到機(jī)械原理課程在培養(yǎng)工程創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才起到導(dǎo)向作用，如何鋪墊具有解決工程實(shí)際問題的基礎(chǔ)知識(shí)，如何塑造構(gòu)型創(chuàng)新應(yīng)用型能力的人才，是機(jī)械原理課程改革的核心和目標(biāo)。我們將大學(xué)生機(jī)器人電視大賽的題材引入課堂，以機(jī)器人設(shè)計(jì)、制作和比賽為載體，開展機(jī)械原理課程教學(xué)的“四位一體”創(chuàng)新教育模式的實(shí)踐探索。所謂“四位一體”的機(jī)械原理課程教學(xué)模式是指：以學(xué)生為主體的“理論——設(shè)計(jì)——制作——比賽”四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)集于一體，即機(jī)械原理課程機(jī)構(gòu)學(xué)的理論教學(xué)結(jié)合比賽機(jī)器人課題的機(jī)構(gòu)學(xué)，進(jìn)行比賽機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和實(shí)物樣機(jī)制作，并以實(shí)物樣機(jī)上場運(yùn)行開展比賽評(píng)比。機(jī)械原理課程引入機(jī)器人設(shè)計(jì)、制作和比賽的作用大家知道，機(jī)械原理這門課講的內(nèi)容是機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和基本方法, 培養(yǎng)學(xué)生具有擬定機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的能力。通過機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)和完成某些特定的功能要求。近幾年亞廣聯(lián)舉辦的大學(xué)生機(jī)器人電視大賽的題目正是機(jī)械設(shè)計(jì)類課程教學(xué)聯(lián)系工程 1 實(shí)際的最好題材（這個(gè)比賽已經(jīng)舉辦五屆了），引入這種題材的比賽活動(dòng)豐富同學(xué)們的校園生活，活躍同學(xué)們的校園文化，激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，啟迪大家的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)了同學(xué)們的創(chuàng)新實(shí)踐能力。首先來看大學(xué)生機(jī)器人電視大賽主題的題材特征。每年一屆機(jī)器人電視大賽的主題以不同的形式提出，如首屆的主題為“搶攀珠穆朗瑪峰”，第二屆為“太空征服者”。第三屆為“鵲橋相會(huì)”。均要求設(shè)計(jì)制作具有不同動(dòng)作功能的移動(dòng)機(jī)器人，執(zhí)行的動(dòng)作功能對(duì)工作載荷的要求不大，但動(dòng)作和速度的實(shí)現(xiàn)確是比賽取勝的關(guān)鍵，對(duì)機(jī)器人本體有重量和尺寸的限制條件。這種題材主要是系統(tǒng)方案的構(gòu)思設(shè)計(jì)和輕型結(jié)構(gòu)的制作、安裝和調(diào)試、演練。其功能特點(diǎn)既接近于工程實(shí)際，但結(jié)構(gòu)特征又不要求太高，具有典型的演練特征。特別適合于大學(xué)生的設(shè)計(jì)訓(xùn)練和實(shí)踐操作鍛煉。在內(nèi)容上要設(shè)計(jì)和制作的機(jī)器人要完成特定的功能動(dòng)作，如伸縮，舉起放下，夾持搬運(yùn)等等，這需要設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來完成，是將機(jī)械原理的理論知識(shí)和工程實(shí)際結(jié)合的好項(xiàng)目。自行設(shè)計(jì)和制作，是理論知識(shí)和方法具體應(yīng)用的好課題，是實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、實(shí)踐鍛煉的好機(jī)會(huì)。方案設(shè)計(jì)、實(shí)物制作、安裝調(diào)試不是一個(gè)人能完成的，需要一組人的相互配合，共同努力，最后的評(píng)價(jià)是集體的創(chuàng)作，所以是團(tuán)隊(duì)合作精神的好體現(xiàn)。大學(xué)生機(jī)器人電視大賽題目不重復(fù)，功能有變化，不能照搬、照抄，有創(chuàng)意、有新招、有絕妙，提供了一個(gè)探索科技世界、激發(fā)創(chuàng)新思維、付諸社會(huì)實(shí)踐、展示智慧與才干的好舞臺(tái)。從比賽形式上看，是一種公開的機(jī)器人競技比賽，場面生動(dòng)活潑，具有挑戰(zhàn)性和觀賞性，比賽競爭，引人入勝，有吸引力、有刺激作用。容易引起大家的興趣和投入。在評(píng)價(jià)法則方面，機(jī)器人功能展示，公開、透明，比拼競賽，勝負(fù)評(píng)判，輸贏定論，公正、公平。不用靠專家、權(quán)威評(píng)判高低，只需要專家制定好規(guī)則、比賽由裁判監(jiān)督。易于評(píng)判操作，杜絕了作弊、偏袒等不正當(dāng)行為。全國大學(xué)生機(jī)器人電視大賽是一個(gè)公開、公平、公正的比賽，其為功能型評(píng)價(jià)，客觀真實(shí)，便于評(píng)價(jià)對(duì)比。大賽的題目出自于工程型的游戲，既帶有趣味又具有新穎性，其用于比賽的樣機(jī)不是可以提前預(yù)定制作，不是可以仿造制作，接近于工程，又不要求技術(shù)含量太高，制作操練性比較強(qiáng)。將大學(xué)生機(jī)器人電視大賽的題材引入課堂，開展機(jī)械原理課程的“理論——設(shè)計(jì)——制作——比賽”的“四位一體”教學(xué)模式的實(shí)踐，是對(duì)實(shí)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(gè)有益的探索?！八奈灰惑w”教學(xué)模式的具體實(shí)施機(jī)械原理課程引入機(jī)器人比賽題材的“四位一體”教學(xué)模式的具體實(shí)施，一種是直接借用大學(xué)生機(jī)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(jī)器人大賽的主題和規(guī)則，需要進(jìn)行機(jī)器人的總體方案設(shè)計(jì)；我們首先安排了動(dòng)員會(huì)，向同學(xué)們介紹機(jī)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(jìn)行方案設(shè)計(jì)。結(jié)合比賽主題要求的功能是使項(xiàng)目型組織安排，以具體的案例實(shí)施課堂理論教學(xué)。機(jī)器人方案設(shè)計(jì)需要機(jī)構(gòu)選型、組合和設(shè)計(jì)的知識(shí)。結(jié)合總體方案設(shè)計(jì)組織和安排課堂教學(xué)的內(nèi)容。并介紹機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)理論和方法。當(dāng)有知識(shí)需求時(shí)，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(dòng)性。學(xué)生以班級(jí)為單位自愿組合小組來做方案，設(shè)計(jì)方案要求用機(jī)械原理學(xué)過的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖表達(dá)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并畫出結(jié)構(gòu)布置圖。對(duì)做出的方案進(jìn)行答辯評(píng)審和講評(píng)。從中選定構(gòu)造合理、功能實(shí)用的方案進(jìn)入實(shí)物制作和參加比賽。進(jìn)行機(jī)器人的方案設(shè)計(jì)，可用到的機(jī)構(gòu)類型很多，方案組成很關(guān)鍵的是要易于實(shí)現(xiàn)，實(shí)用可靠，快捷巧妙。學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)移動(dòng)載體、功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)控制