【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)機械原理課程引入機器人比賽題材 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)生機器人電視大賽的題材引入機械原理課程教學(xué)，采用理論教學(xué)結(jié)合具體案例、方案設(shè)計具有工程意義、實物制作付諸比賽評價，形成以學(xué)生為主體的“四位一體”教學(xué)模式。機械原理課程教學(xué)以這種創(chuàng)新教育模式進行了實踐探索，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： 機械原理；四位一體；機器人比賽；創(chuàng)新教育 中圖分類號：G642前言隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工程技術(shù)的應(yīng)用對社會的經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的推動作用越來越大，因而對工程技術(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。特別強調(diào)要重點開展“創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的研究”，要解決面向工程實際培養(yǎng)人才的問題。機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際問題的基礎(chǔ)知識，如何塑造構(gòu)型創(chuàng)新應(yīng)用型能力的人才，是機械原理課程改革的核心和目標(biāo)。我們將大學(xué)生機器人電視大賽的題材引入課堂，以機器人設(shè)計、制作和比賽為載體，開展機械原理課程教學(xué)的“四位一體”創(chuàng)新教育模式的實踐探索。所謂“四位一體”的機械原理課程教學(xué)模式是指：以學(xué)生為主體的“理論——設(shè)計——制作——比賽”四個教學(xué)環(huán)節(jié)集于一體，即機械原理課程機構(gòu)學(xué)的理論教學(xué)結(jié)合比賽機器人課題的機構(gòu)學(xué)，進行比賽機器人的運動方案設(shè)計和實物樣機制作，并以實物樣機上場運行開展比賽評比。機械原理課程引入機器人設(shè)計、制作和比賽的作用大家知道，機械原理這門課講的內(nèi)容是機構(gòu)學(xué)和機械動力學(xué)的基本知識、基本理論和基本方法, 培養(yǎng)學(xué)生具有擬定機械系統(tǒng)運動方案、進行運動學(xué)和動力學(xué)分析和設(shè)計機構(gòu)的能力。通過機構(gòu)設(shè)計、機械系統(tǒng)方案設(shè)計來實現(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)生機器人電視大賽的題目正是機械設(shè)計類課程教學(xué)聯(lián)系工程 1 實際的最好題材（這個比賽已經(jīng)舉辦五屆了），引入這種題材的比賽活動豐富同學(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，培養(yǎng)了同學(xué)們的創(chuàng)新實踐能力。首先來看大學(xué)生機器人電視大賽主題的題材特征。每年一屆機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”。均要求設(shè)計制作具有不同動作功能的移動機器人，執(zhí)行的動作功能對工作載荷的要求不大，但動作和速度的實現(xiàn)確是比賽取勝的關(guān)鍵，對機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)計和輕型結(jié)構(gòu)的制作、安裝和調(diào)試、演練。其功能特點既接近于工程實際，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)計訓(xùn)練和實踐操作鍛煉。在內(nèi)容上要設(shè)計和制作的機器人要完成特定的功能動作，如伸縮，舉起放下，夾持搬運等等，這需要設(shè)計制作相應(yīng)的機構(gòu)來完成，是將機械原理的理論知識和工程實際結(jié)合的好項目。自行設(shè)計和制作，是理論知識和方法具體應(yīng)用的好課題，是實驗檢驗、實踐鍛煉的好機會。方案設(shè)計、實物制作、安裝調(diào)試不是一個人能完成的，需要一組人的相互配合，共同努力，最后的評價是集體的創(chuàng)作，所以是團隊合作精神的好體現(xiàn)。大學(xué)生機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，提供了一個探索科技世界、激發(fā)創(chuàng)新思維、付諸社會實踐、展示智慧與才干的好舞臺。從比賽形式上看，是一種公開的機器人競技比賽，場面生動活潑，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。在評價法則方面，機器人功能展示，公開、透明，比拼競賽，勝負評判，輸贏定論，公正、公平。不用靠專家、權(quán)威評判高低，只需要專家制定好規(guī)則、比賽由裁判監(jiān)督。易于評判操作，杜絕了作弊、偏袒等不正當(dāng)行為。全國大學(xué)生機器人電視大賽是一個公開、公平、公正的比賽，其為功能型評價，客觀真實，便于評價對比。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。將大學(xué)生機器人電視大賽的題材引入課堂，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?！八奈灰惑w”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(dāng)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