【摘要】研讨式案例教学是一种新的教学方法和教学模式，通过实际案例的讲解，并充分发挥学生的主体作用，来提高学生学习效果和改善课程教学质量。
【关键词】机器人技术;教学改革;研讨式案例教学
一、机器人课程特点及问题
1．《机器人技术》课程特点
在《机器人技术》课程学习中，要求学生具有工程数学、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、控制理论和技术、电子电路、测试技术、制造技术等学科的基础知识，因此是一门多学科交叉的课程，学习难度较大。该课程的教学目的与任务是使学生了解一般工业机器人技术及其工程应用的历史和发展，通过学习机器人的基本概念和分类，掌握其基本结构组成及功能，重点学习机器人运动学、动力学建模方法及控制技术，能够进行简单机器人的设计与控制。
2．存在的问题
（1）教材不统一。在目前的机器人教学中，存在多种版本的教材，有的偏向于数学基础理论，有的偏向于结构设计，有的偏向于控制，很难有一本教材做到覆盖面广，通俗易懂来适合本科生教学使用。（2）教学形式单一。从教学环节来看，传统教学模式中的课堂教学内容、教学实验和考试等环节都存在弊端。教学内容陈旧，专业面狭窄，没有反映现代机器人发展的水平。授课方式主要以教师讲授为主，教学手段单一，学生被动听讲，缺少教师与学生的互动和课堂交流。（3）与工程实际脱离严重。教学以基本理论为主，实验课基本上为演示性、验证性实验，实验内容单调，实验方式是按照实验指导书所给定的实验步骤，按部就班地进行操作。这样的实验模式与工程实际脱离严重，从而制约了学生主观能动性的发挥，阻碍了学生的创新意识。
二、研讨式案例教学方法在机器人课程中的实践
1．在课堂教学中的实践
我们首先在绪论部分引入目前世界最新机器人研究成果，引发了学生学习兴趣。同时，结合工程实际，让学生们调研和讨论在石油开发中哪些领域可以应用机器人技术来提高工作效率。学生基于所学的石油课程背景以小组为单位汇报和总结，有的提出了深水石油开发机器人，有的提出了油气存储输运装置的维抢修机器人，有的则提出了全天候的检测机器人，并阐述了他们的结构和功能。学生在课堂上充分发挥想象力，各抒己见，老师只起到引导和辅助的作用，学生在整个学习过程中热情高涨，取得了很好的效果。同时，在学习各章节基础知识中，我们引入了六自由度机械手，并应用Maltlab动画模拟来进行案例教学，以此增强学生学习过程中的直观性。首先，通过预先设定一条随机离散点的正方形轨迹来学习机器人运动学中的正向运动学和逆向运动学。其次，通过此案例来计算正方形轨迹运动过程中的机械手速度和关节速度，以此引出雅可比矩阵知识点。由于正方形的轨迹设置的是随机离散点，因此关节速度必然不连续，从而引出轨迹规划的概念，通过应用多项式和抛物线插值方法解决速度不连续问题。从上可以看出，通过一个好的案例来贯穿整个教学过程，让学生在整个过程中进行思考，针对问题提出解决方案，从而层层引出各章的知识点，明显提高学生的学习效果。
2．在实验教学中的实践
在实验中，我们采用高精度多自由度机器手，该机器手可以进行机器人的运动学和动力学分析、机器人的轨迹规划等实际操作训练，学生可以通过对机器人的亲自组装、调试和应用开发等创新实验，全面掌握机电一体化技术的基本原理、典型应用、集成技术和应用开发。我们在实验前先给学生讲解实际工程中机械手做焊接、搬运等工作时的工况要求，然后结合所学知识让学生自己做方案设计。学生以小组形式开展调研和讨论，然后在下一次课堂上进行汇报研讨。小组将推选代表在课堂上进行阐述，从而全班师生一起进行课堂研讨，教师则在听取学员的汇报、明确学员的理解难点后，给出学生的学习结论，指明下一步学习的方向。
3．考核评价方法的改进
由于采用研讨式案例教学方法，我们在评价体系中加大了课堂研讨的比重。研讨课主要以小组为单位进行，每个小组推选代表进行汇报，其他小组提问并讨论。所以其考核评价方式将与传统的教师唯一评价方式不同。首先学生需要给自己组内其他同学评分，同时也需要为其他组评分，以此建立一套公开互评的评价机制。每位学生既是评价者，也是被评价者，从而可以避免教师单方面评价的弊端，并可以解决评价过程中出现的不公开公正的现象，进一步提高了学生在研讨过程中的热情和积极性。
三、总结
在机器人课程中引入研讨式案例教学方法，以此活跃课堂气氛，充分调动学生的积极性，引导学生由被动走向主动学习，启发了学生思维和创造力，并锻炼了他们分析问题和解决问题的能力。同时通过预设的特定案例来引导学生进行思考并提出解决方案，以此层层引出各章的知识点，明显提升了学生对于重要知识点的掌握程度，从而显著改善了该课程的教学质量和水平。
参考文献：
［1］雷静桃，刘亮，张海洪．“机器人学”课程教学改革与实践［J］．实验室研究与探索，2013，（05）：179－182＋190.
作者:顾继俊 单位:中国石油大学(北京)机械与储运工程学院