Abstract： Based on the national model of Nanning College for Vocational Technology， the paper presents the curriculum model building by schools and enterprises from innovation of teaching model， reform of content， organization and implementation， reform on teaching method， development of informatization teaching method and teaching environment， and course evaluation reform.
关键词： 校企共建；课程设计；工业机器人
Key words： building by schools and enterprises；design of the program；industrial robot
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）13-0263-02
0 引言
南宁职业技术学院是全国首批28所、广西首家国家示范性高职院校，《工业机器人安装编程调试》是学院机电一体化专业（工业机器人应用方向）的核心课程，以工作过程为导向，进行课程设计开发建设，通过校企共建模式做了一些探索实践。
1 明确课程定位、教学目标、建设目标
1.1 机电一体化专业（工业机器人应用方向）培养目标 培养拥护党的基本路线，遵纪守法，适应工业机器人技术应用第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展，具有必备的工业机器人应用基础理论知识和专门知识及劳动技能，具有良好的职业道德和敬业精神，可从事工业机器人等智能装备、自动控制设备生产和使用的制造、安装、调试、编程、操作、维修、养护和技术管理及营销服务等工作的高技能应用型专门人才。
1.2 课程定位 本课程是在机电一体化专业（工业机器人应用方向）中开设的一门专业核心课程，它是介于前续课程与顶岗实习之间的综合性课程，为了满足工业机器人行业要培养工业机器人装配调试、操作维修、设备维护管理专业人才需要。通过本课程的学习，学生能够了解工业机器人安装与调试的一般流程方法，能够独立完成工业机器人的安装、调试、运行、维护、维修等工作。为学生后续顶岗实习和今后从事工业机器人技术领域的工作打下坚实的基础。
1.3 课程教学目标 通过学习课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的安装、编程、调试的一般方法与流程，具备工业机器人的安装、编程、调试、故障检测与维修，设备管理等解决实际问题的基本技能，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识。
1.4 课程建设目标 根据实际情况，设定了课程建设目标：编写适合校企课程的教材，扩充及完善现有的多媒体教学资源，建立课程教学网站，扩充设备条件，校企共建校内、校外实训室（基地）加强教师培训，开放实训室、工作室。
2 校企共建课程实践
依据机电学院机电一体化专业（工业机器人应用方向）校企合作人才培养方案的要求，具体做以下的探索创新：
2.1 《工业机器人安装、编程与调试》课程的开设情况 我院于2010年将此课程列入机电一体化专业选修课程，2012年申请设立机电一体化专业（工业机器人应用方向）将此课程例入专业核心课程。
2.2 选择与富士康科技集团（南宁）进行校企业合作的理由及背景 ①富士康科技集团（南宁）正式落户南宁；②2011年富士康科技集团，掌舵人郭台铭宣布将投入“百万机器人”到生产线上。
2.3 与合作企业人员共同制订课程设置方案 在工业机器人专业申报中广西制造业工业机器人应用情况及人才需求情况调研报告基础上，结合合作企业具体情况，与合作企业人员共同修订课程设置方案，遵循以职业能力培养为重点，与行业企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。课程设置方案如图1所示：
2.4 整合课程内容，在课程教学内容引入合作企业中工业机器人应用案例 为强化学生的工业机器人安装、编程与调试的实际应用能力，在教材中及课程教学中引入合作企业中工业机器人应用案例。将相关课程内容进行整合，确定了本课程内容，课程内容涵盖了简单到复杂。如表1所示：
2.5 与合作企业人员共同编写课程教材 当前工业机器人的教材及教学特点是过分强调细节及知识的完整性，忽略学生兴趣的培养及总体知识的掌握，忽略了调动学生学习积极性，很多学生学习完所有课程知识后，仍然无法完成完整的最简单的系统设计应用，教学和实际应用脱节，学生没有达到最起码的入门要求。编写适合校企课程的教材是本门课程建设的重点工作。引入合作企业中工业机器人应用案例，同时结合现有实训设备条件，与合作企业人员共同编写课程教材。
2.6 采用教、学、做一体化教学 在教学方法、教学内容、教学场所三方面实施教、学、做一体化：即在教学中采用以“教学做一体化”为核心的教学法，结合项目驱动教学法、比较教学法、案例教学法、启发式教学法、分组讨论教学法等多种教学法，调动学生学习积极性，提高教学的效率，开发学生主动思考问题的创新能力；教学内容为教、学、做一体化内容；教学场所为教、学、做一体化实训室。
2.7 充分应用信息化教学手段 在教学中充分应用教学软件：提供单片机、PLC、工业机器人编程教学版、工业版编程软件及（虚拟）仿真软件，能够提供仿真教学环境，优化教学过程；还注重多媒体教学资料应用，包括教学课件（PPT）、电子教案、视频资料、案例材料等。切实提高教学质量和效率。扩充及完善现有多媒体教学资源：通过收集国内外的最新资料，进一步扩充及完善现有的多媒体教学资源，工业机器人技术发展速度很快，特别注意资料的时效性，不仅满足课内教学要求，还能满足课程拓展教学要求。建立课程教学网站：依照网络教学环境“网络教学资源丰富，架构合理，硬件环境能够支撑网络课程的正常运行，并能有效共享”的目标要求建立课程教学网站，提高学生自主学习能力。
2.8 扩充设备条件，与合作企业共建校内校外（企业）实训室（基地） 通过扩充与整合设备条件，校企共建校内实训室（基地）有：教学做一体化实训室4间（现代工业控制技术实训室1间、变频及PLC控制实训室1间、GE智能实验室1间、液压与气动传动1间），校企合作企业富士康科技集团提供的SMT生产线2条；在富士康科技集团（南宁）工业园区建立校外（企业）实训室（基地）。具备有单片机实训设备、PLC、三轴直角坐标机械手、智能小车、三菱五（六）自由度工业机器人、FESTO柔性生产线等本课程相关的专业实训设备，完全满足课程教学要求。
2.9 多途径加强教师培训 通过参加行业内技术培训、技术论坛等途径，加强对教师在工业机器人新技术方面培训，达到更新知识，紧追行业新技术，提高教学水平，增强教学效果。
2.10 开放实训室、工作室 通过逐步开放相关实训室、机电一体化技术应用工作室，向学生提供自主学习场所，强化技能训练，引导学生参与校企合作科研项目、参加技能大赛，增强学生的提高工业机器人技能的应用能力及创新能力。
2.11 改革课程评价方法，并在课程评价内容引入合作企业中工业机器人典型应用案例 为能如实考核学生的工业机器人安装、编程与调试的实际应用能力，校企共同研究制订课程评价方案，在课程评价内容引入合作企业中工业机器人典型应用案例作为考核内容，着重考核学生对知识技能的应用能力、团队合作能力、职业素养。为此拟采用如下课程评价：
2.11.1 设置科学的考核内容（引入企业实际项目案例）
①通过制订工作计划；②机械、电气线路图读识、安装与调试；③编程：工业机器人控制系统控制程序的设计、编程能力；④整体控制系统的运行调试能力；⑤按职业工种标准考核职业素养。
2.11.2 评价的方式 评价的方式采用过程评价（占40%）与集中考核评价（占60%）结合。1）过程评价：实训报告、综合作业、各阶段学习评价（每个学习情境均有学习评价表）；2）集中考核评价：按设定的考核内容的要求，以团队合作形式完成，进行成果展示。教师及企业工程师对其成果进行如下评价：①安装过程优化设计；②操作行为的规范性；③环保意识；④职业素养。
3 校企业共建课程的成效
从2010年至今进行了近3年的校企共建课程探索、实践，取得了较显著的效果：①学生参加技能竞赛成绩显著。2011年广西高职院校技能大赛（机器人项目）第二名，2011年全国职业院校技能大赛高职组（机器人项目）三等奖，2011年全国高职院校自动生产线安装与调试技能大赛二等奖，2012年广西高职院校技能大赛（机器人项目）第一名，2012年全国职业院校技能大赛高职组（机器人项目）三等奖。②学生职业技能取得明显的提高，毕业生在技术岗位上就业人数明显增加。以前机电一体化专业毕业学生以相关设备的操作为主，近两年来通过校企共建课程的学习、训练，学生的工业机器人安装、编程、调试职业技能取得明显的提高，从事相关设备安装、调试、维护岗位的人数明显增加。
4 结束语
通过校企共建课程模式，使课程体系以职业能力培养为主要目标，以典型工作任务（项目）为载体，将学习过程、工作过程与学生能力培养有机结合起来，充分体现工学结合，有效提高了学生“零距离”就业竞争力。
参考文献：
[1]姜大源.职业教育学研究新论[H].北京：教育科学出版社，2007.
关键词：真实项目 手扳封罐机 机械设计基础课程设计
为了能有效地培养学生的机械设计能力，各高校在机械设计基础课程结束后均设置了课程设计教学环节，它是提高学生综合运用所学机械原理、机械设计、机械制图、工程材料、公差与互换性等基本知识解决实际设计问题的一个综合实践环节，对加深学生对知识体系的理解、认知机械设计的路径、方法与过程，尤其是提高学生对机械设计课程的学习兴趣等等，都是理论教学无法做到的。机械设计基础课程设计，各高校几十年来延续的做法是对单级直齿圆柱齿轮减速器机械传动装置进行课程设计，这是因为减速器作为机器中的一个独立部件，它所包含的零件覆盖了机械设计课程绝大部分教学内容，对课程知识起到了复习、巩固、工程应用的多重作用。但就目前而言，减速器设计项目已经成为非常成熟的课程设计，有关减速器设计的网络资源、图书、教材、工程图、教参、音视频资料数量众多，来源广泛。为改变以往单一的以减速器为课题的设计任务带来的诸多弊端（如题目陈旧老套、思路单一、设计内容变化不大、缺乏拓展和创新的空间等），机械设计基础课题小组对课程设计的内容和形式尝试了教学改革、课程改革，本项目就是在此背景下产生的。
1 教学改革内容
1.1 课程设计任务的改变 一般而言，课程设计课题应具有普遍性和实践性，所谓普遍性是指能够充分反映课程的理论教学内容，即通过课题的完成能够将课程大部分知识加以应用；实践性是指课题的选择要符合生产实际及要尽可能与专业相结合，也就是设计课题必须来源于本专业的企业真实生产产品。本次教改变化最大的就是课程设计任务的变化，课题组定的设计任务已不再延续减速器设计，而是结合温州地域及经济发展特色首先选择行业方向，经课题小组第一次市场调研，入选的行业锁定为包装、印刷、食品、橱卫行业，本次教改就定为包装业。接着课题小组进行第二次市场调研，选择机器设备，经过多方对比、咨询、技术文献检索、企业实地考察，考虑到机器设计方案对学生起到的思路引导作用和创新要求，考虑到课程设计的难度、工作量及学生的水平，考虑到机器设备结构对课程知识面的覆盖程度，课题组最终选定了手扳封罐机项目。这款设备符合温州民营小微企业的生产特征，它来源于温州日强机械设备有限公司，项目真实、新颖，贴近生活本源，它是易拉罐的卷边封口包装机械，学生对易拉罐非常熟悉，对封罐机实现的封罐功能动作有着莫大的兴趣，正好用来印证兴趣是最好的老师。温州是座轻工业城市，有着包装、印刷之都的城市名片，手扳封罐机项目无论是从封罐工作原理，还是从封罐机传动装置而言，都非常适合做机械设计训练之用，机器设计难度适中，工作量适中。
本次教改另一个显著的特征是做机器整机设计。在课程设计内容上，课题组提出以整机设计为要求的设计任务，为了在真正意义上实现学校教授内容与企业生产产品的“零距离”，课题组决定设计课题必须来源于教师科研或企业现行的真实产品，注重工程设计环节（工作原理与方案设计——运动设计——承载能力设计——结构设计）的训练以及创新能力的培养。手扳封罐机就是一整的机器设备，不象减速器只是一个传动部件，完整的机器设计可以让学生更深刻地认识机械，可以对学生的机械工程观念起到进化作用；完整的机器设计可以在任务分配上更好地细拆（拆分成部件），达到让每位同学的工作任务不一样（工作量相当），但全班组合起来就是一套完整的机器技术文件。
1.2 机器方案设计的多元及创新 本次教改的机器设计方案不是唯一的，学生通过头脑风暴法、分组讨论法提出了2种手扳封罐机设计方案，绘制出机器传动系统图，从中择优。这种做法把学生从减速器单一的设计思路中解放出来，让学生的思维多元化，起到实质性的创新锻炼。
1.3 课程设计形式的改变 在课程设计教学形式上，学生以团队为单位完成一个具体的设计任务，每组4～6人，学生以各种方式查找课程设计参考资料，组内讨论确定设计方案，参加由指导教师主持的课程设计讨论会。团队内部各成员分工合作，各自完成一部分设计任务内容，组内合并、整理修改后，就完成了团队设计任务。以前的课程设计，全班每位学生的工作量及工作任务完全一样，本次教改改变了这种传统做法，采用了错开机制，使得每位学生的工作任务都不一样。
方法1：装配图按照团队内学生自己确定的设计方案绘制，零件设计每位同学是不一样的，每人画4-5张不同的零件图，团队就可完成（4-5）x6=24-30张零件图，整合后重要的机器零件都绘制了零件图，培养了学生的团队协作精神。方法2：把机器拆分成几个部件，每个团队承担一个部件的设计任务，每位同学承担的零件设计任务也是不一样的，团队内整合就是一个部件，全班整合就是一整的机器设计文件。
1.4 学生工作能力的培养 本次教改在学生工作任务的分配上采用了错开机制，使得每位学生承担的工作任务都不一样，但整合起来就是一整的机器设计文件，锻炼了学生的团队合作能力、交流沟通能力；本次教改的设计任务不象减速器设计，有关减速器设计的资料数量众多，如网络资源、图书、工程图、教材、教参、音视频等等，来源广泛，而封罐机资料不多，查找也不易，但可以培养学生对技术文献、技术资料的检索能力，培养学生的研究能力；经历了工程设计路径、方法与过程的锻炼，达到了培养学生设计能力、机械制图能力、创新能力以及对项目驾驭能力的目的；课题小组一改以往重结果的单一考核模式，采用了设计方案、设计过程、设计结果并重的考核模式，并让学生锻炼了如何答辩。
2 教学改革过程
课程设计前，课题小组利用课余时间给学生讲解课程设计的任务、要求、内容、方案、进度，让学生先行了解，并通过作业形式做了一些前期准备（如设计计算、零件结构设计等）。具体做法就是把课程设计和课程的讲授结合在一起，即在机械设计基础课程教学过程中就将课程设计任务下达给学生，将课程设计的部分内容放在课程教学中或者作为课后作业完成，让学生带着任务有针对性地学习。比如课程讲授弹簧的特性及设计后，就可以安排手扳封罐机升降机构的设计；讲授齿轮传动、轴、轴承知识后，就可以布置学生进行减速装置的设计等。
在课程设计期间，课题小组与学生共同执行了机械设计基础课程教学整体设计、机械设计基础课程教学案例的要求，共同执行了教学改革项目实施方案与进度，效果良好，正是因为课题小组的努力、学生的努力，使得教改工作能够顺利开展，取得了相应成果，当然也发现了不足。
3 教学改革成果与问题
课题小组按照机械设计基础课程教学整体设计、机械设计基础课程教学案例的要求，本着过程、结果并重的思路，从设计方案、设计计算、装配图、零件图、设计说明书、答辩等环节对课程设计进行了全过程指导、考核，着力培养、打造学生的机械工程观念，使得教改项目取得了三点创新、三项成果，当然也发现了三处不足。
3.1 三点创新 ①本教改项目是设计一整的工作机器——手扳封罐机，没有限定设计思路，可以有不同的设计方案，让学生有拓展和创新的空间。②本教改项目是设计易拉罐封口机器，机器有具体的封罐功能动作，容易激起学生的探索兴趣，且学生非常熟悉易拉罐，新项目贴近生活本源。③本教改项目在学生工作任务分配上采用错开方法，使学生分别承担不同的设计任务（工作量相当）。
3.2 三项成果 ①每个学生都以文件袋的形式有了一套技术文件（设计任务书、装配图、零件图、设计说明书），全班整合后就形成了手扳封罐机全套技术文件。②课题小组积累了大量教改原始数据、资料及经验，形成了课题研究报告，使教改项目的后续改进、完善有了明确的工作方向。③课程设计使学生有了综合实践的平台，有了理论联系实际的工作，有了查找资料、检索文献的能力，使学生向着机械工程又迈进了一步。
3.3 三处不足 ①虽然本次教改提倡机器方案设计的多元及创新，通过头脑风暴法、讨论研究法，学生对手扳封罐机确实提出了2种设计方案，绘制出了机器传动系统图，但根据设计方案择优原则，最后全班统一选择了企业样机的设计方案。这种做法虽然在一定程度上把学生从减速器单一的设计思路中解放出来，让学生的思维多元化，但最终结果仍然没有起到实质性的创新锻炼。②虽然本次教改强调了过程考核，但收效不是很明显，如何对学生进行过程考核还有待思考、加强。③学生完成的技术文件（装配图、零件图、设计说明书）总体而言质量不是很高，如何在有限的时间内提升设计质量也是要亟待解决的一大问题。
课题组在后续的教学工作中还要持续去改进，努力去完善，最大限度地把问题的影响降到最低，让师生均通过教改受益，课题组也会考虑扩大教改项目的使用班级，让更多的学生参与到教学改革中来，让更多的学生受益。教改实践证明，机械设计基础课程设计新的教学内容和形式，有利于培养学生的主动实践能力和团队合作精神，有利于培养学生的研究能力以及对实际项目的驾驭能力；使学生对所学科目如机械制图、机械原理、机械零件有更深刻和更明确的认识，加深了学生对机械结构设计、机械传动精度分析、公差配合选用的理解；使学生在自主实践中熟悉产品从市场调研、方案设计、结构设计到绘制图纸的整个设计流程，让学生懂得工程设计的路径、方法与过程；达到了培养学生设计能力、机械制图能力、团队合作能力、交流沟通能力的目的，提高了学生学习的主动性与创新意识，为今后从事机械专业工程技术工作打下坚实的基础。
参考文献：
[1]张红.机械设计基础实验教学探索[J].价值工程，2011（36）.
[2]刘喜平，段成燕，王金.基于CDIO模式下机械设计基础实践教学方法的探讨[J].价值工程，2010（32）.
Abstract： Combined with years of experience in file management， the authors analyzes the shortcomings of instrument equipment archives management of higher vocational colleges， and puts forward useful thinking on the application of modern technology in file management to improve the efficiency.
关键词： 现代技术；档案管理；思考
Key words： modern technology；records management；thinking
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）07-0204-02
0 引言
随着计算机网络技术的普及和广泛应用，计算机技术为档案资料的科学化管理和有效开发利用创造了前所未有的契机，20世纪50年代末，美国档案部门最早开始尝试应用计算机技术管理档案，我国在20世纪80年代开始逐渐步入档案管理现代化时期，档案管理工作的电子化已经成为人们的共识，档案管理工作者可以充分借助这一辅助工具将档案管理工作的质量、效率提高到更高的层次。
高职院校的档案管理包含有：教学档案管理、人事档案管理、后勤档案管理、仪器设备档案管理等等。由于高等职业教育以培养生产、建设、服务、管理第一线的高端技能型专门人才为主要任务，因此，实践教学条件的建设对培养高端技能型人才起到至关重要的作用，而实训基地的建设离不开教学仪器设备的投入，教学实训仪器设备是高职院校办学条件的基础之一，对培养学生的实践动手能力和水平相当重要，对提高教学质量具有重要的意义，建立好教学实训设备的档案管理具有非常的重要意义，本文主要研讨现代技术在仪器设备档案管理中的内容。
1 高职院校仪器设备档案管理的现状
结合在物质管理部门多年的工作经验，笔者认为目前在仪器的档案管理方面存在以下几方面的不足之处：
1.1 对仪器设备档案管理的重视程度不够 部分高校对仪器设备档案重视度不够，原因有两个方面：一是认为仪器设备档案是一项辅工作，不能为学校创造直接经济效益，因此在思想上不够重视；另一方面是由于本身对档案管理意识的淡薄，致使对仪器设备档案认识不足。因此，在仪器设备档案工作中出现以下情况：配备的档案管理人员综合业务素质不高、办公设备配置低且不齐全、管理制度不完善等。
1.2 仪器设备档案内容不够完整 由于高职院校各专业系部所需的仪器设备各不相同，功能各有千秋，往往在选购、保管等方面出现相应的档案资料出现在不同的部门，档案资料的管理不能做到统一，各部门各自为政，在资料的格式、内容、规范性等方面会出现较大的差异，容易造成仪器设备档案内容不够完整，甚至造成材料的不全，以至缺失。
1.3 缺少高素质的仪器设备档案管理人员 由于职业院校所具有的特殊性，各高职在实训方面都加大投入，不断增加仪器设备，同时各职业院校也在扩展与国外的联系，大量引进进口设备，使得仪器设备从数量、种类、形式和质量等方面与过去都有了相当大的不同，这对设备档案的管理和利用都提出了更高的要求。但是，在实际工作中，相当多的高职院校的仪器设备管理人员并非科班出身，在业务能力、业务知识方面存在一定的不足，缺少专业档案管理的培训，现代管理水平较低，至使档案管理工作的质量不高，影响了档案资料的利用。
1.4 档案管理的手段还相对落后、利用率低 虽然现代技术的应用已在各高校逐渐开展，但是由于观念上的认识还不够到位，这也就造成许多档案的管理工作还停留在相对初级的管理水平上；同时，由于一些高职院校的仪器设备部门的管理人员还不能很好地掌握或利用现代管理手段，尤其是现代计算机的信息管理手段，缺少网络方面的使用，更多还是限于手工操作和纸质材料，在一些高校也只是利用电子表格进行相关档案资料的管理，致使档案管理的手段相对落后、利用率低。
2 计算机在档案管理中的作用
2.1 对档案目录资料信息的管理 利用计算机来进行仪器设备的编目和检索，要及时将已采购到位的仪器设备的种类相关信息录入计算机，做好归类、编目等工作和，同时加以整理、分析、分类等，这样便于对仪器设备的及时监控，也有利于对档案信息进行检索。
2.2 对档案资料的统一管理 由于计算机技术的介入，使得原告大量的纸质资料转化为数字压缩技术，而且可以做到大容量的记录和储备，便于档案的收藏与统一管理，减少了保管空间，在需要进行调阅时也相当方便与快捷，能有效提高工作效率，而且能最大限度的进行档案信息资源共享。
2.3 充分展现档案管理的办公自动化 由于实行了档案的计算机管理，使得档案管理在日常工作中能承担查询、检索、目录打印、数据统计等多项工作，从而实现了办公的计算机化。
3 利用现代技术提高仪器设备档案管理工作质量之思考
现代技术，特别是计算机技术、网络技术的引入，对仪器设备的采购、管理、入库、归档、利用等工作具有重要的意义，结合笔者多年的设备档案管理工作，认为要做好仪器设备档案的现念的管理可以从以下两个方面着手：
3.1 顺应社会信息化的要求，全面提高档案工作者的综合素质 随着全社会数字化、信息化建设步伐的不断加快，电子档案的出现对传统档案管理工作带来了极大的挑战，档案管理人员素质的提高和意识的培养是关键。随着新知识、新技术的不断出现，如果档案管理仅凭原有的知识、技能、经验很难适应新技术应用的要求，只有不断学习和掌握新知识、新技能、新本领，增强档案管理人员终身学习的意识，改善和优化档案管理人员的知识结构，才能更好地做好档案的管理工作，要“采用先进技术，实现档案管理的现代化”。
建立一支强有力的管理队伍，从政策、资金和手段上给予关心和支持。一是建立健全各项与之相适应的管理制度，制定档案信息采集标准，优化工作程序，提高工作效率；二是要组织管理部门的全体成员学习高职教育理念，从思想上重视仪器设备档案管理的重要性；三是充实、调整管理队伍，在工作中不断锻炼，建立一套行之有效的管理模式和管理机制，从学院到系部都要建立仪器设备档案管理人员；四是要经常选派管理人员到专业院校进行学习、进修，提高档案管理专业人才的素质，更新业务知识，提高业务水平，掌握好专业的档案管理理论，要做到与最新的管理理论、管理手段相对接，多参加一些新设备、仪器的培训、展览和讲座等活动，掌握第一手材料，不断努力学习并掌握相关的专业技术知识，使他们的专业知识和业务能力不断得到更新，做到既具有计算机技术又具备档案管理业务知识，从而更加胜任工作岗位的需要。
3.2 现代技术介入管理，充分发挥仪器设备的使用效率 物质管理部门要建立好仪器设备的网络化管理，利用好现代管理手段和方法，充分利用计算机这一先进的工具进行科学、合理的管理，同时要重视软件的开发和交流，使档案管理白动化系统更加协调，充分利用学院的办公网络平台、QQ群等工具，这样既能节约经费，提高办公效率，又能监控仪器设备的使用情况，提高在用仪器设备的使用效率。学院的教学仪器设备管理人员应该在这种形势下，不断的提升自己的管理能力，顺应学院发展的需求，不断的更新管理理念，并借鉴其他院校的先进经验，做好教学设备的管理工作，为高职院校的教学，实践以及科研工作提供更加便利的条件。
参考文献：
[1]傅荣校.论我国档案计算机管理的发展[J].上海档案，2000，（6）：19-21.
[2]李淑兰.计算机应用与档案管理现代化[J].佳木斯大学学报（社会科学版），2000，（3）：131-132.
[3]杨连国.计算机管理档案的尝试[J].云南档案，2000，（5）：20 21.
关键词 协作学习；中小学机器人；教学设计
中图分类号：G424.23 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）06-0030-02
Study on Primary and Secondary Schools Teaching Robot Design based on Theory of Collaborative Learning//Sang Lihua, Zhang Yunkai, Wang Lingxiao
Abstract Cooperative learning on cultivating students' ability of coordination, innovation ability and the work of the students' way of thinking has changed. Compared with the traditional learning mode, cooperative learning can improve classroom learning atmosphere more, students' interest and efficiency. Cooperative learning is used in elementary education, based on robot of cooperative learning in primary design teaching robot was studied.
Key words collaborative learning；primary and secondary robot；instructional design
Author’s address
1,2 Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016
3 Hebei University, Baoding, Hebei 071002
机器人教育是全面培养学生信息素质、提高创新精神和综合实践能力的良好载体。随着智能机器人技术的迅猛发展和机器人竞赛在中小学的逐渐升温，将智能机器人的基础知识和技能纳入中、小学的信息技术课程的必要性和可行性已经非常明朗和成熟[1]。在中小学开展机器人教育，有助于学生的逻辑思维能力、实际动手能力和创新精神的培养。中小学生初步接触机器人知识既感到新奇又没有一定的知识基础，需要教师的指导及学生之间的相互协作。所以从协作性学习方面着手，笔者对中小学机器人教学设计进行了研究。
1 协作学习理论
协作学习也称合作性学习、合作教学等，是一种基于学习协作体组织形式的群体学习方式。在这种学习方式下，通过一定的激励机制，使得不同的学习者都对协作体负责，共同完成学习任务，同时学习个体也从协作体中获益[2]。
目前国家还未制定中小学机器人课程标准，这种情况下在中小学教师要灵活开展机器人课程，充分发挥机器人教育在培养中小学生各种能力中的作用。首先，要激发学生的学习兴趣和动机。学习兴趣是学生持续学习的重要因素，机器人教育不管是在教学过程还是在课外活动中都能以小组比赛形式，使学生获得成功的快乐，从而激发学习动力。其次，响应中小学新课程教学中倡导的学习方式，促进教学方式的改革。在机器人教育中，课堂以学生为中心，教师提供学习主题和主题支架。最后，通过机器人竞赛等形式可以培养小组成员之间的相互协作能力。在竞赛等活动进行过程中需要小组成员之间相互配合和学生之间相互交流，在实践中提高团队协作能力。
2 协作学习理论指导下的中小学机器人教学设计
案例为石家庄四十三中机器人教学中的一个例题，如题：“请给你的机器车编写程序，使机器车能准确地完成以下任务：让机器车从A线出发（出发时车体的任何部位不能超越起跑线A），当车体的任意部分超越D时，立即倒退至B线（车体的后轮压过B线即可）后，在迅速前进至终点线F停车（停车时车体的任意部分都必须越过终点线F）。如图1所示。”
此题目有4种常见解决方案。方案一，时间变量控制（图2）；方案二，时间和光感联合控制①（图3）；方案三，时间和光感联合控制②（图4）；方案四：光电传感器精确控制（图5）。
题目要求各小组通过共同协作完成任务，在下次机器人课堂上教师组织小组间进行协作学习。
1）学习任务设计。设计学习任务时，应充分考虑：学习任务要符合学习者的特征，不能超越学习者知识能力太多；学习任务应具有开放性，解决问题的目的不是期望学生给出完美的答案，而是鼓励学生参与；学习任务应具有足够的复杂性，能够引发学习者的高级思维活动；学习任务的完成依赖于学习伙伴之间的合作[3]。
本文以一堂展示各小组完成任务和小组间的协作学习为研究对象，作业任务明确，具有一定的复杂性和可分解性，题目的复杂性容易激发学生的挑战欲望，并且能凝聚小组成员之间的团结力量。
2）分组设计。在进行分组时，依据CSCL分组系统模型的设计思想进行了分组，分组的基本原则是异质同组，分组的基本算法是尽可能地将差异度最大的学生分在每个小组中，并且使得小组间的差异度减小到最低程度[4]。这样既使小组间没有太大的差异又保证了小组成员之间的和谐。指导教师进行指导，保障小组成员之间能够在相互信任依赖的情况下工作。
3）学习资源设计。学习资源设计目的在于提供与任务相关的信息资料，供学生查询、学习，为学生进一步思考提供支架，引导学生完成任务。
教师将每节课的课件放在机器人教室的电脑上以供学生参考。指导教师每周有两天在指定时间给学生进行指导，针对学生提出的问题进行讲解，将所需资料提供给学生，指导小组讨论、协作研究并将各自的学习结果利用适当的方式进行表达，学生也可以自己搜集资料并分享给其他学生。
4）学习活动设计。本文的主要活动是学生展示和交流学习成果，活动设计如表1所示。
5）协作学习评价。最后评价分为2部分：一是对学习小组的评价，二是对学生个人的评价。
小组评价：小组自评，小组间互评和教师评价三种评价方式。小组评价从以下几个方面考虑：小组协作程度、任务过程中参考资料、任务结果。小组最后得分是3种评价方式的平均分。
学生个人评价：针对学生在协作过程中的表现进行评价，学生个人的评价成绩由小组成员和指导教师共同决定，评价主要是从协作过程中的态度、分配任务完成程度等方面考虑。
3 结论
在协作学习过程中学生主动学家提供的资源，学生自主筛选有用信息，不仅扩大了知识范围也提高了自主学习能力，同时协作学习对培养学生自主创新能力和团结协作能力有很大促进作用，也改变了传统的教学方式。但目前对它的研究还比较少，需要更多人继续研究。
参考文献
[1]李存刚.中小学机器人竞赛和机器人教育价值[J].中国信息技术教育,2008(06)
[2]马颖蜂.网络环境下的教与学――网络教学模式[M].北京:科学出版社,2005
一、目前学院教育教学仪器设备管理中存在的问题
（一）仪器设备档案管理存在的问题
设备档案管理是设备管理工作的一个组成部分，它担负着对设备技术资料进行收集、记录、填写、积累、整理、鉴定、归档、统计及为设备使用者提供有用信息的任务。设备档案应当真实记录和反映设备从出厂到报废所经历的检验合格投入运行。但在实际工作中，设备档案管理工作往往被忽视及简单化。设备档案管理没有形成一套严谨、规范、有效的科学管理方法，使档案管理工作始终处于一种混乱状态，从表现形式上可以归纳为以下几点：①领导重视程度不够，机构不健全，管理人员所需的办公配置不到位，没有真正抓好设备档案的建立和使用，认为设备档案是可有可无的资源，只注重设备硬件资源本身的利用价值，对于属于设备软件资源的设备档案，只有要用到时，才想起其使价值。②设备档案管理人员对业务不熟悉，没有经过正规的培训，只是在工作中自己摸索、总结管理方法，不能形成严谨科学的管理方法。③设备档案管理人员工作岗位流动大，人员的更替频繁。有些设备档案管理人员在本岗位工作时间不长，就转到别的岗位，没有一套完整、规范的管理制度。即使有管理制度，都不按照规章制度办事。管理人员的责任心不到位。
（二）仪器设备使用中存在的问题
目前学院用于教育教学的仪器设备数量多，各系部教育教学仪器设备种类多，在使用中发生仪器设备故障频繁，且故障发生后不能实时上报，特别是在小型、课堂教学等仪器设备上未进行使用登记，不能实现使用过程中的统一管理，导致使用问题不足。
（三）仪器设备检修、报废中存在的问题
由于仪器设备在档案管理和使用过程中缺乏监管等问题，导致在检修和报废过程中，工作难度较大，造成维修不及时、工作效率不高，影响正常教学。同时，仪器设备种类繁多、类别复杂，仪器设备的专业性、技术性越来越强，维修人员未能掌握排除仪器设备故障的相关技术等原因，故在仪器设备当需要检修又没有及时进行维修时，仪器设备一直闲置，时间长久后，只能报废；当需要申请报废时，不能得到确切的故障根源，反复检修，浪费人力、财力。
二、针对目前学院教育教学仪器设备管理中存在问题的对策研究
（一）针对仪器设备档案管理的研究
从思想上重视高校仪器设备档案工作，反复强调设备档案管理工作在设备管理中的重要性，使各系部、仪器设备管理、使用相关人员有清醒的认识。仪器设备档案工作和任何工作一样，领导的支持和各个部门的重视是工作取得成功的重要前提，只有当仪器设备档案的作用和重要性真正被认识理解后，这项工作在各个部门工作中的地位才能确立起来，才能真正有人抓、有人管。强化仪器设备档案的信息管理、绩效管理，建立健全管理制度，明确管理目标，创造良好的工作环境，建立基本的设备档案文库，通过计算机和互联网实现科学管理和信息共享。
（二）针对仪器设备使用过程中的研究
设备使用阶段应形成包含如下内容的资料：设备履历书、使用记录、维修记录、事故记录、功能开发和技术改造记录等。
根据所建立的仪器设备档案，各部门应根据自身的实际情况在使用过程中进行统一登记，对设备的申报、采购、验收、入库、发放使用、档案建立和报废处理整个过程进行统一的管理，及时准确地掌握仪器设备的使用情况。
（三）针对仪器设备检修、报废中的研究
仪器设备检修报废应形成的资料有：设备检修、报废申请书、仪器设备检修报废鉴定与审批材料、设备报废处理转交单等。
针对仪器设备种类繁多、类别复杂，仪器设备的专业性、技术性强的特点，可把设备检修工作承包给生产厂家或专业维修厂家，特别是对于数量较大的同一类别设备以及大型精密仪器设备的维修。厂家具备的技术人员、配件、资料等方面的诸多优势使得设备的维修能够保质保量，而且伴随仪器设备技术的进步，同厂家挂钩也有助于设备的改造升级。
三、结语
目前，在学院仪器设备的管理工作中，存在着侧重购置与使用，而忽视仪器设备维修工作的现象。高校仪器设备管理工作是一个长期的任务，随着学校的建设会越来越引起人们的关注，如何使管理工作做得更好是需要我们一线工作者共同研究的问题。本文力求对该领域的研究发展做以小小的贡献。
【参考文献】
［1］刘瑾. 高校设备档案的计算机化管理[J]. 档案管理，2002（1）．
原来的课堂讲授，学生坐在椅子上，大部分学生能够听讲，也有一部分注意力不集中，根本听不进去。学习没有积极性，处于消极被动的状态。在学习过程中，不运用大脑分析问题、思考问题。更不能进行自由的想象。采用问题教学法，学生处于问题环境当中，激发了对问题的兴趣，积极主动的思考问题、分析问题，并对问题的各种解决方案进行想象。同学之间，进行讨论，进行研究，选出正确的答案，或者课后利用网络资源和现有的实训资源进行学习、分析、对比、探讨，获得正确的结果。这种教学法，不仅使学生学习了知识，而且在学习知识的过程中，进行了积极的想象，从多角度对问题进行思考，培养了创造性的能力。有利于学生未来工作。教育部教高[2006]16号文件指出，高职教育的人才培养目标是培养适应生产、建设、管理、服务第一线的高等技术应用型专门人才。由此可知，高等职业教育培养高端技能型人才，要注重培养学生的实践、应用能力，为经济社会提供直接服务。现代社会的发展，对人才，尤其是应用型人才的要求也越来越高，怎样把学生培养成高技能型人才，任重而道远。采用问题教学法，学生的分析问题、解决问题的能力得到了加强，对一线各种复杂情况的能够做出正确的处理。并且能够适应一线设备不断更新的变化，喜欢专业知识，喜欢自己从事的工作，逐渐的爱岗敬业。在今后的工作中不仅能够胜任工作，还很有可能得到更大发展。
二、机车电机电器课程的特点适合运用问题教学法
内容多学时少。机车电器的内容有电器的理论和机车上各种电器设备。理论有电器的发热与电动力，电弧理论与灭弧方法，电接触与触头系统，电器的传动装置；电器设备有各种接触器、继电器、主型电器和其他电器。内容虽然很多，但是课时只有32学时。由此可知，怎样调动学生学习的积极性，利用课余的丰富时间学好这门专业基础课势在必行。机车电器课程的理论知识和实际电器设备都是专家和设计师在实践当中研究和发明的。例如，电弧产生的理论，是专家经过大量的实验和理论分析得到的；而怎样熄灭电弧，就是设计师仔细研究，设计了多断点灭弧装置、电动力灭弧装置、磁吹灭弧装置、灭弧罩、油冷灭弧装置、气吹灭弧装置等。把专家、设计师探索、设计的过程再现，让学生提出问题、分析问题、解决问题，更有利于学生学习。电器设备不是一成不变的，是不断的发展的。现在的机车，新技术、新产品不断应用，同样要求一线的高端技能型人才也适应科技的发展。课堂所学知识，将来到工作岗位时，大部分已经过时。问题教学法培养的分析问题、解决问题能力在这里得以发挥，能很快的熟悉新环境的各样工作。
三、问题教学法在机车电器教学中运用的实践
问题教学法，在机车电器课堂教学当中怎样运用呢？下面以电器的传动装置一节举例说明。问题情境的设计：在上一节课中，我们学习了触头，触头是有触点电器的执行元件，电路的接通与分断主要依靠触头的闭合和断开。这时观看各种触头，进而提出问题：1.触头是怎样闭合的？怎样断开的？哪里来的动力？（经过分析讨论，之后，视频演示家庭中普通电灯开关触头的通断。）2.所有的触头都用手操作吗？机车上的电器触头直接手动可以吗？（经过讨论，指出机车电器的特点：大部分是电器触头工作时电压高、电流大，手动危险。）3.那有什么方法使触头闭合、断开呢？或者说怎样使动触头动作呢？（学生分小组讨论。有的同学说，用电动机带动，有的同学说，用气吹，有的同学说，磁铁有吸力，用磁铁吸引可不可以……教师顺着学生的思路说，按照自己的想法，怎样设计自己的电器装置。学生讨论之后，感觉处理这一问题很难。这时教师用图片、视频演示电器装置结构、怎样动作的。（以电磁传动装置为例））4.看过之后，提出电磁铁的结构组成？电磁铁为什么使触头动作（电磁铁原理）？学生看图片、视频寻找答案。问题也可以先行布置，作为预习作业，通过实训室观察电器装置寻找答案，也可以利用网络资源，进行搜索。然后再课堂讨论，共同解决问题。最后总结传动装置的知识。
四、应注意的问题问题的提出要有适当的情境
1.STEM教育
STEM教育理念是当前国际上颇有影响力的教育思想之一，这一理念强调科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个领域的交叉融合与运用。在STEM教育中，科学素养是重点，是为学生将来进一步从事科学研究打基础的；技术素养和工程素养则是在实际的社会分工中普遍体现的，它以明显的应用特点为科学研究提供工具和思路；数学素养是STEM教育的基础，技术深入、工程论证、科学推理和建模都需要数学作为基础。[1]
2.简易机器人教育
作为高中通用技术课程的选修模块，“简易机器人制作”课程的开设成为当前中学进行素质教育的突破口。有些高中甚至面向全体学生开设机器人课程，让机器人教育进入课堂，进入每位学生的生活学习中。这一活动的综合性以及知识技术应用领域的广泛性，为培养学生的动手能力、逻辑思维能力、分析和解决问题的能力、合作能力等提供了良好的平台。
3.STEM与机器人教育的整合
STEM教育建立在集成其他学科知识，并融合成一个新的整体框架的基础上，它把这一整体的最佳结合点展现在学生面前，这也正体现了当前机器人教育的诉求。
STEM理念下的机器人教学充分体现了学科的综合性、实践性，其核心价值在于对学生创造思维以及实践能力的培养（如图1）。而这种价值的成功与否，关键在于课程体系中教学设计、教学模式和教学方法是否具备创新性。
STEM理念下的简易机器人教学活动设计
STEM理念下的简易机器人教学需要放在“活动”的结构中来实施课程。而依据传统教学模式开展的机器人教学则很少考虑“活动”在整个教学过程中发挥的作用。美国国际技术教育协会提出了STEM取向的课程架构，以工程问题解决为主轴，再辅以技术（设计）、数学与科学相关知识，发展专题导向的教学模式，以培养学生科学知识整合的能力并激发学生学习工程的兴趣。它利用工程设计的方法把课程中需要学生掌握的科学知识和方法集合成具体的项目，通过解决核心问题的活动使学生经历科学探究以及工程设计的过程，给学生呈现的课程任务是一个需要执行产生最终产品的一项或多项任务，产品可以是一个问题的解决方案、一个模型或者一个成型的设备，而项目活动的高潮则是一个口头或者书面形式的产品展示以及具体的活动过程介绍。[2]
基于这一理念，结合简易机器人教学的实际需求，在整个活动过程中，教师始终以系统问题解决为中心，通过任务驱动，在创设的情境中明确目标，通过活动的实施与评价，实现系统问题的解决，STEM理念下的简易机器人教学活动设计如图2所示。需要特别说明的是，在情境创设过程中必须要明确学习目标，学习目标既是教学活动的起始点，也是教学活动的最终落脚点，是对学生参与学习活动后，在认知知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观领域获得成长的预期，同时目标的设计也要能体现学生对STEM理念学习的强调。例如，在使用超声波传感器进行感应接力的实际应用中，关于超声波传感器的工作原理和程序编写过程中涉及的分支结构均属于知识范畴，且前者属于感知科学范畴，后者属于编程技术领域。具体的设计过程将通过“机器人接力赛”的教学案例进行分析。
“机器人接力赛”教学案例
STEM理念下的简易机器人教学，采用项目教学法实施教学，硬件采用Lego mindstorms NXT教育机器人套件以及配套的可视化编程软件。学生在学习本项目前已经对乐高构建有了一定的经验，熟悉了编程软件的基本操作，并有了使用传感器的经验。教师可以将班级中的48名学生分成16个小组，每个小组3名学生，4个小组作为一个团队参加比赛。
1.活动主题：机器人接力赛
2.活动目标（如右上表）
3.活动设计
“机器人接力赛”的任务将由4台机器完成，学生自主设计不同角色的机器人，共同完成机器人接力，场地如图3所示，1号机器人从起点出发，到达2号接力点时，1号机器人停止，2号机器人前进，依次类推，最后4号机器人在终点处投放物体。
机器人活动的项目设计作用在于从活动理论的角度去考虑机器人教学活动如何建构。总体而言，活动设计包括活动内容和活动流程设计两部分：活动内容的设计包括对任务、规则、分工以及工具等的设计；活动流程则是对具体活动完成序列的规定，该序列有助于活动实施过程的有序组织。
4.活动实施
（1）情境设计（10分钟）。研究阶段实际为对问题的深入理解和界定。教师在该阶段引导学生关注运动途中的巡线问题以及接力过程的感应，给出模拟流水接力的问题情境，将学生带入问题。学生通过《机器人接力赛任务说明》以及实体场地获得对该任务的深入理解，以团队讨论的方式梳理解决问题的关键点以及可能的解决方案。同时，教师讲解关键知识点，如光电传感器的原理及基本的使用方法等。
（2）活动计划（10分钟）。对问题解决的过程进行规划，包括明确定义问题、对问题解决进行任务的拆解和分工、时间规划、资料的收集和整理等。这一阶段的重要工作是由小组合作转变为团队合作，不同小组之间要讨论不同角色的机器人结构特点以及感应前一个或后一个机器人的方式。
（3）结构设计与调试（60分钟）。按照任务要求搭建机器人并编写程序代码，其中包括对相关知识点的学习过程以及传感器的应用。将载入程序的机器人放入实体场地进行调试，对方案中结构搭建或程序编写方面存在的不足进行实时修正。
（4）比赛总结（10分钟）。即任务完成情况的展示和项目管理过程的报告及讲演，以团队为单位演示机器人在实体场地中完成接力任务的全过程，并对团队合作过程进行口头报告。
机器人课程在培养学生的STEM素养方面具有独特的优势，在机器人教育中体现STEM理念也将是未来教育的发展方向。如何更好地在具体的课程中实施这一理念，是值得广大机器人教育者认真思考与研究的问题。
参考文献：
[1]许松彦.STEM教育视野下的智能机器人竞赛活动实施[J].中国信息技术教育，2015（04）.
[2]李杨.STEM教育视野下的科学课程构建[M].金华：浙江师范大学，2014.
[3]吴秀凤，陈奕贤.STEM理念下中小学Arduino机器人教学模式研究[J].福建电脑，2015（5）.
方案设计
1.教材与学生情况分析
本节课内容选自冀教版机器人教材八年级下册第十四课《障碍停车挑战赛》，主要达成的任务目标是小车在规定的时间和距离内实现精准停车。在本节课之前，学生已学习了“超声波传感器的功能及使用方法”与“MiniQ小车运动控制”的相关内容，并且完成了小车循线挑战的比赛，为本节课的教学奠定了理论及实践基础。本节课的教学对象为八年级的学生，经过之前的学习，学生已经习得了小车运动方向、速度等基本控制方法，具备了一定的机器人测试与调试的实践经验；同时，在实践过程中已逐渐形成了不断改进机器人功能的迭代思想。
2.教学目标
知识与技能目标：进一步熟悉超声波传感器的使用；掌握“上电运行时间”模块在ArduBlock中的使用方法；能够使用超声波传感器制作避障小车。
过程与方法目标：了解障碍停车挑战赛的一般过程，了解各个角色在比赛中的职责和作用；在完成障碍停车挑战赛的过程中体验机器人的测试与调试，将迭代思想迁移到实际问题的解决过程中。
情感态度与价值观目标：以比赛的形式，激发学习机器人的兴趣并主动投入到学习过程中。
3.可选方案的设计与选择
本次比赛要求学生制作的避障小车能够在10秒内到达终点线，并实现小车与终点线之间距离的最小化（不能超越终点线），难点在于控制小车的运动时间和小车与障碍物之间的距离。对比赛任务进行分析后，笔者就“计时”和“测距”两方面设计了如上页表1所示的几种方案。
对比表1中“计时”的三种方案，方案一无需考虑编程因素，但需耗费人力，且计时不够自动与精确，方案二只需要使用“上电运行时间”模块，而方案三则涉及多个变量的使用。比较而言方案二更简洁，而方案三可以更加精确地获取程序某一阶段运行的时间而不是程序运行的总时间。由于本课实例要求程序的运行时间与小车运动时间相等，故笔者选择方案二。在“测距”的两种方案中，方案四与方案五均能实现测距功能，但红外线传感器的成本远高于超声波传感器，考虑到经济因素，笔者选择了方案四。
硬件搭建
障碍停车挑战赛需用到的硬件器材主要包括Romeo控制器、MiniQ小车、超声波传感器。
1.Romeo控制器
本次课采用的主控板是由DFRobot出品的Arduino Romeo V1.3，该控制器采用最基础且应用最广的UNO板卡。
2.HC-SR04超声波传感器
该传感器运用声纳原理，通过监测发射一连串调制后的超声波及其回波的时间差来得知传感器与目标物体间的距离值。它的性能比较稳定，测试距离精确，盲区为2cm，最大探测距离为450cm。它有4根针脚，分别是VCC、GND、Echo和Trig，其中Trig是超声波发射端，Echo是超声波接收端。
3.硬件搭建
学生分别将超声波传感器、MiniQ上的电机与Romeo控制器相连接，其中超声波传感器的Trig和Echo分别与Romeo连接数字针脚，如图1所示。图中Trig和Echo分别连接的数字针脚为9和8。
程序编写
学生将硬件搭建好后，便可进行程序的编写，本节课所采用的编程环境为图形化编程软件ArduBlock。
本课的程序设计包含两部分：一是小车运动时间的控制，二是小车与障碍物之间距离的控制。利用 模块获取程序运行时间即小车运动的时间，比赛规则中要求小车在10秒内完成比赛，因此当小车的运动时间小于10秒时小车运动，否则小车停止。笔者利用超声波传感器测量小车与障碍物之间的距离，终点线距离障碍物只有10cm，因此当小车与障碍物的距离大于10cm时小车运动，否则小车停止。本课中时间与距离控制均用到了选择结构，因此为了使时间控制与距离控制同步进行，笔者让学生在编程的过程中运用了选择结构的嵌套，如上页图2所示。
拓展应用
实现小车避障功能有很多种方法，本课采用小车遇到障碍物时停止运动避免碰撞的方法，也能用其他方法进行拓展应用。例如，当小车距离障碍物一定范围向左转弯或向右转弯时，需要运用双轮差速原理来控制小车运动的方向，并且在小车转弯的过程中继续进行小车与障碍物之间距离的探测，若距离仍在可能发生碰撞的范围内时小车需继续调整行驶的方向。比较本课案例的程序设计思路，拓展应用中的程序设计涉及的编程知识更丰富，而且小车的避障功能更加智能。
教学实践
在本课的实际教学过程中，笔者是通过以下四个环节来完成的。
1.引入主题，了解赛制
在本课开始时，笔者先引入“避障小车”这一主题，介绍何为“避障小车”，让学生对避障小车的运动方式及工作原理有所了解。
比赛时，把距离障碍物2m处的线作为起始线，距离障碍物10cm处的线作为终点线。小车从起始线开始行驶，到终点线停止，行驶时间不得超过10秒钟。小车停止位置离终点线最近者为胜，小车越过终点线则成绩作废，比赛场地如图3所示。
笔者将学生每两人分为一组，共分为16个小组进行比赛，比赛分初赛和复赛两轮进行。初赛时以抽签的形式将每四个小组组成一大组，并分为A、B、C、D四组进行比赛，每大组中的优胜组将参加复赛。若小车超过终点线或者在规定时间内电机没有停止则成绩作废，每组中成绩的距离值最小者为优胜队伍，若距离值相等，则使用时间最短者胜出（即最先到达终点位置的组），比赛用表如表2所示。
2.梳理思路，合作探究
学生完成项目需要解决以下三个问题：一是小车须在10秒内停止运动；二是小车停止运动时距离障碍物的距离大于等于10cm；三是小车的时间控制与距离控制同步执行。在本环节中，教师需要引导学生整理解决这三个问题的思路，并与组员配合完成避障小车程序的编写。
首先，教师提出问题：在比赛中如何控制小车运动的时间？学生回答。教师归纳学生提供的方法，分析其可行性，并结合学生的回答给出以下三种计时方式：第一种，利用计时工具计时，淘汰运动时间超时的队伍；第二种，利用ArduBlock中的“上电运行时间”控制程序的运行时间，即控制小车的运动时间；第三种，获取小车开始运动的时间与小车运动的实时时间，利用时间差来控制小车的运动时间。教师要求学生对这三种方法进行分析，选择可执行度最高的方法并说出理由。教师总结：第一种计时方式误差最大且消耗人力，第二种方式计时较精确且自动化，第三种方式计时精度最高但编程较复杂。最后，教师引导学生确定选择第二种计时方式，并介绍“上电运行时间”模块的应用。
比赛时，小车距离终点线越近越好，即要控制好小车停止运动时与障碍物之间的距离。教师提出问题：如何实现小车与障碍物之间距离的控制？因为在之前的学习过程中学生已经对超声波传感器的应用有所了解，在此学生很容易回答出“利用超声波传感器来测距”的答案。教师带领学生复习超声波传感器的应用方法及工作原理，并与红外线传感器对比，明确使用超声波传感器测距更具有优势。
教师提出问题：小车运动过程中既要执行时间控制又要实现距离控制，如何使这二者同步执行呢？
在学习本节课之前，学生已经学习过选择结构的使用，此时教师引导学生思考并引出利用选择结构的嵌套来实现小车时间控制与距离控制的同步执行。小组成员合作完成避障小车程序的编写，在学生编写程序的过程中教师予以适当的指导。
3.测试作品，完成比赛
学生在完成编写避障小车程序的基础上，测试小车的运行情况，因为每台小车的性能各不相同而且由于惯性的原因小车会在程序终止后继续运动一段距离。所以，此时教师应提醒学生根据小车的运动情况对避障小车程序进行修改，在经过不断的调试之后找到合适的参数，以使避障小车的运动效果达到最佳，也就是既快又稳地到达终点线。教师在调试过程中应联系实际生活，教会学生在遇到问题时应尝试选择最佳方案，并在执行的过程中不断完善，使学生体会迭代思想的价值，深化其对迭代思想的认知。
根据比赛流程进行比赛，每一大组中各选取一位评分员与记分员，评分员的职责为测量小车距终点线的距离，记分员的职责为记录各组的成绩。初赛时，若其中一组进行比赛则由其他三组的评分员与记分员进行分数统计。复赛时，由被淘汰组的评分员与记分员来进行分数的统计。
4.拓展应用，课堂总结
基于本节课所执行的项目，教师为学生提供了拓展思路，即避障小车实现避障功能可使用遇到障碍物停止运动的方式，也可用小车遇到障碍物更改运动方向的方式。教师引导学生借鉴该思路进行本项目的拓展提升，鼓励学生提出更好的想法并付诸实践。
教师总结本节课中学生的表现，并对他们在操作过程中出现的共性问题予以讲解，对表现较好的学生给予表扬。
教学反思
在课堂教学中，教师引入比赛的形式能更好地激发学生对Arduino机器人的学习兴趣，从学生对知识点的掌握情况来看，学生在比赛过程中能够主动对障碍小车编程进行优化，并在该过程中深化对知识点的理解与认知。评分员和记分员在比赛过程中均能很好地完成相应的任务，并表现出了评委角色所应具有的责任意识。
关键词：机器人教育；发展综述；机器人；内容研究
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2012）12-0014-04
2003年颁布的普通高中新课程标准将“简易机器人制作”列入中小学选修内容，使得我国机器人教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。近年来，涌现大量机器人教育方面的研究文献，对其进行综述分析有助于了解机器人教育的现状，把握其发展趋势，为机器人教育的研究与发展提供参考。
一、文献来源
在中国知网数据库中以主题 “机器人教育”进行检索，截至2011年12月31号，共得到149条记录，剔除不相关内容后，① 得到94篇样本文章，其中，硕士学位论文24篇，其余为学术论文。通过前期分析，发现学术论文和学位论文各有侧重点，学术论文代表了此领域的最新研究动态，学位论文则从一定深度探讨了机器人教育的相关情况。
二、研究综述与分析
为了解国内机器人教育的研究重心，选取文章内容和文章篇数两个维度，运用Excel分析工具统计，结果见图1。
从研究的目的及内容上看，样本文献主要从以下八方面展开研究：理论探讨、教学模式构建与实践应用、课程与教材的设计开发、技术工具、社会效益、机器人比赛、师资培养以及综述等。
从数量比例上看，上述八类不同侧重点的文献所占比例差别很大，理论探讨、教学模式构建与实践应用、课程与教材的设计开发是本领域研究的重点。
1.发展综述类
综述类文献是了解并把握整体研究动态的有力工具。［1］从图1可以看出，目前有关机器人教育综述类的文献比例较小。舒慧东通过中国知网搜集相关文献，从文献数量、研究内容、学校类型、研究的时间阶段等方面，回顾了国内中小学机器人教育发展的历程，梳理了机器人教育研究的情况，指出机器人教育研究速度在不断加快，并开始注重研究的实用性，中小学机器人的教育逐渐向深层迈进。［2］王吉岱等从教育机器人研制的角度，论述了国内外教育机器人的发展状况。
2.理论探讨类
针对机器人教育的理论探讨方面的文章所占比例最大，占总数的33%。主要探讨了机器人教育的概念及分类、相关理论指导下的机器人教学的模式、方法以及组织策略、机器人教育与学生创新意识、创新能力、科学素养之间的关系等。
概念界定方面的文献主要从机器人教育的概念和特征出发，对其进行分类。其中，彭绍东教授的论述最为详尽，他认为“机器人教育是指学习、利用机器人, 优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。”［3］并指出教学机器人具有教学性、人机友好性、高智能性、自主性、知识丰富性、多功能性、多形态性、专业性和安全性。
相关理论指导下的机器人教育的研究主要集中在STS教育理念、多元智能理论、模块化思想以及合作学习在机器人教育中的应用。以STS教育思想为架构，以中小学机器人教育为例，从教学目标、教学内容、教学策略、教学评价方面对如何在机器人教学中融入STS教育理念进行了探索与设计。［4］而胡卫俊则结合自身实际经历论述了多元智能理论对机器人教育的指导作用。王海芳等根据小学机器人教学特点，从教学目标、教学实施、教学评价三个方面进行了具体分析，指出模块化思想在小学机器人教学中的应用方式。赵加兴等通过归纳合作学习的相关概念及理论，结合机器人教学实际，提出了合作学习应用于机器人教学中的教室布置方案、优质二人组分组方式和“任务轮换—组内互教”合作学习模式。［5］
机器人教育与学生创新意识、创新能力、科学素养之间关系的研究主要探讨开展机器人教育在学生创新意识、创新能力的培养中的作用和可行性。例如，王荣良通过阐述工程思维的含义、本质特性，指出机器人教育培养中小学生开展工程思维培养的可行性和重要性。［6］
3.课程和教材设计开发类
国内机器人教育从《普通高中技术课程(实验)标准》中“通用技术”科目设立的“简易机器人制作”模块才正式开始，起步相对较晚，目前还没有形成自己的课程体系，没有统一的教材和课程标准，大多学校以机器人竞赛为背景或前提，以机器人产品说明书和编程软件为蓝本自编教材。［7］对此，一些学者进行了有针对性的研究，内容主要集中在校本课程建设、立体教材的设计开发、教学活动设计等方面。
4.模式构建与实践应用类
2007年以来机器人教学模式的构建及实践应用开始成为热点问题，此方面的文章大量涌现，关注的是机器人教育在创新人才培养方面的模式、方法、组织策略以及实践应用问题，主要集中在中小学机器人教学方面，少量涉及高职高专机器人教育的探索。
这类研究主要结合机器人教育教学的实践，针对遇到的问题或困惑提出解决策略或在相关理论指导下研究机器人教学模式和方法，并进行实践验证。例如，孙世杰结合机器人教学的实践，指出可以通过组织各种文化活动培养学生的兴趣，以任务驱动的形式开展机器人项目教学，加强机器人校本课程开发和学科整合，培养学生创新精神。齐元沂在“社会建构主义理论”、“群体动力学”、“集体智慧构建”等理论的指导下，结合Lego机器人教学，开发了适合于小学四年级学生学习的机器人教学案例，并与授课教师一起研讨教学方案，共同开展教学活动，探索小学生集体智慧的培养策略。
张存鹰则针对高职院校开展机器人教育的相关问题进行了探讨，在对高职院校开展机器人教学的可行性分析的基础上，提出了高职院校开展机器人教学的若干方案。
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