基于“慧鱼”模型的计算机实验教学创新探索

　　摘要：本文介绍了“慧鱼”创意模型的特点，从实验项目的设置、培养目标、实施过程、实验设备管理等几个方面探索出了一种实验教学创新模式。

　　关键词：“慧鱼”创意模型;实验教学;创新能力

　　当前高等教育普遍要求提高大学生的人文素质和科学素质，必须重视培养创新能力、实践能力。而传统的实验教学中内容固定、且以验证性为主，制约了对学生实践能力和创新能力的培养。

　　一、“慧鱼”创意模型特点

　　1964年德国的阿图.费舍尔发明“慧鱼”创意模型系统(fischertechnik)，它十分的有趣、也非常有启发性。模型硬件主要包括：拼插构件、各种类型传感器、驱动源、智能接口板等。“慧鱼”创意模型进入中国以来，在众多高校中日益广泛地应用，如清华大学、同济大学、浙江大学等，用于不同专业的大学生工程实验和技术创新活动。

　　我校就尝试把“慧鱼”创意模型引入计算机实验课程，让学生在“慧鱼”创意模型基础上直接运用C、VC、VB等高级语言编程。测试自己编写的程序的效果。也可以利用“慧鱼”创意模型完成一个具体的项目，训练了小组成员的分工协作精神和良好的编程思想。

　　二、“慧鱼”创意模型实验的设置和开展过程

　　在进行实验课程之前教师要认真思考如何利用“慧鱼”创意模型让学生发挥自己的创意。基本实验过程分为6个部分：①项目确定;②理论预习;③模型装配;④电路搭建;⑤程序设计;⑥实验总结。但实验一开始项目确定的时候，如果就让同学发挥自己创意，往往会让同学无所适从不知道应该做什么或者偏离实验目标。

　　经过一些尝试后，把”慧鱼”创意模型实验过程分成3个阶段：

　　(1)装配阶段：按照对应”慧鱼”创意模型实验装配手册课下进行知识预习，课上的时候实验小组(规定3-5位同学自由组成一个小组)根据装配手册进行模型搭建，电路布局、接线等。

　　(2)编程阶段：在不改动模型，只改动电路接线情况下用C、VC、VB等高级语言编程来激活和实现的某项功能。例如运用VB中的MScomm控件对串口进行编程,通过读串口检与“慧鱼”智能接口板发出的状态信号,通过写串口实现对机器人运动的控制。

　　(3)创新阶段：要求实验小组开展头脑风暴依据现有的材料，利用手头可以利用的工具。对当前”慧鱼”创意模型进行创新。

　　下面介绍“慧鱼”创意模型实验过程(以实验：AGV小车为例)：

　　(1)项目确定(实验前，教师完成准备工作)：教师确定实验项目名称：AGV小车。并提前告诉学生。为各个小组准备笔记本电脑一台、“慧鱼”移动机器人组合包一套、智能接口电路板等。(2)理论预习(实验前，教师课前布置题目，发布资料。同学课下预习)：确定实验项目后，根据实验项要求进行理论方面的学习。包括方案、结构、电路设计等。

　　(3)模型装配(实验进行中，难点)：实验小组根据AGV小车装配手册自行装配。(4)电路搭建(实验进行中，容易)：在AGV小车装配完成后，完成电路部分的搭建。(5)程序设计(实验进行中，重点、难点)：实验小组学生利用LLWin(LuckyLogicforWindows)软件编程也可以在此平台基础上直接用C、VC、VB等高级语言编程来激活和实现的某项功能。在此过程中要根据实际情况引导和启发学生进行创新，前文所提的编程阶段和创新阶段。

　　(6)实验总结(课程结束前15分钟)：各个小组在完成实验项目之后，每个实验小组委派一位同学：利用1分钟时间展示作品、阐述作品的创新点和作用或对社会的意义、编程实现的功能等，并回答教师的提问。小组其他同学把实验所用的物品还原，归位。下课后，每位同学都要根据自己在小组中所承担的任务和所做的工作完成课程实验报告。

　　三、“慧鱼”创意模型实验室的管理

　　“慧鱼”创意模型组合包种类非常多(我校有40套各类型的“慧鱼”组合包)，各个零部件尺寸小，在实验过程中一些小零件经常会丢失。而且零件种类也非常多，实验后，整理归类的工作要花很久时间，导致“慧鱼”创意模型实验室的设备管理十分艰难。为了解决设备管理的问题，从3个方面着手。

　　(1)以学生管理为主教师监督为辅。实验课程时选出各实验小组组长，小组长要负责管理设备。实验结束时小组长检查要上交的实验设备有无缺失。待教师检查无误后才可下课。

　　(2)归类放置。在实验室内配备多个透明零件柜，在透明零件柜中分层分格并贴好标签。一般在实验课程前2/3时期按照实验包大类存放，在实验课程后期按零件类型存放。

　　(3)自制零件。当某些部件缺失时。教师可以利用3D打印机打印缺失的零件，打印的零件只能临时应急使用，和原配件比较，在很多方面都有不足。

　　四、“慧鱼”实验成绩的评定和管理

　　“慧鱼”实验指导教师根据实验课程的特点制定科学合理的成绩构成方案，“慧鱼”实验成绩的评定分标准以实验成绩由平时成绩(出勤情况、课内回答问题情况)作业成绩(书写实验报告情况)及大项目成绩组成。成绩构成方案应在实验课上课初向学生公布。

　　五、结语

　　“慧鱼”创意模型在我校实验室引进使用以来，为学生创造了一个良好学习环境。采用“慧鱼”创意模型进行计算机实验教学，在课程设置上，有动手环节又有检验知识环节还有创新能力展现的环节。有效地打破了原有的实验教学模式。使书本知识与实践能有机地结合起来，对于学生实践能力和创新能力的培养有很大的益处。

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