高職院校開展智能機器人教學的探索

摘要：我國智能機器人教學起步較遲。揚州工業職業技術學院積極開展智能機器人教學活動的探索，極大地激發了學生的創新熱情，對于專業建設和培養學生的創新能力十分有益。

關鍵詞：高職院校；智能機器人；教學；探索

智能機器人技術水平代表了高科技的發展前沿，不少國家不僅高校開設專門智能機器人課程，甚至將智能機器人列入中小學信息技術課的教學內容。我國在這方面起步較遲，智能機器人教學雖然已進入大學教育，但僅僅作為專業課程列入人工智能、自動化等相關專業中，很少將其整合進其他學科的教學中。實踐告訴我們：廣泛開展智能機器人教學活動，可以極大地激發學生的創新熱情。在智能機器人課程中，學生要綜合運用機械、電子、計算機等方面知識，而且可以學會與人溝通合作、學會勇敢地迎接挑戰、學會合理地分配和利用時間，培養毅力、自信與尊重他人的品質。智能機器人教學活動越來越明顯地呈現出其他課程無法替代的、培養學生科技創新能力和給學生更多科學體驗的特點。揚州工業職業技術學院近年來本著“用明天的科技，培養今天的學生，為未來服務”的育人宗旨，積極進行智能機器人教學活動的實踐探索，認為開展此活動對于專業建設和培養學生的創新能力是十分有益的。

開展智能機器人活動的優勢

目前，各行各業高級技術工人的大量短缺要求高等職業教育培養出更多和質量更高的“藍領”、“灰領”人才。作為培養高級技能人才的高職院校應該與時俱進，在學生科技創新活動及教學活動中加大智能機器人方面的投入和實際操作培訓。根據高職高專院校的特點，學生的動手能力和實踐能力很強，而且對智能機器人的機械控制、電器控制、計算機技術等方面知識的了解也能夠滿足對各種家用和工業智能機器人的簡單開發和使用的需要。相對于中小學來說，高職高專學生在知識積累和技術能力上有絕對的優勢；與本科生相比，高職學生在對實用型和技能型的課程上更有專注和鉆研精神。通過開展智能機器人教學活動讓優秀的學生參加智能機器人競賽，發揮他們的主動性和創新能力，更能夠學以致用，豐富以就業為導向的辦學內涵，同時也使學生在參與學習和比賽的過程中體驗競爭和集體榮譽感。教育主管部門對此有深刻的認識，2008年全國職業院校技能大賽中設有智能機器人項目。江蘇省每兩年舉辦一次大學生智能機器人大賽，越來越多的高職院校參與其中。

開展智能機器人教學的做法及設想

（一）開展科技創新活動

我院由電子信息工程系牽頭組建創新實驗室，作為學院開展智能機器人教學活動的平臺。在確定創新實驗室的工作人員以后，積極申請院級、省級大學生科技創新基金項目，爭取更多的資金和學院全方位的支持。2006年創新實驗室成功申請到院級大學生科技創新基金項目，2008年初又成功申請到省級大學生科技創新基金項目，這為智能機器人教學活動的持續開展提供了保證。

在建設創新實驗室的同時，學工處、團委從高專一、二年級工科類專業學生中挑選了10名學生組成了學院大學生智能機器人興趣小組。創新實驗室教師編寫了《智能機器人的制作》校本教材，從傳感器的性能到智能機器人的組裝再到程序的編寫對學生進行授課，使他們逐步進入了智能機器人科學世界。

（二）引入課程教學

智能機器人技術是一門跨多個學科的綜合性技術，涉及自動控制、計算機、傳感器、人工智能、電子技術和機械工程等多個學科。通過對簡單智能機器人的設計和實踐教學，可以使學生能夠比較熟練地掌握智能機器人的定義、結構，智能機器人傳感器、智能機器人驅動技術，智能機器人位置控制技術，智能機器人的視覺技術基礎，智能機器人計算機控制系統；學會編制控制智能機器人運動的軟件，了解智能機器人系統的軟硬件組成和工作原理。使學生在學習后，能夠進行控制算法設計、微機軟件編制，并能將所設計的軟件應用于智能機器人的運動控制中，使學生對機電控制系統和智能機器人系統有完整的理解。將智能機器人教學引入高職院校電子信息類專業，學生通過對智能機器人的了解和實際操作，更能加強對現代機械設備的操控能力，激發學習的興趣和熱情，改善學習風氣和學習態度。

智能機器人科技創新活動是少部分人的活動，對于特長教育有著不可否認的作用。對于智能機器人教學這個新鮮事物，創新活動小組的引導作用是非常重要的，但是如果不向學科課程發展，將有違開展此項活動的初衷。所以，隨著高職院校教學改革與課程改革的實施，智能機器人教學走進課堂是一種必然的發展方向。我們從三個途徑實施：一是將智能機器人教學整合進《單片機技術》課程教學中，將江蘇省大學生智能機器人競賽中的“游江蘇”智能機器人的制作整合進課程；二是面向全院工科類專業學生開設《智能機器人制作》選修課，講解智能機器人的控制板、傳感器、輸出設備等硬件知識以及智能機器人控制程序的開展等軟件知識。通過項目教學法，讓選修學生在學完課程內容后能獨立組裝并調試好智能機器人；三是選定合適的項目指導自動化專業的學生進行畢業設計，使學生知道如何將學習的內容應用到生產和生活實際當中，提高學生和學校的競爭能力。

智能機器人設計與制作是一項涵蓋計算機技術、自動控制技術、機電技術的活動，所涉及的專業領域與我院電子信息工程系的專業一致。開展智能機器人設計與制作活動可以促進我院系部的專業建設，豐富電子信息工程系專業建設鏈，如嵌入式系統、智能電器、機器視覺、立體式倉庫、柔性制造、計算機集成制造系統等，最終形成在同類院校中具有示范性作用的專業群。

（三）積極服務社會

培訓中小學科技輔導員智能機器人創新實驗室正常運轉并取得一定成績后，就可以和市科技局、市教育局聯后舉辦中小學科技輔導員培訓班。我國中小學非常重視開展智能機器人教學活動，學校將此項活動作為建設特色學校的一部分，可是由于缺少輔導教師，開展起來心有余而力不足。此外，開展中小學科技輔導員培訓還可以擴大高職院校的知名度。

開辦中小學生科技夏令營、冬令營智能機器人創新實驗室發展到一定規模以后，可以與市教育局、市科協及本地新聞媒體合作舉辦科技夏令營、冬令營。一是通過與新聞傳媒合作可以加強對學院的宣傳，提高學院的知名度；二是有多名學生走進學院，讓中小學生了解學院，并在此為他們打開科技之窗、揚起理想這帆，加深他們對學院的認同感；三是可以為學院帶來一定的收入，從而為進一步開展智能機器人教學活動提供部分經費支持。

支持中小學生參加相關智能機器人競賽高職院校可以與有意向的中小學校簽訂科普協作協議，為協作學校提供常年科技服務。高職院校向協作學校提供人力和物力支持，輔導協作學校開展智能機器人教學活動，并支持學生參加國家青少年科技創新大賽和智能機器人競賽。這樣，一方面可為協作校帶來榮譽；另一方面，可以擴大學院創新實驗室教師的視野，加強與全國同行的交流，從而提高教學水平。

開展智能機器人教學取得的成績

我院開展智能機器人教學活動雖然不到兩年的時間，但在領導的大力支持和學院各部門的緊密配合下，已初見成效。電子信息工程系自動化專業被學院批準為首批院級教學改革與課程改革試點專業；出版了《智能智能機器人的制作》校本教材；創新實驗室成功申請到省級2008年大學生科技創新基金項目；2008年6月初，由創新實驗室首批學員組成的揚州工業職業技術學院代表隊參加了在中國礦業大學舉辦的江蘇省第三屆大學生智能機器人大賽，戰勝眾多本科院校選手，取得了優異的成績，所參賽的三個項目全部獲獎。其中智能機器人搬運項目榮獲一等獎、智能機器人“游江蘇”項目榮獲一等獎、智能機器人滅火項目榮獲二等獎，為學院爭得了榮譽。

開展智能機器人教學活動，將智能機器人教學作為學生創新能力培養的平臺，也是對教學實踐的創新。面向未來，智能機器人教學活動應進一步深化，并應嘗試與地方傳統產業結合起來。揚州是全國聞名的長毛絨玩具之鄉，我們與當地玩具企業合作，將小型智能機器人的設計與長毛絨玩具設計相結合，制作出智能型長毛絨玩具。如將此產業化，可以提高揚州玩具的附加值，提升揚州玩具的檔次和形象，同時，為又學院的產學研開辟了一條新路，提高了學院服務社會經濟發展的能力。

總之，高職院校開展智能機器人教學活動對學生技能教育、科技的社會化具有重要的意義，它給高等職業教育尤其是工科類高等職業教育在教學內容、教學形式及教學成效上都會帶來更多的驚喜與期待。

參考文獻：

[1]彭紹東.論智能機器人教育[J].電化教育研究，2002，（7）.

[2]汪蔚，等.機器人足球比賽進入高職教育初探[J].廣東技術師范學院學報，2004，（6）.

[3]郭溫，等.關于機器人在高職高專教學中的應用[J].國土資源高等職業教育研究，2006，（3）.

作者簡介：

張宏彬（1967—），男，江蘇揚州人，計算機應用技術工學碩士，現任揚州工業職業技術學院副教授，高級工程師，主要從事計算機課程教學及科研。