中職計算機教學中引入智能機器人課程的可行性研究

王兆勇

摘 要 以當前智能機器人和計算機程序的關聯點為切入點，從認識智能機器人在計算機教學方面的適用性、采用創新教學方法、促進完成教學目標等三個方面，探究中職計算機教學中引入智能機器人課程的價值，及其對培養復合型創新人才的意義。

關鍵詞 中職；智能機器人；計算機教學；仿真技術

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）09-0084-02

1 前言

智能機器人早在20世紀60年代起步并獲得飛速發展，目前在工業、商業、民用、軍用等領域已有眾多應用。同時，計算機技術不斷的發展和革新為智能機器人搭建了寬廣的平臺，機器人仿真技術的出現亦為降低機器人研發生產費用做出了重要貢獻。目前，許多院校已把智能機器人當作必修課程納入教學大綱，將智能機器人課程引入中職計算機教學的時機已經成熟。

2 認識教學適用性，發掘智能機器人教學價值

從本質上來講，機器人就是安裝有互換性通用性零部件的系統，根據自身安裝設備完成來自外界的信息收集，并遵循通用指令完成執行動作。可以說機器人的核心就是控制機器人執行各種動作的大腦——中央處理器，通俗來講也稱作計算機，可見計算機與智能機器人關系密切。想要完成對于機器人的控制，首先要懂得操作計算機；想要操作計算機，必須要掌握相關計算機知識和技術。這就涉及計算機教學與智能機器人之間的關系，因此，無論是從關聯性還是實用性分析，將智能機器人課程引入中職計算機教學中具備較強的可行性。

首先，從關聯性角度分析。程序的特點和智能機器人的特點較為相似，即“嚴謹縝密”，其中程序（也稱為軟件），是指通過某種計算機匯編語言編寫，具備指示上位機或其他設備進行運作的一組指令。在程序設計的過程中包含分析目標、設計方案、選擇匯編語言、編寫代碼、調試程序等步驟，在每一個環節中都不能出現紕漏，否則會出或大或小的問題，情節較輕會導致程序運行錯誤，情節嚴重將導致設備的損毀。如在編寫科學計算器的過程中，如果對于無限循環的小數運算沒有做出范圍的規定，極有可能導致程序陷入“死循環”，最終引起設備的崩潰。同時，智能機器人作為一臺集合多種傳感、運動、控制等部件于一體的設備，在設計研發的過程中更不允許出現問題，否則不僅無法完成預期的動作，更有可能引發不同部件之間的干涉，造成設備損毀。如在制作自動反饋機器人時，如果沒有將傳感器的信號及時反饋給處理器，則會導致設備不能及時做出修正動作，從而撞擊目標。上述表明，程序設計和智能機器人的設計都具備嚴謹性，具備教學的關聯性。

其次，從實用性角度分析。機器人完成指令指示動作的過程實際上就是程序的執行過程，首先進行機器人內部程序的信息讀入，然后程序對輸入的信息進行分析，最后程序根據機器人當前所處狀態對相應輸出設備發出相應指令，完成動作。根據機器人運動的過程，在中職計算機教學中加入智能機器人課程，對于學生掌握程序設計的要領、要求，檢查程序設計的缺陷都將發揮很大作用。如教師在智能機器人課程上安排學生完成“自動避障機器人”的程序設計，要求實現機器人能夠在不斷前進的過程中，一旦將要觸碰到障礙物，能根據實際情況完成自主轉彎的動作。在編寫過程中，學生首先要完成方案的設計，確定采用哪些函數才可以實現要求的功能，采用哪些循環語句可以盡量少地完成反饋動作，怎樣測試才能保證不出問題，等等；在編寫完成后要不斷調試機器人，觀察其完成動作的情況，根據錯誤的反饋進行程序的修改。在這個過程中智能機器人的動作設計實際上完全依靠學生的程序編寫，對于中職學生計算機課程的學習大有裨益。

3 采用創新教學方法，應用智能機器人教學方式

智能機器人課程引入至中職計算機教學，教師要采用創新的教學方法，借助智能機器人平臺促進學生對于計算機技術的學習。對于中職計算機教師來講，通過采用新型課堂教學方法和引導學生參加機器人競賽這兩條途徑，將會很好地提高學生學習主動性，促進學生對于計算機知識的掌握。

中職計算機教師在日常教學課堂上，可以借助機器人仿真平臺實施目標驅動法。目標驅動法指教師給予學生一定的任務目標，在目標的推動下，學生一步步完成教師規定的動作，在教師的引導下循序漸進完成目標任務。在這個過程中學生得以充分鍛煉自身分析問題、解決問題的能力，將使學生在完成任務的同時獲得相應的成就感，從而激發學生學習的熱情，培養探索和創新的精神。以采用“能力風暴VJC1.5仿真版”進行回家路線的設計為例。

第一點，教師提出任務目標：編寫機器人程序實現機器人根據路況自主從學校回家。要求在回家的路上機器人能夠自動進行路口轉彎、判斷交通燈、遇見行人等待、判斷是否到家等。

第二點，教師引導學生分析問題：首先讓學生判斷回家的路線有幾條，走哪條合適，其次讓學生分析怎樣能夠讓機器人完成正常行進、停止、轉彎等動作，需要學生對于各種動作有具體準確分析，最后思考如何判斷機器人到家并且使之停止。在學生自主思考的同時，教師可以將“能力風暴VJC1.5仿真版”地面顏色識別方法教授給學生，引導學生根據正確的地面顏色進行路徑和動作的規劃。

第三點，需要學生將思考的整體流程以流程圖的形式表現出來，并且進行組與組之間的互相檢查。

第四點，利用“能力風暴VJC1.5仿真版”完成程序的模擬仿真。

第五點，教師需要帶領學生進行程序的調試和修正，這是整個過程中最為重要、難點很多、也是最有價值的環節，通過教師的帶領，學生需要多次重復、多次檢驗，最終完成程序的制作。

在整個的目標驅動法中，學生將完成知識的積累、計算機實踐應用以及綜合能力的培養[1]。

組織參加相關機器人競賽對于提高學生計算機綜合能力也大有幫助。近些年我國的機器人發展迅猛，相關的競賽也逐漸得到人們的重視，通過組織、參加機器人競賽有利于培養學生科學認知和科學態度。國內現有的機器人競賽有很多，如“飛思卡爾”杯智能汽車競賽，作為全國最大的大學生競賽之一，每年都吸引全國各地學生參加。在這個比賽中，參賽學生要制作一臺巡線機器人，可以自主識別特制的道路并能夠自動駕駛，可以進行信息獲取、處理、執行等功能，能夠獨立活動并處理問題，需要智能機器人擁有多種不同傳感器，精準的運動機構和智能的計算機。這就要求學生必須具備綜合能力，能夠協調好硬件和軟件的關系，恰當選擇硬件的型號，并根據巡線機器人的功能要求學習理解相關算法和函數參數，進行程序的編譯和檢查。在整個競賽過程中，學生不僅可鍛煉自身計算機匯編能力，還可充分培養實踐能力和創新精神，為學生日后深入研究學習或步入崗位實際工作提供巨大優勢[2]。

4 促進完成教學目標，發揮智能機器人教學作用

對于教師的教學目標來說，引入智能機器人課程能夠更好地提高教師計算機教學質量。學生在學習理論知識后，進入一個學習實踐平臺，在充分應用過程中，有利于充分消化、理解、掌握所學知識內容，在實踐中檢驗知識，能充分培養學生實踐能力、創新能力、團隊協作能力以及綜合工程開發能力。同時智能機器人課程的引入，對于學生的人格培養也將起到積極作用。在進行智能機器人的程序編譯過程中，學生將會遇到很多預料之外的困難，必須依靠自身不斷的實踐和探索才能逐個克服，為之后步入社會進入崗位打下良好基礎。

5 結語

將智能機器人課程引入中職計算機教學中，對于提高教師教學質量，增強學生綜合能力都大有裨益，更是對培養創新能力復合型人才的道路進行的一種有價值的探索。

參考文獻

[1]曾華琳，鄭旭玲，晁飛等.本科生參與智能機器人科研探索[J].計算機教育，2015（18）：11-13.

[2]謝衛平.智能機器人課堂教學略談[J].創新時代，

2015（3）：77.