面向計算機專業(yè)的機器人課程改革探索

陳德潮

摘 要：《機器人》課程改革，擬面向計算機方向專業(yè)，對相關《機器人》課程的建設和改革進行探索和研究。首先，本文討論高校計算機專業(yè)的教學內容以及改革的重要性。然后，重點介紹在大學計算機專業(yè)開設機器人相關課程的特性。簡要分析大學計算機課程的教學中存在的問題。最后，探討本科計算機專業(yè)的機器人課程改革思路、辦法，并為高校計算機專業(yè)的機器人課程教育，提供一種以提高學生開發(fā)工程能力為目標的教學模式。

關鍵詞：計算機專業(yè);機器人;課程建設;教育教學改革

當代信息及數(shù)據豐富的社會中，不同的信息及數(shù)據對我們的工作以及生活產生巨大的影響[1]。近年來，各大工科院校均開設計算機方向相關課程[2]。同時，相關的教學和教育方式，已經經歷大量有效和完善的改革。同時，計算機專業(yè)的教育理論以及教育目的，也在發(fā)生不斷的深入和探索[3]。在計算機類專業(yè)課程不斷地進行教育教學的發(fā)展與推進，顯示了我國對計算機類專業(yè)人才的重視和鼓勵[4]。當代社會和高校已全面鼓勵面向計算機方向實際應用能力的培養(yǎng)，同時也鼓勵培養(yǎng)學生計算機思維研究能力。例如，高等院校計算機類專業(yè)學位碩士項目大規(guī)模招收和培養(yǎng)全日制碩士研究生[5]。

一、大學機器人相關課程及重要性

（一）大學機器人教學課程

大學計算機專業(yè)的機器人教學內容，一般包含三個方面的內容。首先是理論方面的內容。第二個方面的內容是其他機器人有關涉及技術。第三個方面就是機器人開發(fā)實踐。為使開發(fā)實踐的教學，既能滿足教學培養(yǎng)計劃的要求，同時又能與科研實踐相結合，機器人相關的課程可以通過借助，V-REP虛擬機器人開發(fā)軟件和MATLAB編程開發(fā)工具，進行聯(lián)動式的課程實驗。同學們可進行機器人的運動控制、路徑規(guī)劃等開發(fā)實踐;運動控制和系統(tǒng)部署虛擬實現(xiàn)等，以不斷對機器人相關課程的基本理論理解和應用。總之，高等院校中計算機相關基礎知識課程是必不可少的，其中機器人學課程對于培養(yǎng)計算機類專業(yè)學生的計算思維也是非常必要的。

（二）機器人課程改革探索重要性

本機器人教學改革課程，一方面，大學計算機專業(yè)的學生，可以通過在課余的時間，進行合理有效的自學、預習和復習。另一方面，本機器人教學改革課程，可以打破板書授課的死板形式，讓同學們學會獨立思考，例如編程時遇到相關漏洞或者問題時，可以結合機器人實際工作原理，進行有針對性的解決。此外，在機器人課程的教學課堂上，需要使用現(xiàn)代計算機專業(yè)的技術，讓同學們的課堂氛圍生動有趣，同時學習內容也易于理解。

二、計算機專業(yè)特征

為計算機專業(yè)學科培養(yǎng)先進機器人技術的高等教育計算機專業(yè)類基礎課程是非常重要的。一方面，高等學習計算機類專業(yè)對機器人相關課程的定位就是基礎課程。換句話說，機器人相關課程與數(shù)學、物理等課程具有相同地位。由于是基礎性課程，那么機器人相關課程的教學方法，就可以仿照數(shù)學和物理的基礎課程一樣，傳授本新興學科的基礎性知識點。另一方面，對于教程方面，高等院校的計算機專業(yè)的機器人教程，名稱各不相同，例如有入門、文化等等，它們都被視為計算機類專業(yè)的基本授課教材。

三、機器人課程教學改革

隨著機器人以及計算機等設備應用越來越普及，工作和生活對機器人及計算機技術水平的要求也越來越高。機器人課程教學研究，計算思維或者說編程解決實際問題的思維培養(yǎng)是非常重要的。從計算機專業(yè)的計算思維培養(yǎng)的角度，相關機器人課程教學改革是需要的。例如，現(xiàn)今的機器人課程大多只簡單介紹幾個經典案例，現(xiàn)有的基于實際應用的研究成果是將一些機器人直接應用上述理想狀態(tài)下的無干擾神經網絡模型，或者借助于預先獲知的、已有的機器人系統(tǒng)標稱參數(shù)值，但是對于真實機器人模型來說，對于機器人在受到外部時變干擾和內部系統(tǒng)不確定性下的復雜運動控制問題，如何有效地為其設計一個魯棒遞歸神經網絡模型，并進行系統(tǒng)的理論分析和性能驗證評估，是一個極具前沿性、挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性的教學研究方向。為了能有效地求解機器人復雜運動控制問題，設計出同時具有外部時變干擾和內部系統(tǒng)不確定性抑制能力的魯棒遞歸神經網絡模型或將具有重要的理論及工程實踐意義和較廣泛的應用前景，也可同時有效地驗證機器人引用解決方案。

四、結語

本機器人課程改革探索，擬對人工智能背景下，面向高校計算機類專業(yè)學生的機器人及其相關課程建設和改革進行了探索與研究。首先，更新了傳統(tǒng)的計算機類專業(yè)基礎教育理念方法，使得該機器人課程符合計算機類專業(yè)學生的專業(yè)特點和培養(yǎng)計劃;其次，完善了在人工智能背景下的機器人課程專業(yè)知識體系;最后，提出了機器人教學模式改革探索路線。

參考文獻：

[1]郝桂英.關于計算機程序設計語言課程教學的探索[J].教育與職業(yè)，2007，（17）：43-46.

[2]張玫.項目教學法在機器人技術實訓課程中的應用[J].實驗室研究與探索，2010，29（9）：89-91.

[3]王詠梅，葛建宏，王炳謙.機器人創(chuàng)新開放實驗室建設[J].實驗室研究與探索，2009，28（11）：4-5，33.

[4]董聚敏，劉永強.以機器人教育為平臺培養(yǎng)大學生創(chuàng)新意識和能力[J].實驗室研究與探索，2011，30（9）：243-244，320.

[5]萬佑紅，蔣國平.機器人教育與大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].電氣電子教學學報，2005，27（4）：6-8.

項目：本文受全國高等院校計算機基礎教育研究會計算機基礎教育教學研究項目（2020-AFCEC-193）支持

作者簡介：陳德潮（1990—），男，漢族，廣東云浮人，博士，副研究員，研究方向：機器人控制、人工智能。