高職院校開展智能機(jī)器人教學(xué)的探索

摘要：我國智能機(jī)器人教學(xué)起步較遲。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院積極開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的探索，極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新熱情，對于專業(yè)建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益。

關(guān)鍵詞：高職院校；智能機(jī)器人；教學(xué)；探索

智能機(jī)器人技術(shù)水平代表了高科技的發(fā)展前沿，不少國家不僅高校開設(shè)專門智能機(jī)器人課程，甚至將智能機(jī)器人列入中小學(xué)信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容。我國在這方面起步較遲，智能機(jī)器人教學(xué)雖然已進(jìn)入大學(xué)教育，但僅僅作為專業(yè)課程列入人工智能、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)中，很少將其整合進(jìn)其他學(xué)科的教學(xué)中。實(shí)踐告訴我們：廣泛開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，可以極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。在智能機(jī)器人課程中，學(xué)生要綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等方面知識，而且可以學(xué)會(huì)與人溝通合作、學(xué)會(huì)勇敢地迎接挑戰(zhàn)、學(xué)會(huì)合理地分配和利用時(shí)間，培養(yǎng)毅力、自信與尊重他人的品質(zhì)。智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)越來越明顯地呈現(xiàn)出其他課程無法替代的、培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力和給學(xué)生更多科學(xué)體驗(yàn)的特點(diǎn)。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院近年來本著“用明天的科技，培養(yǎng)今天的學(xué)生，為未來服務(wù)”的育人宗旨，積極進(jìn)行智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐探索，認(rèn)為開展此活動(dòng)對于專業(yè)建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是十分有益的。

開展智能機(jī)器人活動(dòng)的優(yōu)勢

目前，各行各業(yè)高級技術(shù)工人的大量短缺要求高等職業(yè)教育培養(yǎng)出更多和質(zhì)量更高的“藍(lán)領(lǐng)”、“灰領(lǐng)”人才。作為培養(yǎng)高級技能人才的高職院校應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，在學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)及教學(xué)活動(dòng)中加大智能機(jī)器人方面的投入和實(shí)際操作培訓(xùn)。根據(jù)高職高專院校的特點(diǎn)，學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力很強(qiáng)，而且對智能機(jī)器人的機(jī)械控制、電器控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面知識的了解也能夠滿足對各種家用和工業(yè)智能機(jī)器人的簡單開發(fā)和使用的需要。相對于中小學(xué)來說，高職高專學(xué)生在知識積累和技術(shù)能力上有絕對的優(yōu)勢；與本科生相比，高職學(xué)生在對實(shí)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(jī)器人教學(xué)活動(dòng)讓優(yōu)秀的學(xué)生參加智能機(jī)器人競賽，發(fā)揮他們的主動(dòng)性和創(chuàng)新能力，更能夠?qū)W以致用，豐富以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)內(nèi)涵，同時(shí)也使學(xué)生在參與學(xué)習(xí)和比賽的過程中體驗(yàn)競爭和集體榮譽(yù)感。教育主管部門對此有深刻的認(rèn)識，2008年全國職業(yè)院校技能大賽中設(shè)有智能機(jī)器人項(xiàng)目。江蘇省每兩年舉辦一次大學(xué)生智能機(jī)器人大賽，越來越多的高職院校參與其中。

開展智能機(jī)器人教學(xué)的做法及設(shè)想

（一）開展科技創(chuàng)新活動(dòng)

我院由電子信息工程系牽頭組建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，作為學(xué)院開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的平臺。在確定創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的工作人員以后，積極申請?jiān)杭?、省級大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目，爭取更多的資金和學(xué)院全方位的支持。2006年創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室成功申請到院級大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目，2008年初又成功申請到省級大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目，這為智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)開展提供了保證。

在建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的同時(shí)，學(xué)工處、團(tuán)委從高專一、二年級工科類專業(yè)學(xué)生中挑選了10名學(xué)生組成了學(xué)院大學(xué)生智能機(jī)器人興趣小組。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教師編寫了《智能機(jī)器人的制作》校本教材，從傳感器的性能到智能機(jī)器人的組裝再到程序的編寫對學(xué)生進(jìn)行授課，使他們逐步進(jìn)入了智能機(jī)器人科學(xué)世界。

（二）引入課程教學(xué)

智能機(jī)器人技術(shù)是一門跨多個(gè)學(xué)科的綜合性技術(shù)，涉及自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能、電子技術(shù)和機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科。通過對簡單智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué)，可以使學(xué)生能夠比較熟練地掌握智能機(jī)器人的定義、結(jié)構(gòu)，智能機(jī)器人傳感器、智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)，智能機(jī)器人位置控制技術(shù)，智能機(jī)器人的視覺技術(shù)基礎(chǔ)，智能機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；學(xué)會(huì)編制控制智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軟件，了解智能機(jī)器人系統(tǒng)的軟硬件組成和工作原理。使學(xué)生在學(xué)習(xí)后，能夠進(jìn)行控制算法設(shè)計(jì)、微機(jī)軟件編制，并能將所設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)用于智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中，使學(xué)生對機(jī)電控制系統(tǒng)和智能機(jī)器人系統(tǒng)有完整的理解。將智能機(jī)器人教學(xué)引入高職院校電子信息類專業(yè)，學(xué)生通過對智能機(jī)器人的了解和實(shí)際操作，更能加強(qiáng)對現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的操控能力，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，改善學(xué)習(xí)風(fēng)氣和學(xué)習(xí)態(tài)度。

智能機(jī)器人科技創(chuàng)新活動(dòng)是少部分人的活動(dòng)，對于特長教育有著不可否認(rèn)的作用。對于智能機(jī)器人教學(xué)這個(gè)新鮮事物，創(chuàng)新活動(dòng)小組的引導(dǎo)作用是非常重要的，但是如果不向?qū)W科課程發(fā)展，將有違開展此項(xiàng)活動(dòng)的初衷。所以，隨著高職院校教學(xué)改革與課程改革的實(shí)施，智能機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)課堂是一種必然的發(fā)展方向。我們從三個(gè)途徑實(shí)施：一是將智能機(jī)器人教學(xué)整合進(jìn)《單片機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)中，將江蘇省大學(xué)生智能機(jī)器人競賽中的“游江蘇”智能機(jī)器人的制作整合進(jìn)課程；二是面向全院工科類專業(yè)學(xué)生開設(shè)《智能機(jī)器人制作》選修課，講解智能機(jī)器人的控制板、傳感器、輸出設(shè)備等硬件知識以及智能機(jī)器人控制程序的開展等軟件知識。通過項(xiàng)目教學(xué)法，讓選修學(xué)生在學(xué)完課程內(nèi)容后能獨(dú)立組裝并調(diào)試好智能機(jī)器人；三是選定合適的項(xiàng)目指導(dǎo)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生知道如何將學(xué)習(xí)的內(nèi)容應(yīng)用到生產(chǎn)和生活實(shí)際當(dāng)中，提高學(xué)生和學(xué)校的競爭能力。

智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作是一項(xiàng)涵蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電技術(shù)的活動(dòng)，所涉及的專業(yè)領(lǐng)域與我院電子信息工程系的專業(yè)一致。開展智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)可以促進(jìn)我院系部的專業(yè)建設(shè)，豐富電子信息工程系專業(yè)建設(shè)鏈，如嵌入式系統(tǒng)、智能電器、機(jī)器視覺、立體式倉庫、柔性制造、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等，最終形成在同類院校中具有示范性作用的專業(yè)群。

（三）積極服務(wù)社會(huì)

培訓(xùn)中小學(xué)科技輔導(dǎo)員智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)并取得一定成績后，就可以和市科技局、市教育局聯(lián)后舉辦中小學(xué)科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)班。我國中小學(xué)非常重視開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，學(xué)校將此項(xiàng)活動(dòng)作為建設(shè)特色學(xué)校的一部分，可是由于缺少輔導(dǎo)教師，開展起來心有余而力不足。此外，開展中小學(xué)科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)還可以擴(kuò)大高職院校的知名度。

開辦中小學(xué)生科技夏令營、冬令營智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室發(fā)展到一定規(guī)模以后，可以與市教育局、市科協(xié)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(qiáng)對學(xué)院的宣傳，提高學(xué)院的知名度；二是有多名學(xué)生走進(jìn)學(xué)院，讓中小學(xué)生了解學(xué)院，并在此為他們打開科技之窗、揚(yáng)起理想這帆，加深他們對學(xué)院的認(rèn)同感；三是可以為學(xué)院帶來一定的收入，從而為進(jìn)一步開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)提供部分經(jīng)費(fèi)支持。

支持中小學(xué)生參加相關(guān)智能機(jī)器人競賽高職院?？梢耘c有意向的中小學(xué)校簽訂科普協(xié)作協(xié)議，為協(xié)作學(xué)校提供常年科技服務(wù)。高職院校向協(xié)作學(xué)校提供人力和物力支持，輔導(dǎo)協(xié)作學(xué)校開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，并支持學(xué)生參加國家青少年科技創(chuàng)新大賽和智能機(jī)器人競賽。這樣，一方面可為協(xié)作校帶來榮譽(yù)；另一方面，可以擴(kuò)大學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教師的視野，加強(qiáng)與全國同行的交流，從而提高教學(xué)水平。

開展智能機(jī)器人教學(xué)取得的成績

我院開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)雖然不到兩年的時(shí)間，但在領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和學(xué)院各部門的緊密配合下，已初見成效。電子信息工程系自動(dòng)化專業(yè)被學(xué)院批準(zhǔn)為首批院級教學(xué)改革與課程改革試點(diǎn)專業(yè)；出版了《智能智能機(jī)器人的制作》校本教材；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室成功申請到省級2008年大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目；2008年6月初，由創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室首批學(xué)員組成的揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院代表隊(duì)參加了在中國礦業(yè)大學(xué)舉辦的江蘇省第三屆大學(xué)生智能機(jī)器人大賽，戰(zhàn)勝眾多本科院校選手，取得了優(yōu)異的成績，所參賽的三個(gè)項(xiàng)目全部獲獎(jiǎng)。其中智能機(jī)器人搬運(yùn)項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)、智能機(jī)器人“游江蘇”項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)、智能機(jī)器人滅火項(xiàng)目榮獲二等獎(jiǎng)，為學(xué)院爭得了榮譽(yù)。

開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，將智能機(jī)器人教學(xué)作為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的平臺，也是對教學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新。面向未來，智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)應(yīng)進(jìn)一步深化，并應(yīng)嘗試與地方傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來。揚(yáng)州是全國聞名的長毛絨玩具之鄉(xiāng)，我們與當(dāng)?shù)赝婢咂髽I(yè)合作，將小型智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)與長毛絨玩具設(shè)計(jì)相結(jié)合，制作出智能型長毛絨玩具。如將此產(chǎn)業(yè)化，可以提高揚(yáng)州玩具的附加值，提升揚(yáng)州玩具的檔次和形象，同時(shí)，為又學(xué)院的產(chǎn)學(xué)研開辟了一條新路，提高了學(xué)院服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力。

總之，高職院校開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)對學(xué)生技能教育、科技的社會(huì)化具有重要的意義，它給高等職業(yè)教育尤其是工科類高等職業(yè)教育在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式及教學(xué)成效上都會(huì)帶來更多的驚喜與期待。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭紹東.論智能機(jī)器人教育[J].電化教育研究，2002，（7）.

[2]汪蔚，等.機(jī)器人足球比賽進(jìn)入高職教育初探[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，（6）.

[3]郭溫，等.關(guān)于機(jī)器人在高職高專教學(xué)中的應(yīng)用[J].國土資源高等職業(yè)教育研究，2006，（3）.

作者簡介：

張宏彬（1967—），男，江蘇揚(yáng)州人，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)工學(xué)碩士，現(xiàn)任揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，高級工程師，主要從事計(jì)算機(jī)課程教學(xué)及科研。