機器人技術教育探索與實踐

【摘要】隨著教育課程改革的深入發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新性應用人才成為了發(fā)展的需要，機器人技術教育是實現(xiàn)創(chuàng)新教育的一種新的方法，因此，我國發(fā)展機器人技術教育勢在必行。本文介紹了機器人技術教育的概念和我國機器人技術教育的概況，詳細論述了開展機器人技術教育的途徑和方法等實踐方面的探索。

【關鍵詞】機器人技術教育；創(chuàng)新教育；探索與實踐

智能機器人涵蓋了包括電子信息、計算機、機械材料以及生物等諸多學科的內容，是一個多學科交叉融合的載體，在日常生活中得到了廣泛的應用。近年來教育信息化和國際化的程度不斷提高，全球范圍內都在積極開展機器人技術教育，以智能機器人技術為載體對學生進行實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)得到了廣泛的認可，機器人技術教育已經(jīng)逐漸滲透到了各個學科。國外一些大學，在機器人技術教育的關鍵技術、教育教學方法等方面已經(jīng)取得了顯著的效果[1]，并且對機器人技術教育的持續(xù)性發(fā)展進行了積極的探索。本文將對機器人技術教育在途徑和方法等方面的探索與實踐進行論述。

1.機器人技術教育

機器人實踐教學方法是針對當前學生能力缺失與高校學生能力素質培養(yǎng)缺位的現(xiàn)實情況提出的[2]，機器人技術教育是把機器人作為主要的教學內容或教學工具，在此基礎上開展教學活動，并在具體實踐過程中逐步完成教與學的活動。隨著機器人技術的不斷發(fā)展，機器人被廣泛應用于家庭、醫(yī)療輔助、工業(yè)以及娛樂等社會生活的各個領域[3]，機器人技術教育的價值體現(xiàn)在其可以作為學校基礎教育課程和課外活動的載體，也可以作為“催化劑”和“增倍器”來推動機器人產業(yè)的發(fā)展。

2.我國機器人技術教育的概況

機器人技術能夠體現(xiàn)一個國家科技水平的高低，是代表科技水平的標志，我國在機器人技術方面的研究起步較晚，與發(fā)達國家之間還有一定的差距。在我國起步較早的開展機器人研究的大學是哈爾濱工業(yè)大學，其在我國最早實現(xiàn)了機器人的科研、教學和產業(yè)化三位一體[4]。目前，我國的高等教育中雖然開展了機器人技術教育，但是大多院校只是將其作為人工智能、自動化等相關專業(yè)的專業(yè)課程，而在其他課程教學中很少涉獵[5]，因此有必要在其他學科中也開展機器人技術教育。

3.開展機器人技術教育的實踐

3.1實踐教學

在實踐教學中，可以采用以下方式方法對學生進行機器人技術教育：

（1）開設機器人技術相關課程，如機器人專題認知訓練、智能機器人設計、機器人傳感技術、創(chuàng)新思維與實踐等，為學生普及機器人技術相關知識，在這一基礎上引起學生的興趣，進而鼓勵和引導學生進行機器人技術的實際應用，創(chuàng)新設計機器人；

（2）引導學生利用學校的機械加工設備進行移動機器人平臺的構建，輔以常用傳感器和微處理器制作特定功能的機器人，這一制作過程是一個非常好的教學方式；

（3）采用慧魚、Lego機器人等模塊化的套件進行機器人技術教學，可以充分發(fā)揮學生的想象力，即使是不具備過多專業(yè)知識的學生也可以通過一些簡單明了的圖像化編程來完成自己的設計，從而使學生體驗到這一課程的樂趣；

（4）對于不利于大范圍學生操做的實驗裝置，可以通過演示實驗和制作視頻課件等多種方式，使學生充分了解機器人技術的研究前沿，從而激發(fā)學生的求知欲；

（5）在機器人技術教學中采用互動的教學方式，通過教師與學生之間的互動，充分調動學生學習這門技術的主動性和積極性。教師可以通過教學演示實驗提高教學質量；也可以與學生共同探討，開發(fā)與理論相結合的實驗，提高學生的思維創(chuàng)新和動手能力；還可以為學生布置系統(tǒng)設計、編程等方面的題目，增強學生理論聯(lián)系實際的能力，使學生靈活掌握應用機器人技術。

3.2機器人技術教育與科技競賽相互結合

機器人教育進入學校的主要表現(xiàn)在于競賽，通過競賽體現(xiàn)機器人對學生的設計能力、創(chuàng)新能力進行拉動，以模范的力量推動它全面地進入課程設置。[6]機器人競賽的內容、規(guī)則和評分方法等的創(chuàng)意設計對學生來說都是富有創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性的，在機器人技術教育中組織競賽可以激發(fā)學生的實踐熱情、充分調動學生的學習興趣并能夠對學生的實踐能力進行鍛煉[7]。此外，通過競賽還可以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神、成本預算和風險控制的能力、作品效果自我評估以及自我表達能力等。但是，競賽不能只是一味的重復和模仿，而要具有創(chuàng)新性，這樣才能夠充分發(fā)展揮機器人技術教育的生命力。

3.3考試形式和評價標準的改革

機器人技術綜合了計算機、應用數(shù)學、自動控制、力學、電子、機械以及傳感等各個學科的知識，是一項高度綜合的新興學科，很難通過試卷來檢驗學生對這門課程的掌握程度，因此，在考核常規(guī)基礎知識的基礎上，應更加側重于對學生動手操作和創(chuàng)新思維進行考核，在機器人技術的基本器件和模塊的組裝、測試、程序編寫等方面設定相對應的指標，以考察學生的掌握程度。

4.結語

機器人技術教育沒有固定的模式，各個學校應結合自身的特點和優(yōu)勢學科開展機器人技術教育，充分為學生營造學習的氛圍，使學生通過機器人技術的學習感受到科技創(chuàng)新帶來的成就感和樂趣。

參考文獻

[1]王益，張劍平.美國機器人教育的特點及其啟示[J].現(xiàn)代教育技術，2007， 17（11） ：108- 112.

[2]王穎，盧關山.機器人技術實踐教學方法的研究[J].中國科技投資，2013（27）：345.

[3]Birk A.What is robotics？ An interdisciplinary field Is getting even more diverse[J].Robotics Automation Magazine，2011，18（4）：94-95.

[4]孫立寧.科研、教學、產業(yè)三位一體爭創(chuàng)世界高水平的哈工大機器人研究所[J].機器人技術與應用，2004， （6）：20-27.

[5]張宏彬.高職院校開展智能機器人教學的探索[J].職業(yè)教育研究，2009，（1）：146-147.

[6]李濤.有關教育機器人的開發(fā)與教學實踐的思考[J].中國科技投資，2013（32）：439.

[7]Verner I M， Ahlgren D J.Robot contest as a laboratory for experiential engineering education[J].Journal on Educational Resources in Computing，2004， 4（2）：1- 15.

黑龍江省教育廳科學技術研究項目，項目編號：12533044。