大數(shù)據(jù)背景下機器人學(xué)課程的教學(xué)改革研究

摘 要：本本以現(xiàn)今大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境為研究背景，面向計算機應(yīng)用科學(xué)類專業(yè)學(xué)生為例，針對目前高校中高等教育教學(xué)存在的問題，提出如何建設(shè)《機器人學(xué)》課程的改革思路。通過對《機器人學(xué)》課程的發(fā)展情況、研究進(jìn)展、課程目標(biāo)以及探索進(jìn)行剖析，并對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核方法等幾個方面進(jìn)行分析及總結(jié)《機器人學(xué)》課程的建設(shè)情況，并立足新的計算機應(yīng)用與軟件工程類專業(yè)學(xué)生的特點，基于大數(shù)據(jù)背景下特征特點建設(shè)新《機器人學(xué)》課程，實現(xiàn)與大數(shù)據(jù)、人工智能、機器人以及計算機應(yīng)用等技術(shù)的交叉融合，對大學(xué)課程建設(shè)和改革提供引導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);機器人;計算機科學(xué)與技術(shù);課程建設(shè);教育教學(xué)改革

1 概述

近年來，大數(shù)據(jù)（Big Data）一詞被學(xué)術(shù)人員以及工程人員提及，乃至成為人們?nèi)粘Ｉ钣迷~，人們越來越多地用它來描述和定義信息爆炸時代產(chǎn)生的海量數(shù)大數(shù)據(jù)[1-3]?，F(xiàn)今，數(shù)據(jù)正在以驚人的速度膨脹并擴大，它已經(jīng)開始標(biāo)志著許多事物的未來發(fā)展情況[1-3]。同時，我們也需要認(rèn)識到數(shù)據(jù)爆炸性增長帶來的隱患。另一方面，在云平臺的發(fā)展趨勢下，大數(shù)據(jù)也吸引了越來越多的關(guān)注[4]，[5]。

作為人工智能領(lǐng)域的重要分支，機器人技術(shù)及其應(yīng)用已經(jīng)成為人們其中尤為關(guān)注的領(lǐng)域之一[6]。機器人學(xué)（Robotics）與機器人設(shè)計、制造和應(yīng)用相關(guān)的科學(xué)。機器人學(xué)涉及的科目很多，主要內(nèi)容有運動學(xué)和動力學(xué)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、運動規(guī)劃和應(yīng)用工程技術(shù)等諸多方面[6]。在大數(shù)據(jù)與人工智能的新浪潮下，傳統(tǒng)的《機器人學(xué)》課程設(shè)置可能不一定滿足新時代環(huán)境的人才培養(yǎng)需求。面向大數(shù)據(jù)與人工智能，適合計算機類專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和能力教育的《機器人學(xué)》課程，亟需建設(shè)和開發(fā)。

本文在面向“大數(shù)據(jù)”與“人工智能”浪潮背景下，多學(xué)科交叉融合特征和計算機應(yīng)用類專業(yè)人才培養(yǎng)在知識、能力與素質(zhì)上的要求，建設(shè)《機器人學(xué)》課程，將大數(shù)據(jù)、人工智能等概念和關(guān)鍵技術(shù)、前沿知識融入到《機器人學(xué)》課程體系，開拓學(xué)生視野，大數(shù)據(jù)等新浪潮下的科學(xué)研究能力和工程應(yīng)用能力。

2 《機器人學(xué)》課程建設(shè)方案

本節(jié)主要介紹在教學(xué)內(nèi)容、方法及手段、考核方式等幾方面進(jìn)行的教學(xué)改革。本教改擬希望將《機器人學(xué)》課程建設(shè)成具有計算機類專業(yè)特色、符合工科學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的《機器人學(xué)》課程。

2.1 面向計算機類學(xué)生培養(yǎng)特色的改革教學(xué)內(nèi)容

突出學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)是計算機類專業(yè)教育重要的特征。加強對計算機類專業(yè)課程的實踐教學(xué)研究，有助于教育培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。學(xué)生通過課程學(xué)會提出問題、分析和解決問題，不斷提高實踐能力和創(chuàng)新能力。另外，在《機器人學(xué)》課程實驗中，可以將實驗任務(wù)與課程教學(xué)相結(jié)合。

2.2 改革教學(xué)方法，改善教學(xué)效果

應(yīng)用線上和線下教育技術(shù)，提高學(xué)生興趣[5]。《機器人學(xué)》課程可以建立了課程網(wǎng)站，把教學(xué)大綱、課件、實驗、習(xí)題及答案等教學(xué)相關(guān)材料放在遠(yuǎn)程端口，幫助學(xué)生課余自學(xué)[5]。

采用啟發(fā)教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生主動性。由于機器人是一門實踐性很強的課程，因此教師鼓勵學(xué)生多動手、多調(diào)試，消除學(xué)生對課程的擔(dān)憂心理，使學(xué)生更直觀地理解和掌握知識，激發(fā)學(xué)生對新知識和新技術(shù)的求知欲，提高教學(xué)質(zhì)量[5]。

教學(xué)與科研結(jié)合，提高學(xué)生創(chuàng)新能力?！稒C器人學(xué)》課程可以積極鼓勵學(xué)習(xí)能力強的學(xué)生申請機器人科研項目、參加大型的機器人比賽[5]。

2.3 考核方式

《機器人學(xué)》這門課程，需要修正考核單一化、唯一由期末考試決定最終成績的傳統(tǒng)考核方式?？刹捎枚喾N方式手段考核。例如，期末考試和平時作業(yè)、課程設(shè)計、學(xué)術(shù)匯報、企業(yè)項目實習(xí)等多種方式結(jié)合，期末考試和家庭作業(yè)以考察智能機器人的基本概念和基礎(chǔ)理論知識為主，成績約占總成績的50%，課程設(shè)計，學(xué)術(shù)匯報、企業(yè)項目實習(xí)等非期末考試，以考察實踐動手和學(xué)術(shù)研究能力為重點，包括選題、設(shè)計理念、代碼編寫、發(fā)現(xiàn)問題、小組協(xié)助、學(xué)術(shù)展示等考核方式環(huán)節(jié)?！稒C器人學(xué)》課程匯報答辯等環(huán)節(jié)、占總成績的50%。

2.4 輔助教學(xué)改革

《機器人學(xué)》這門課程的建設(shè)，要求做到理論教學(xué)與動手實踐教學(xué)相結(jié)合，線上教學(xué)與線下教學(xué)相結(jié)合，通過優(yōu)化供給方式，提高教育教學(xué)科學(xué)化，創(chuàng)新化水平。通過線上線下資源共享方式，一方面?zhèn)魇谥R，一方面也可以為學(xué)生終身學(xué)習(xí)，終身更新知識庫打下良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

本文對大數(shù)據(jù)與人工智能背景下面向計算機類專業(yè)學(xué)生的《機器人學(xué)》課程建設(shè)和改革進(jìn)行了探索與研究，更新了傳統(tǒng)的教育理念和教育教學(xué)方式方法，使其符合計算機類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)特點和培養(yǎng)計劃，教育理念，完善了在大數(shù)據(jù)與人工智能背景下適應(yīng)新行業(yè)和新業(yè)態(tài)的《機器人學(xué)》課程專業(yè)知識體系，提出了合適的教育教學(xué)模式改革。通過啟發(fā)式的課題線上研討方式，實踐式的課下線下設(shè)計開發(fā)方式，為學(xué)生提供多元化的學(xué)習(xí)空間。對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和提升教學(xué)質(zhì)量和效果，有著積極推進(jìn)的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[6]CHEN D.，ZHANG Y.Robust Zeroing Neural-Dynamics and Its Time-Varying Disturbances Suppression Model Applied to Mobile Robot Manipulators.IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems：2018，29/9，4385-4397.

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。