《智能機器人》在本科教學(xué)與實踐改革中的探索

伍錫如 王子民 楊青 龍超 胡聰

【摘要】本文結(jié)合《智能機器人》的課程特點，從研究意義及發(fā)展現(xiàn)狀、開設(shè)智能機器人課程的目的、實踐教學(xué)改革的實施三方面探索了該課程教學(xué)與實踐改革問題，并分別提出了具有建設(shè)性的教學(xué)和實踐改革思路，部分思想已經(jīng)在教學(xué)工作中進行實踐，取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】智能機器人 課程教學(xué) 實踐改革

【基金項目】2013年度廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2013JGB147），桂林電子科技大學(xué)校教育教學(xué)改革項目（ZL2418，ZL2834）。廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2014JGB143）。

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0235-01

1.引言

隨著智能機器人的應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，人們期望智能機器人在更多領(lǐng)域為人類服務(wù)，代替人類完成更復(fù)雜的工作。然而，智能機器人所處的環(huán)境往往是未知的、很難預(yù)測。智能機器人所要完成的工作任務(wù)也越來越復(fù)雜;對智能機器人行為進行人工分析、設(shè)計也變得越來越困難。目前，國內(nèi)外對智能機器人的研究不斷深入[1]。

由于機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人走進課堂已成為必然趨勢。當(dāng)前高校本科教育教學(xué)的改革之一是讓學(xué)生有更好的學(xué)習(xí)方法，為他們提供培養(yǎng)綜合能力的平臺。智能機器人作為培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的平臺，融合了多項先進技術(shù)。智能機器人作為學(xué)習(xí)能力素質(zhì)的培養(yǎng)載體，必將給信息技術(shù)注入新鮮血液，為信息技術(shù)發(fā)展起到推動作用[2]。

2.智能機器人的研究意義及發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類開始進入到智能時代，機器人技術(shù)已經(jīng)有工業(yè)機械手發(fā)展到了智能機器人。智能機器人技術(shù)有著主要的理論研究意義和實際應(yīng)用價值。理論上，機器人技術(shù)融合了多學(xué)科和多技術(shù)，涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域的尖端技術(shù)，如智能避障、平衡控制、目標(biāo)識別以及軌跡跟蹤等，這造成了其復(fù)雜性，令智能機器人感知技術(shù)、通信技術(shù)、機械構(gòu)造的研究都是一種挑戰(zhàn)，促使識別算法、特征提取算法、路徑規(guī)劃算法朝著智能化的方向發(fā)展。在實際應(yīng)用上，近年來，各個行業(yè)的加速發(fā)展對機器人技術(shù)提出了新的要求，帶動工業(yè)機器人不斷超智能化的方向發(fā)展，機器人智能化令工業(yè)領(lǐng)域效率提升的例子屢見不鮮。例如，2012年，富士康機器人項目的啟動，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化，極大提高了工作效率。

目前智能機器人研究中當(dāng)前的核心問題有兩方面：一方面是，提高智能機器人的自主性，這是就智能機器人與人的關(guān)系而言，即希望智能機器人進一步獨立于人，具有更為友善的人機界面。從長遠(yuǎn)來說，希望操作人員只要給出要完成的任務(wù)，而機器能自動形成完成該任務(wù)的步驟，并自動完成它。另一方面是，提高智能機器人的適應(yīng)性，提高智能機器人適應(yīng)環(huán)境變化的能力，這是就智能機器人與環(huán)境的關(guān)系而言，希望加強它們之間的交互關(guān)系[3]。

3.開設(shè)智能機器人課程的目的

高校本科課堂教學(xué)改革特別強調(diào)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗、感悟和實踐的過程，注重學(xué)生個性的健康發(fā)展和對學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng)。智能機器人教學(xué)非常有利于貫徹這一理念。

國外機器人教學(xué)實驗證明，機器人競賽不僅活動主題有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學(xué)生可以用不同的方法達到同一個目標(biāo)，因而智能機器人活動能激發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。在機器人教學(xué)中，學(xué)生通過動手實踐獲取知識。他們通過主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的興奮。

4.實踐教學(xué)改革的實施

高校本科課堂的教學(xué)改革，特別強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗、感悟和實踐的課程，注重學(xué)生個性的健康發(fā)展，注重學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng)。智能機器人非常適合這一理念的貫徹，學(xué)生動手能力、操作能力得到了發(fā)展。智能機器人能隨時組裝，自己調(diào)控、自己編程，不是按一定的規(guī)則統(tǒng)一要求，而是按自己的思路去制作，因而能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮學(xué)生的想象力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。

在機器人教學(xué)中，針對師范生的特點要特別加強學(xué)生的實踐能力。做到以實踐為主，以授課為輔。加強實驗室和儀器的開放程度，在課下學(xué)生如果有興趣也可進行實驗。在教學(xué)理論的基礎(chǔ)上進行教學(xué)課程實踐，把理論應(yīng)用到實踐中。

5.總結(jié)

筆者通過對智能機器人課程教學(xué)以及實踐改革進行深入地理論研究，結(jié)合桂林電子科技大學(xué)智能機器人教學(xué)的實際情況，對以“未來之星”智能機器人為平臺的智能機器人教學(xué)課程進行了研究和探索，并在實際教學(xué)工作中進行了實踐，取得了良好的教學(xué)效果。下一步的工作將集中精力對已取得的成果進行整理、總結(jié)，使智能機器人課程能夠更好的在高校教學(xué)中發(fā)揮作用。使學(xué)生能夠在動手動腦的同時更加緊密地接觸到前沿知識。

參考文獻：

[1]蔡自興.機器人學(xué).北京：清華大學(xué)出版社.2000，9：346-366

[2]伍錫如.工業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀及趨勢.科技博覽.2012（38）：423-423

[3]張鈸.智能機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].科學(xué)導(dǎo)報.1992.06.42-46