中職“智能機(jī)器人”課程的教學(xué)探究

王晨

摘要：本文根據(jù)智能機(jī)器人的教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合中職的具體特點(diǎn)，總結(jié)了在本校開(kāi)展教學(xué)的模式和方法.通過(guò)積極開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對(duì)于專(zhuān)業(yè)建設(shè)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)十分有益。

關(guān)鍵詞：中職院校；智能機(jī)器人；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-9214（2016）08-0180-01

創(chuàng)新是國(guó)家民族進(jìn)步的靈魂，因此培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的人才非常重要。智能機(jī)器人涉及電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械工程和自動(dòng)控制等多個(gè)學(xué)科。通過(guò)智能機(jī)器人的教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。近年，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和競(jìng)賽普及，機(jī)器人活動(dòng)越來(lái)越受到家長(zhǎng)和同學(xué)們的認(rèn)可。但由于受其實(shí)踐場(chǎng)地、設(shè)備等原因影響，學(xué)校多以興趣小組或選學(xué)課形式教學(xué)，將其納入正規(guī)課程的很少。廈門(mén)信息學(xué)校作為全國(guó)重點(diǎn)中專(zhuān)，以培養(yǎng)初、中級(jí)應(yīng)用型人才為出發(fā)點(diǎn)，在07年開(kāi)辦機(jī)器人社團(tuán)接觸智能機(jī)器人競(jìng)賽的研究。并于09年首次開(kāi)設(shè)《智能機(jī)器人制作與編程》課程，作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課面向機(jī)電專(zhuān)業(yè)高一學(xué)生。由于機(jī)器人教學(xué)多面向高校，所以在中職開(kāi)設(shè)正規(guī)教學(xué)幾乎沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，如何教，教什么是擺在所有任課老師前面的難題。

筆者結(jié)合幾年對(duì)本課程教學(xué)的實(shí)踐與探索，著重從教學(xué)現(xiàn)狀、模式、方法三個(gè)方面進(jìn)行探究，提出一些可行的建議與措施：

一、中職智能機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀

中職的生源是初中畢業(yè)生，絕大多數(shù)沒(méi)有接觸過(guò)編程。課程安排在高一上半學(xué)期，對(duì)于只接觸過(guò)初中物理的同學(xué)來(lái)講，無(wú)論從知識(shí)內(nèi)容還是編程思維都處于“零基礎(chǔ)”狀態(tài)。單純依托課程，學(xué)生理解起來(lái)有一定難度，只能做到“知其然而不知其所以然”。譬如理解識(shí)別條碼機(jī)器人的光電傳感器，紅外避障機(jī)器人的紅外傳感器等，不利于教學(xué)。建議最早在高一下半年，有一定電工電子和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)后再學(xué)習(xí)應(yīng)用，效果會(huì)事半功倍。

教材方面，正規(guī)機(jī)器人教材主要面向高校，以工業(yè)機(jī)器人為主，適用中職教學(xué)的教材幾乎沒(méi)有。筆者在教學(xué)部老師們的大力幫助下，結(jié)合社團(tuán)競(jìng)賽的輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，加上自己的摸索，編寫(xiě)出適應(yīng)中職學(xué)生理論薄弱，動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)等特點(diǎn)的校本教材。

二、中職智能機(jī)器人教學(xué)模式

1.理論實(shí)踐結(jié)合

由于實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地限制，教學(xué)采用理論實(shí)踐穿插，時(shí)間各半。理論學(xué)習(xí)圖形編程語(yǔ)言、電子、傳感器和機(jī)械有關(guān)知識(shí)。實(shí)踐動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解鞏固理論學(xué)的知識(shí)，隨著理解的深入，適當(dāng)加大難度，鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的創(chuàng)新精神。

2.結(jié)合課程特點(diǎn)，加大師資力量，采取小班式教學(xué)模式

智能機(jī)器人課程作為專(zhuān)業(yè)課，小班化教學(xué)很有優(yōu)勢(shì)。以前面對(duì)50名同學(xué)的班級(jí)力不從心，輔導(dǎo)顧此失彼，效率很低。實(shí)施小班化教學(xué)，每班不超過(guò)25人，分配給每位同學(xué)的時(shí)間更多了。通過(guò)小班化教學(xué)更有效的利用現(xiàn)有教學(xué)條件，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，方便老師輔導(dǎo)，提高課堂質(zhì)量。

3.小組合作

傳統(tǒng)課堂老師很難滿(mǎn)足所有同學(xué)對(duì)知識(shí)的需求。有的同學(xué)感興趣、動(dòng)手能力強(qiáng)，對(duì)知識(shí)需求量大。有的同學(xué)理論薄弱但動(dòng)手能力強(qiáng)，有的同學(xué)擅長(zhǎng)死記硬背理論學(xué)習(xí)但缺乏獨(dú)立動(dòng)腦思考能力等等，學(xué)生個(gè)體的差異導(dǎo)致對(duì)知識(shí)需求量不統(tǒng)一。為此我們?cè)谛“嘟虒W(xué)的基礎(chǔ)上開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)模式，不同層次的學(xué)生兩到三人一組，學(xué)生之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過(guò)自主、合作、探究共同完成任務(wù)。

三、中職智能機(jī)器人教學(xué)方法

1.項(xiàng)目教學(xué)法主導(dǎo)

智能機(jī)器人是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性課程，為了讓學(xué)生更好的掌握所學(xué)的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。我們參考并采用VJC15仿真軟件、中鳴機(jī)器人套裝，組織并設(shè)計(jì)一系列由易到難的教學(xué)項(xiàng)目，包括（1）倒計(jì)時(shí)（2）公共交通燈（3）安全路閘（4）搬運(yùn)機(jī)器人（5）導(dǎo)盲避障（6）紅外避障（7）趨光機(jī)器人（8）巡線(xiàn)機(jī)器人等。

課程采用項(xiàng)目式教學(xué)，教師以任務(wù)的方式交給學(xué)生，讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)。在教師指導(dǎo)下，將任務(wù)分解成若干小任務(wù)由易入難，逐級(jí)提高。學(xué)生按本組學(xué)習(xí)能力自主選擇基本實(shí)訓(xùn)、提高實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)等不同難度完成。這樣既避免造成能力差的同學(xué)完不成，能力強(qiáng)的同學(xué)又感覺(jué)簡(jiǎn)單的局面，讓每個(gè)學(xué)生都學(xué)有所得。項(xiàng)目教學(xué)法“以項(xiàng)目為主線(xiàn)、教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了“教師講，學(xué)生聽(tīng)”的被動(dòng)教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。

例如，導(dǎo)盲避障機(jī)器人。設(shè)計(jì)一個(gè)能幫助盲人遇到障礙物時(shí)引導(dǎo)避開(kāi)的機(jī)器人，將任務(wù)分解為三部分。任務(wù)一：用“觸碰檢測(cè)”模塊和“顯示”模塊判斷機(jī)器人是否碰到障礙。任務(wù)二：機(jī)器人前進(jìn)，碰到障礙物停止。任務(wù)三：機(jī)器人前進(jìn)，碰到障礙物后避開(kāi)障礙物繼續(xù)前進(jìn)。將任務(wù)分解，逐步解決。任務(wù)一、二為基礎(chǔ)模塊全部同學(xué)都要掌握，任務(wù)三為提高模塊70%的同學(xué)需要掌握。最后針對(duì)避障靈敏度的調(diào)試屬于創(chuàng)新模塊范疇，供學(xué)有余力的同學(xué)研究探索。

2.信息化教學(xué)支持

智能機(jī)器人教學(xué)離不開(kāi)信息化支持。在教學(xué)中廣泛應(yīng)用多媒體、極域電子教室、JVC仿真等輔助教學(xué)，有利于教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，使課堂生動(dòng)有趣。信息化教學(xué)提高學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生針對(duì)任務(wù)要求先在仿真軟件上編程調(diào)試，完成調(diào)試后，進(jìn)入機(jī)器人快車(chē)軟件下載到搭建好的機(jī)器人中，觀察功能完成情況再進(jìn)行調(diào)整。在智能機(jī)器人教學(xué)中采用信息化手段使教師在教學(xué)中的控制支配地位降低，而學(xué)生探索性學(xué)習(xí)空間變得更廣闊。

3.分層次教學(xué)考核

考慮學(xué)生個(gè)體差異，改變傳統(tǒng)考核標(biāo)準(zhǔn)單一的方式。在教學(xué)和考核中，提出不同層次的考核目標(biāo)，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際水平自主選擇考核難度。減少理論考核比重，側(cè)重學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)，力求考出滿(mǎn)意的成績(jī)，同時(shí)激勵(lì)了學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新的熱情。

實(shí)踐證明實(shí)施項(xiàng)目教學(xué)法，輔以信息化教學(xué)手段，進(jìn)行分層次考核因材施教。使教師教學(xué)變得輕松，學(xué)生參與實(shí)踐主動(dòng)性提高，動(dòng)手能力增強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)也得到培養(yǎng)。

將智能機(jī)器人教學(xué)引入中職院校電子信息類(lèi)基礎(chǔ)課，學(xué)生通過(guò)對(duì)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和熱情，改善職校生學(xué)習(xí)風(fēng)氣和學(xué)習(xí)態(tài)度。隨著中職院校教學(xué)改革與課程改革的深入發(fā)展，智能機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)課堂是一種必然發(fā)展的方向。有關(guān)中職院校智能機(jī)器人教學(xué)也會(huì)越來(lái)越成熟，希望本文能給同在教學(xué)中摸索的同仁一點(diǎn)參考。

（作者單位：廈門(mén)信息學(xué)校）

參考文獻(xiàn)：

[1]張宏彬.高職院校開(kāi)展智能機(jī)器人教學(xué)的探索[J].職業(yè)教育研究，2009，（1）.

[2]洪智.智能機(jī)器人中學(xué)教學(xué)研究[J].新校園，2012，（7）.