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高职院校开展智能机器人教学的探索
作者：张宏彬
关键词：高职院校；智能机器人；教学；探索
智能机器人技术水平代表了高科技的发展前沿，不少国家不仅高校开设专门智能机器人课程，甚至将智能机器人列入中小学信息技术课的教学内容。我国在这方面起步较迟，智能机器人教学虽然已进入大学教育，但仅仅作为专业课程列入人工智能、自动化等相关专业中，很少将其整合进其他学科的教学中。实践告诉我们：广泛开展智能机器人教学活动，可以极大地激发学生的创新热情。在智能机器人课程中，学生要综合运用机械、电子、计算机等方面知识，而且可以学会与人沟通合作、学会勇敢地迎接挑战、学会合理地分配和利用时间，培养毅力、自信与尊重他人的品质。智能机器人教学活动越来越明显地呈现出其他课程无法替代的、培养学生科技创新能力和给学生更多科学体验的特点。扬州工业职业技术学院近年来本着“用明天的科技，培养今天的学生，为未来服务”的育人宗旨，积极进行智能机器人教学活动的实践探索，认为开展此活动对于专业建设和培养学生的创新能力是十分有益的。
开展智能机器人活动的优势
目前，各行各业高级技术工人的大量短缺要求高等职业教育培养出更多和质量更高的“蓝领”、“灰领”人才。作为培养高级技能人才的高职院校应该与时俱进，在学生科技创新活动及教学活动中加大智能机器人方面的投入和实际操作培训。根据高职高专院校的特点，学生的动手能力和实践能力很强，而且对智能机器人的机械控制、电器控制、计算机技术等方面知识的了解也能够满足对各种家用和工业智能机器人的简单开发和使用的需要。相对于中小学来说，高职高专学生在知识积累和技术能力上有绝对的优势；与本科生相比，高职学生在对实用型和技能型的课程上更有专注和钻研精神。通过开展智能机器人教学活动让优秀的学生参加智能机器人竞赛，发挥他们的主动性和创新能力，更能够学以致用，丰富以就业为导向的办学内涵，同时也使学生在参与学习和比赛的过程中体验竞争和集体荣誉感。教育主管部门对此有深刻的认识，2008年全国职业院校技能大赛中设有智能机器人项目。江苏省每两年举办一次大学生智能机器人大赛，越来越多的高职院校参与其中。
开展智能机器人教学的做法及设想
（一）开展科技创新活动
我院由电子信息工程系牵头组建创新实验室，作为学院开展智能机器人教学活动的平台。在确定创新实验室的工作人员以后，积极申请院级、省级大学生科技创新基金项目，争取更多的资金和学院全方位的支持。2006年创新实验室成功申请到院级大学生科技创新基金项目，2008年初又成功申请到省级大学生科技创新基金项目，这为智能机器人教学活动的持续开展提供了保证。
在建设创新实验室的同时，学工处、团委从高专一、二年级工科类专业学生中挑选了10名学生组成了学院大学生智能机器人兴趣小组。创新实验室教师编写了《智能机器人的制作》校本教材，从传感器的性能到智能机器人的组装再到程序的编写对学生进行授课，使他们逐步进入了智能机器人科学世界。
（二）引入课程教学
智能机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术，涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多个学科。通过对简单智能机器人的设计和实践教学，可以使学生能够比较熟练地掌握智能机器人的定义、结构，智能机器人传感器、智能机器人驱动技术，智能机器人位置控制技术，智能机器人的视觉技术基础，智能机器人计算机控制系统；学会编制控制智能机器人运动的软件，了解智能机器人系统的软硬件组成和工作原理。使学生在学习后，能够进行控制算法设计、微机软件编制，并能将所设计的软件应用于智能机器人的运动控制中，使学生对机电控制系统和智能机器人系统有完整的理解。将智能机器人教学引入高职院校电子信息类专业，学生通过对智能机器人的了解和实际操作，更能加强对现代机械设备的操控能力，激发学习的兴趣和热情，改善学习风气和学习态度。
智能机器人科技创新活动是少部分人的活动，对于特长教育有着不可否认的作用。对于智能机器人教学这个新鲜事物，创新活动小组的引导作用是非常重要的，但是如果不向学科课程发展，将有违开展此项活动的初衷。所以，随着高职院校教学改革与课程改革的实施，智能机器人教学走进课堂是一种必然的发展方向。我们从三个途径实施：一是将智能机器人教学整合进《单片机技术》课程教学中，将江苏省大学生智能机器人竞赛中的“游江苏”智能机器人的制作整合进课程；二是面向全院工科类专业学生开设《智能机器人制作》选修课，讲解智能机器人的控制板、传感器、输出设备等硬件知识以及智能机器人控制程序的开展等软件知识。通过项目教学法，让选修学生在学完课程内容后能独立组装并调试好智能机器人；三是选定合适的项目指导自动化专业的学生进行毕业设计，使学生知道如何将学习的内容应用到生产和生活实际当中，提高学生和学校的竞争能力。
智能机器人设计与制作是一项涵盖计算机技术、自动控制技术、机电技术的活动，所涉及的专业领域与我院电子信息工程系的专业一致。开展智能机器人设计与制作活动可以促进我院系部的专业建设，丰富电子信息工程系专业建设链，如嵌入式系统、智能电器、机器视觉、立体式仓库、柔性制造、计算机集成制造系统等，最终形成在同类院校中具有示范性作用的专业群。
（三）积极服务社会
培训中小学科技辅导员智能机器人创新实验室正常运转并取得一定成绩后，就可以和市科技局、市教育局联后举办中小学科技辅导员培训班。我国中小学非常重视开展智能机器人教学活动，学校将此项活动作为建设特色学校的一部分，可是由于缺少辅导教师，开展起来心有余而力不足。此外，开展中小学科技辅导员培训还可以扩大高职院校的知名度。
开办中小学生科技夏令营、冬令营智能机器人创新实验室发展到一定规模以后，可以与市教育局、市科协及本地新闻媒体合作举办科技夏令营、冬令营。一是通过与新闻传媒合作可以加强对学院的宣传，提高学院的知名度；二是有多名学生走进学院，让中小学生了解学院，并在此为他们打开科技之窗、扬起理想这帆，加深他们对学院的认同感；三是可以为学院带来一定的收入，从而为进一步开展智能机器人教学活动提供部分经费支持。
支持中小学生参加相关智能机器人竞赛高职院校可以与有意向的中小学校签订科普协作协议，为协作学校提供常年科技服务。高职院校向协作学校提供人力和物力支持，辅导协作学校开展智能机器人教学活动，并支持学生参加国家青少年科技创新大赛和智能机器人竞赛。这样，一方面可为协作校带来荣誉；另一方面，可以扩大学院创新实验室教师的视野，加强与全国同行的交流，从而提高教学水平。
开展智能机器人教学取得的成绩
我院开展智能机器人教学活动虽然不到两年的时间，但在领导的大力支持和学院各部门的紧密配合下，已初见成效。电子信息工程系自动化专业被学院批准为首批院级教学改革与课程改革试点专业；出版了《智能智能机器人的制作》校本教材；创新实验室成功申请到省级2008年大学生科技创新基金项目；2008年6月初，由创新实验室首批学员组成的扬州工业职业技术学院代表队参加了在中国矿业大学举办的江苏省第三届大学生智能机器人大赛，战胜众多本科院校选手，取得了优异的成绩，所参赛的三个项目全部获奖。其中智能机器人搬运项目荣获一等奖、智能机器人“游江苏”项目荣获一等奖、智能机器人灭火项目荣获二等奖，为学院争得了荣誉。
开展智能机器人教学活动，将智能机器人教学作为学生创新能力培养的平台，也是对教学实践的创新。面向未来，智能机器人教学活动应进一步深化，并应尝试与地方传统产业结合起来。扬州是全国闻名的长毛绒玩具之乡，我们与当地玩具企业合作，将小型智能机器人的设计与长毛绒玩具设计相结合，制作出智能型长毛绒玩具。如将此产业化，可以提高扬州玩具的附加值，提升扬州玩具的档次和形象，同时，为又学院的产学研开辟了一条新路，提高了学院服务社会经济发展的能力。
总之，高职院校开展智能机器人教学活动对学生技能教育、科技的社会化具有重要的意义，它给高等职业教育尤其是工科类高等职业教育在教学内容、教学形式及教学成效上都会带来更多的惊喜与期待。
参考文献：
[1]彭绍东.论智能机器人教育[J].电化教育研究，2002，（7）.
[2]汪蔚，等.机器人足球比赛进入高职教育初探[J].广东技术师范学院学报，2004，（6）.
[3]郭温，等.关于机器人在高职高专教学中的应用[J].国土资源高等职业教育研究，2006，（3）.
作者简介：
张宏彬（1967—），男，江苏扬州人，计算机应用技术工学硕士，现任扬州工业职业技术学院副教授，高级工程师，主要从事计算机课程教学及科研。