中职计算机教学中引入智能机器人课程的可行性研究

王兆勇

摘 要 以当前智能机器人和计算机程序的关联点为切入点，从认识智能机器人在计算机教学方面的适用性、采用创新教学方法、促进完成教学目标等三个方面，探究中职计算机教学中引入智能机器人课程的价值，及其对培养复合型创新人才的意义。

关键词 中职；智能机器人；计算机教学；仿真技术

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）09-0084-02

1 前言

智能机器人早在20世纪60年代起步并获得飞速发展，目前在工业、商业、民用、军用等领域已有众多应用。同时，计算机技术不断的发展和革新为智能机器人搭建了宽广的平台，机器人仿真技术的出现亦为降低机器人研发生产费用做出了重要贡献。目前，许多院校已把智能机器人当作必修课程纳入教学大纲，将智能机器人课程引入中职计算机教学的时机已经成熟。

2 认识教学适用性，发掘智能机器人教学价值

从本质上来讲，机器人就是安装有互换性通用性零部件的系统，根据自身安装设备完成来自外界的信息收集，并遵循通用指令完成执行动作。可以说机器人的核心就是控制机器人执行各种动作的大脑——中央处理器，通俗来讲也称作计算机，可见计算机与智能机器人关系密切。想要完成对于机器人的控制，首先要懂得操作计算机；想要操作计算机，必须要掌握相关计算机知识和技术。这就涉及计算机教学与智能机器人之间的关系，因此，无论是从关联性还是实用性分析，将智能机器人课程引入中职计算机教学中具备较强的可行性。

首先，从关联性角度分析。程序的特点和智能机器人的特点较为相似，即“严谨缜密”，其中程序（也称为软件），是指通过某种计算机汇编语言编写，具备指示上位机或其他设备进行运作的一组指令。在程序设计的过程中包含分析目标、设计方案、选择汇编语言、编写代码、调试程序等步骤，在每一个环节中都不能出现纰漏，否则会出或大或小的问题，情节较轻会导致程序运行错误，情节严重将导致设备的损毁。如在编写科学计算器的过程中，如果对于无限循环的小数运算没有做出范围的规定，极有可能导致程序陷入“死循环”，最终引起设备的崩溃。同时，智能机器人作为一台集合多种传感、运动、控制等部件于一体的设备，在设计研发的过程中更不允许出现问题，否则不仅无法完成预期的动作，更有可能引发不同部件之间的干涉，造成设备损毁。如在制作自动反馈机器人时，如果没有将传感器的信号及时反馈给处理器，则会导致设备不能及时做出修正动作，从而撞击目标。上述表明，程序设计和智能机器人的设计都具备严谨性，具备教学的关联性。

其次，从实用性角度分析。机器人完成指令指示动作的过程实际上就是程序的执行过程，首先进行机器人内部程序的信息读入，然后程序对输入的信息进行分析，最后程序根据机器人当前所处状态对相应输出设备发出相应指令，完成动作。根据机器人运动的过程，在中职计算机教学中加入智能机器人课程，对于学生掌握程序设计的要领、要求，检查程序设计的缺陷都将发挥很大作用。如教师在智能机器人课程上安排学生完成“自动避障机器人”的程序设计，要求实现机器人能够在不断前进的过程中，一旦将要触碰到障碍物，能根据实际情况完成自主转弯的动作。在编写过程中，学生首先要完成方案的设计，确定采用哪些函数才可以实现要求的功能，采用哪些循环语句可以尽量少地完成反馈动作，怎样测试才能保证不出问题，等等；在编写完成后要不断调试机器人，观察其完成动作的情况，根据错误的反馈进行程序的修改。在这个过程中智能机器人的动作设计实际上完全依靠学生的程序编写，对于中职学生计算机课程的学习大有裨益。

3 采用创新教学方法，应用智能机器人教学方式

智能机器人课程引入至中职计算机教学，教师要采用创新的教学方法，借助智能机器人平台促进学生对于计算机技术的学习。对于中职计算机教师来讲，通过采用新型课堂教学方法和引导学生参加机器人竞赛这两条途径，将会很好地提高学生学习主动性，促进学生对于计算机知识的掌握。

中职计算机教师在日常教学课堂上，可以借助机器人仿真平台实施目标驱动法。目标驱动法指教师给予学生一定的任务目标，在目标的推动下，学生一步步完成教师规定的动作，在教师的引导下循序渐进完成目标任务。在这个过程中学生得以充分锻炼自身分析问题、解决问题的能力，将使学生在完成任务的同时获得相应的成就感，从而激发学生学习的热情，培养探索和创新的精神。以采用“能力风暴VJC1.5仿真版”进行回家路线的设计为例。

第一点，教师提出任务目标：编写机器人程序实现机器人根据路况自主从学校回家。要求在回家的路上机器人能够自动进行路口转弯、判断交通灯、遇见行人等待、判断是否到家等。

第二点，教师引导学生分析问题：首先让学生判断回家的路线有几条，走哪条合适，其次让学生分析怎样能够让机器人完成正常行进、停止、转弯等动作，需要学生对于各种动作有具体准确分析，最后思考如何判断机器人到家并且使之停止。在学生自主思考的同时，教师可以将“能力风暴VJC1.5仿真版”地面颜色识别方法教授给学生，引导学生根据正确的地面颜色进行路径和动作的规划。

第三点，需要学生将思考的整体流程以流程图的形式表现出来，并且进行组与组之间的互相检查。

第四点，利用“能力风暴VJC1.5仿真版”完成程序的模拟仿真。

第五点，教师需要带领学生进行程序的调试和修正，这是整个过程中最为重要、难点很多、也是最有价值的环节，通过教师的带领，学生需要多次重复、多次检验，最终完成程序的制作。

在整个的目标驱动法中，学生将完成知识的积累、计算机实践应用以及综合能力的培养[1]。

组织参加相关机器人竞赛对于提高学生计算机综合能力也大有帮助。近些年我国的机器人发展迅猛，相关的竞赛也逐渐得到人们的重视，通过组织、参加机器人竞赛有利于培养学生科学认知和科学态度。国内现有的机器人竞赛有很多，如“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛，作为全国最大的大学生竞赛之一，每年都吸引全国各地学生参加。在这个比赛中，参赛学生要制作一台巡线机器人，可以自主识别特制的道路并能够自动驾驶，可以进行信息获取、处理、执行等功能，能够独立活动并处理问题，需要智能机器人拥有多种不同传感器，精准的运动机构和智能的计算机。这就要求学生必须具备综合能力，能够协调好硬件和软件的关系，恰当选择硬件的型号，并根据巡线机器人的功能要求学习理解相关算法和函数参数，进行程序的编译和检查。在整个竞赛过程中，学生不仅可锻炼自身计算机汇编能力，还可充分培养实践能力和创新精神，为学生日后深入研究学习或步入岗位实际工作提供巨大优势[2]。

4 促进完成教学目标，发挥智能机器人教学作用

对于教师的教学目标来说，引入智能机器人课程能够更好地提高教师计算机教学质量。学生在学习理论知识后，进入一个学习实践平台，在充分应用过程中，有利于充分消化、理解、掌握所学知识内容，在实践中检验知识，能充分培养学生实践能力、创新能力、团队协作能力以及综合工程开发能力。同时智能机器人课程的引入，对于学生的人格培养也将起到积极作用。在进行智能机器人的程序编译过程中，学生将会遇到很多预料之外的困难，必须依靠自身不断的实践和探索才能逐个克服，为之后步入社会进入岗位打下良好基础。

5 结语

将智能机器人课程引入中职计算机教学中，对于提高教师教学质量，增强学生综合能力都大有裨益，更是对培养创新能力复合型人才的道路进行的一种有价值的探索。

参考文献

[1]曾华琳，郑旭玲，晁飞等.本科生参与智能机器人科研探索[J].计算机教育，2015（18）：11-13.

[2]谢卫平.智能机器人课堂教学略谈[J].创新时代，

2015（3）：77.