机器人技术教育探索与实践

【摘要】随着教育课程改革的深入发展，培养创新性应用人才成为了发展的需要，机器人技术教育是实现创新教育的一种新的方法，因此，我国发展机器人技术教育势在必行。本文介绍了机器人技术教育的概念和我国机器人技术教育的概况，详细论述了开展机器人技术教育的途径和方法等实践方面的探索。

【关键词】机器人技术教育；创新教育；探索与实践

智能机器人涵盖了包括电子信息、计算机、机械材料以及生物等诸多学科的内容，是一个多学科交叉融合的载体，在日常生活中得到了广泛的应用。近年来教育信息化和国际化的程度不断提高，全球范围内都在积极开展机器人技术教育，以智能机器人技术为载体对学生进行实践与创新能力的培养得到了广泛的认可，机器人技术教育已经逐渐渗透到了各个学科。国外一些大学，在机器人技术教育的关键技术、教育教学方法等方面已经取得了显著的效果[1]，并且对机器人技术教育的持续性发展进行了积极的探索。本文将对机器人技术教育在途径和方法等方面的探索与实践进行论述。

1.机器人技术教育

机器人实践教学方法是针对当前学生能力缺失与高校学生能力素质培养缺位的现实情况提出的[2]，机器人技术教育是把机器人作为主要的教学内容或教学工具，在此基础上开展教学活动，并在具体实践过程中逐步完成教与学的活动。随着机器人技术的不断发展，机器人被广泛应用于家庭、医疗辅助、工业以及娱乐等社会生活的各个领域[3]，机器人技术教育的价值体现在其可以作为学校基础教育课程和课外活动的载体，也可以作为“催化剂”和“增倍器”来推动机器人产业的发展。

2.我国机器人技术教育的概况

机器人技术能够体现一个国家科技水平的高低，是代表科技水平的标志，我国在机器人技术方面的研究起步较晚，与发达国家之间还有一定的差距。在我国起步较早的开展机器人研究的大学是哈尔滨工业大学，其在我国最早实现了机器人的科研、教学和产业化三位一体[4]。目前，我国的高等教育中虽然开展了机器人技术教育，但是大多院校只是将其作为人工智能、自动化等相关专业的专业课程，而在其他课程教学中很少涉猎[5]，因此有必要在其他学科中也开展机器人技术教育。

3.开展机器人技术教育的实践

3.1实践教学

在实践教学中，可以采用以下方式方法对学生进行机器人技术教育：

（1）开设机器人技术相关课程，如机器人专题认知训练、智能机器人设计、机器人传感技术、创新思维与实践等，为学生普及机器人技术相关知识，在这一基础上引起学生的兴趣，进而鼓励和引导学生进行机器人技术的实际应用，创新设计机器人；

（2）引导学生利用学校的机械加工设备进行移动机器人平台的构建，辅以常用传感器和微处理器制作特定功能的机器人，这一制作过程是一个非常好的教学方式；

（3）采用慧鱼、Lego机器人等模块化的套件进行机器人技术教学，可以充分发挥学生的想象力，即使是不具备过多专业知识的学生也可以通过一些简单明了的图像化编程来完成自己的设计，从而使学生体验到这一课程的乐趣；

（4）对于不利于大范围学生操做的实验装置，可以通过演示实验和制作视频课件等多种方式，使学生充分了解机器人技术的研究前沿，从而激发学生的求知欲；

（5）在机器人技术教学中采用互动的教学方式，通过教师与学生之间的互动，充分调动学生学习这门技术的主动性和积极性。教师可以通过教学演示实验提高教学质量；也可以与学生共同探讨，开发与理论相结合的实验，提高学生的思维创新和动手能力；还可以为学生布置系统设计、编程等方面的题目，增强学生理论联系实际的能力，使学生灵活掌握应用机器人技术。

3.2机器人技术教育与科技竞赛相互结合

机器人教育进入学校的主要表现在于竞赛，通过竞赛体现机器人对学生的设计能力、创新能力进行拉动，以模范的力量推动它全面地进入课程设置。[6]机器人竞赛的内容、规则和评分方法等的创意设计对学生来说都是富有创造性和挑战性的，在机器人技术教育中组织竞赛可以激发学生的实践热情、充分调动学生的学习兴趣并能够对学生的实践能力进行锻炼[7]。此外，通过竞赛还可以培养学生的团队协作精神、成本预算和风险控制的能力、作品效果自我评估以及自我表达能力等。但是，竞赛不能只是一味的重复和模仿，而要具有创新性，这样才能够充分发展挥机器人技术教育的生命力。

3.3考试形式和评价标准的改革

机器人技术综合了计算机、应用数学、自动控制、力学、电子、机械以及传感等各个学科的知识，是一项高度综合的新兴学科，很难通过试卷来检验学生对这门课程的掌握程度，因此，在考核常规基础知识的基础上，应更加侧重于对学生动手操作和创新思维进行考核，在机器人技术的基本器件和模块的组装、测试、程序编写等方面设定相对应的指标，以考察学生的掌握程度。

4.结语

机器人技术教育没有固定的模式，各个学校应结合自身的特点和优势学科开展机器人技术教育，充分为学生营造学习的氛围，使学生通过机器人技术的学习感受到科技创新带来的成就感和乐趣。

参考文献

[1]，张剑平.美国机器人教育的特点及其启示[J].现代教育技术，2007， 17（11） ：108- 112.

[2]王颖，卢关山.机器人技术实践教学方法的研究[J].中国科技投资，2013（27）：345.

[3]Birk A.What is robotics？ An interdisciplinary field Is getting even more diverse[J].Robotics & Automation Magazine，2011，18（4）：94-95.

[4]孙立宁.科研、教学、产业三位一体争创世界高水平的哈工大机器人研究所[J].机器人技术与应用，2004， （6）：20-27.

[5]张宏彬.高职院校开展智能机器人教学的探索[J].职业教育研究，2009，（1）：146-147.

[6]李涛.有关教育机器人的开发与教学实践的思考[J].中国科技投资，2013（32）：439.

[7]Verner I M， Ahlgren D J.Robot contest as a laboratory for experiential engineering education[J].Journal on Educational Resources in Computing，2004， 4（2）：1- 15.

黑龙江省教育厅科学技术研究项目，项目编号：12533044。