中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中引入智能機(jī)器人課程的可行性研究

許建平

【摘? ?要】? 智能機(jī)器人原本便依托于眾多的計(jì)算機(jī)程序方能得以順利運(yùn)行，故將智能機(jī)器人與計(jì)算機(jī)程序之間的關(guān)聯(lián)性作為中職計(jì)算機(jī)教學(xué)的切入點(diǎn)，而通過探討智能機(jī)器人于計(jì)算機(jī)教學(xué)方面的實(shí)用性，不僅能對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方法予以科學(xué)、合理的創(chuàng)新，而且對(duì)中職計(jì)算機(jī)課程完成教學(xué)任務(wù)及目標(biāo)提供諸多助力，這樣能夠讓智能機(jī)器人課程在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值充分凸顯出來，更好地完成中職院校培養(yǎng)復(fù)合型人才的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】? 中職計(jì)算機(jī);智能機(jī)器人;可行性

智能機(jī)器人早在上世紀(jì)60年代便已起步。而如今，隨著全球科技的不斷進(jìn)步，使得智能機(jī)器人亦呈現(xiàn)出了飛速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。目前，諸如工業(yè)、商業(yè)、民用以及軍用等眾多領(lǐng)域均對(duì)智能機(jī)器人技術(shù)有著十分廣泛的運(yùn)用。不僅如此，在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，使得智能機(jī)器人也擁有了更加廣闊的發(fā)展平臺(tái)，加之機(jī)器人仿真技術(shù)的出現(xiàn)又使得機(jī)器人的研發(fā)費(fèi)用有了大幅降低。當(dāng)然，也正是基于智能機(jī)器人及其相關(guān)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性，故當(dāng)前的許多院校已然將智能機(jī)器人納入了必修課的范疇，并被納入到了教學(xué)大綱之中。這也預(yù)示著中職計(jì)算機(jī)教學(xué)引進(jìn)智能機(jī)器人課程的時(shí)機(jī)已然成熟。

一、認(rèn)識(shí)教學(xué)適用性，發(fā)掘智能機(jī)器人教學(xué)價(jià)值

計(jì)算機(jī)與智能機(jī)器人之間原本便有著極為密切的關(guān)聯(lián)。而要實(shí)現(xiàn)對(duì)智能機(jī)器人的完美操控，首要之務(wù)便是要熟悉計(jì)算機(jī)操作方式。而要達(dá)到熟練操作計(jì)算機(jī)的目的，關(guān)鍵便是要掌握計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識(shí)與技術(shù)，這便涉及到了計(jì)算機(jī)與智能機(jī)器人之間的關(guān)系。中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中引進(jìn)智能機(jī)器人課程均具有極強(qiáng)的可行性。

首先，從關(guān)聯(lián)性角度分析。就計(jì)算機(jī)程序與智能機(jī)器人而言，兩者有著極為相似的特點(diǎn)，那便是兩者均具備“嚴(yán)謹(jǐn)縝密”的性質(zhì)。無論是計(jì)算機(jī)程序或智能機(jī)器人，兩者均是采用計(jì)算機(jī)語言匯編而成，且兩者得到具體運(yùn)行均是基于相關(guān)指令來執(zhí)行。因此，針對(duì)程序設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，諸如目標(biāo)分析、方案設(shè)計(jì)、匯編語言選擇、代碼編寫和程序調(diào)試等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在紕漏，均將導(dǎo)致問題的產(chǎn)生，甚至于一個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的格式錯(cuò)誤將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，而這還僅是情節(jié)較輕的錯(cuò)誤，嚴(yán)重者還想導(dǎo)致設(shè)備的損毀。如針對(duì)代碼的編寫過程，若其中涉及到對(duì)無限循環(huán)的使用，但若程序員在運(yùn)用無限循環(huán)的小數(shù)運(yùn)算時(shí)未能對(duì)相關(guān)范圍作出明確規(guī)定，則將導(dǎo)致系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”狀態(tài)，而在死循環(huán)狀態(tài)下，將極大加劇設(shè)備的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，最終導(dǎo)致設(shè)備崩潰。作為由多種傳感、運(yùn)動(dòng)及控制等部門基于一體的智能機(jī)器人，則更不允許于設(shè)計(jì)研發(fā)過程中發(fā)生此類事件，否則非但無法完成預(yù)期的動(dòng)作，則設(shè)備本身還容易因不同部件之間的相互干涉而導(dǎo)致設(shè)備損毀。諸如此類事件于現(xiàn)實(shí)生活中亦十分常見，如在2017年的科技展會(huì)上，某團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)器人“小胖”便出現(xiàn)了因程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤致使智能機(jī)器人脫離了工作人員控制狀況，以致展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)一片混亂。

二、采用創(chuàng)新教學(xué)方法，應(yīng)用智能機(jī)器人教學(xué)方式

就智能機(jī)器人課程于中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的引進(jìn)，因智能機(jī)器人課程原本便屬于一門較為新型的課程，故教師也應(yīng)于教學(xué)的方式方法方面予以合理創(chuàng)新，以此方能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并深化他們對(duì)智能機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的理解。而就計(jì)算機(jī)智能機(jī)器人課程而言，國(guó)內(nèi)許多院校普遍采取的是新型課堂教學(xué)方法以及以電腦學(xué)生參與機(jī)器人競(jìng)賽這兩大途徑。而鑒于兩大教育途徑均致力于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，故能在促進(jìn)學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對(duì)此，中職計(jì)算機(jī)教學(xué)亦可效仿此類方法，諸如采取目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法，即在實(shí)際教學(xué)過程中，教師首先向提出與學(xué)生當(dāng)前能力相契合的學(xué)習(xí)任務(wù)，而后基于任務(wù)的驅(qū)動(dòng)與指引來促使學(xué)生一步一步完成教師固定的動(dòng)作，這樣不僅能有效鍛煉學(xué)生的問題分析與解決能力，且當(dāng)學(xué)生完成任務(wù)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一種成就感，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的激發(fā)以及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)無疑將大有助益。以下便以中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中，教師要求學(xué)生采用“能力風(fēng)暴 VJC1.5 仿真版”來設(shè)計(jì)回家路線為例。

針對(duì)以“能力風(fēng)暴 VJC1.5 仿真版”設(shè)計(jì)回家線路的學(xué)習(xí)任務(wù)：第一，教師提出任務(wù)的相關(guān)目標(biāo)：即要求學(xué)生編寫一套能可支撐機(jī)器人從學(xué)校返回學(xué)生家庭的運(yùn)行程序。當(dāng)然，在機(jī)器人“回家”途中，除了要考慮回家路段的路況之外，還需考慮到交通燈、路上行為以及轉(zhuǎn)彎等因素。

第二，教師引導(dǎo)學(xué)生分析完成任務(wù)所需關(guān)注的重要事項(xiàng)：學(xué)生要想順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，便必然要對(duì)以下幾方面問題給予高度關(guān)注，諸如“有幾條回家的路線，哪條路線最合適？”、“如何才能讓機(jī)器人完成正常的行進(jìn)、停止以及轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作？”、“如何判斷機(jī)器人到家并停止運(yùn)行？”通過提出以上問題供學(xué)生思考。隨后，教師再向?qū)W生講述“能力風(fēng)暴 VJC1.5 仿真版”中的地面顏色識(shí)別方法，以此幫助學(xué)生根據(jù)地面顏色來完成對(duì)機(jī)器人行進(jìn)路線及動(dòng)作的規(guī)劃。

第三，在具體設(shè)計(jì)開始前，首先要求學(xué)生畫出系統(tǒng)的流程圖，并在組與組之間予以相互檢查，以找出其他小組流程圖中是否存在疏漏。

第四，利用“能力風(fēng)暴 VJC1.5 仿真版”對(duì)學(xué)生最初設(shè)計(jì)的程度予以仿真模擬。

第五，基于仿真模擬結(jié)果，教師再指引學(xué)生對(duì)所設(shè)計(jì)程序予以正確的調(diào)試與修正。而鑒于此過程通常需要面臨較多的難點(diǎn)，但也是最具價(jià)值的環(huán)節(jié)，故教師需務(wù)必帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)所制作程序予以重復(fù)檢驗(yàn)，在確保程序漏洞均已彌補(bǔ)的前提下，方能完成最終的制作并進(jìn)入到后續(xù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

通過對(duì)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法的運(yùn)用，不僅能讓學(xué)生積累到豐富的計(jì)算機(jī)實(shí)踐應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，且能深化學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)智能技術(shù)的理解。

總之，積極將智能機(jī)器人課程引進(jìn)中職計(jì)算機(jī)教學(xué)，其無論是對(duì)教學(xué)質(zhì)量的提升或?qū)W生綜合能力的增強(qiáng)均大有助益。因此，中職院校需務(wù)必對(duì)智能機(jī)器人課程的引進(jìn)給予高度重視，繼而為中職院校達(dá)成復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)提供助力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王兆勇.中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中引入智能機(jī)器人課程的可行性研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2016（9）：84-85.

[2]楊世強(qiáng)，傅衛(wèi)平.基于行為動(dòng)力學(xué)的智能機(jī)器人導(dǎo)航行為演化研究[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2008，25（1）：66-70.

【備注：本文為揚(yáng)州市教育學(xué)會(huì)立項(xiàng)課題《職業(yè)學(xué)校專業(yè)課教學(xué)中滲透機(jī)器人教學(xué)的研究》的研究成果，課題批準(zhǔn)號(hào)：yjhkykt096】