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機器人論文題目篇一
摘要：本文首先概括了測量機器人的發(fā)展歷史和特點，結合實際工程實踐，對測量機器人實際應用進行了較深入詳細的論述，最后測量機器人的發(fā)展方向進行了展望。
關鍵字：測量機器人;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
1引言
隨著我國各項建設的快速發(fā)展，各種大型工程項目的建設和大型工程建筑物越來越多,因此，對大型工程建筑物進行變形和穩(wěn)定性監(jiān)測就愈加重要，有關變形監(jiān)測的方法隨著新儀器、新技術的出現(xiàn)而不斷發(fā)展。測量機器人(measurementrobot，或稱測地機器人，georobot)就是一種能代替人進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息的智能型電子全站儀，它可以連續(xù)跟蹤目標測量，或按照已經(jīng)設定的程序自動重復測量多個目標可以實現(xiàn)測量的全自動化、智能化。尤其在小尺度局部坐標測量當中，測量精度高、靈活機動、快速便捷、無接觸等方面，有著其它測量技術不可比擬的優(yōu)勢。本文概要介紹測量機器人發(fā)展和應用。
2測量機器人發(fā)展
測量機器人是在電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀的基礎上發(fā)展而來的，其研究與發(fā)展大致可以分為三個階段：
20世紀70年代中期到80年代中期，電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀已走向成熟，并得到迅速推廣和應用，但存在生產(chǎn)成本高、勞動強度大、非自動化等缺點。為提高生產(chǎn)效率，一些研究機構和廠家進行了大量的研究和實驗，1983年，教授領導的課題組成功研制出由視覺經(jīng)緯儀改制而成的組合式測量機器人，用于煤礦的邊坡監(jiān)測，可同時自動檢測幾百個變形目標點，但其集成度不高，精度較低。
20世紀80年代中期到90年代中期是測量機器人的逐步發(fā)展期，leica公司推出了多種系列測量機器人，它除集成了電子經(jīng)緯儀、步進馬達、紅外測距儀、ccd傳感器、微處理器和存儲器以外，最主要的是采用了自動目標識別技術，實現(xiàn)了普通棱鏡的長距離的自動識別與精確照準，使測量機器人迅速從室內的工業(yè)測量走向了野外工程測量。
20世紀90年代以來則是測量機器人全面應用與發(fā)展的年代。測量機器人配套了測量軟件系統(tǒng)，并可提供全面的二次開發(fā)工具和方法，基于測量機器人的各種應用與開發(fā)在世界范圍內得到了迅速的發(fā)展和推廣。
3測量機器人的特點
測量機器人具有無人值守，全自動(定時或連續(xù))長期監(jiān)測，監(jiān)測精度高，時處理，可靠性高等特點。測量機器人主要計算機與全站儀的通訊模塊、學習測量模塊、自動測量模塊和成果輸出模塊等幾部分構成。計算機與全站儀的通訊模塊是實現(xiàn)測量自動化的一個最基本的功能模塊，它的主要功能是解決計算機與全站儀之間的雙向數(shù)據(jù)通訊，人工操作計算機來向儀器發(fā)出指令，儀器執(zhí)行相應的操作后返回給計算機一些相應的信息，從而來完成整個通訊過程。學習測量模塊使測量機器人根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，使其具有記憶的功能，將測量原始數(shù)據(jù)存儲，并在以后的自動測量中調用數(shù)據(jù)來進行自動化的重復觀測，得到不同時刻觀測點的三維坐標信息，該模塊為以后的自動測量模塊提供了基礎數(shù)據(jù)。自動測量模塊功能主要是根據(jù)用戶的設定，根據(jù)學習測量的數(shù)據(jù)，定時對特定點位進行自動觀測，自動存儲測量成果，包括原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過差分改正后的數(shù)據(jù)，從而得到不同變形點位的變形數(shù)據(jù)，經(jīng)過多期觀測值的累積同首期觀測值之間的比較差值就可以得到不同點在不同周期下的變形趨勢。成果輸出模塊可以提供變形量報表、不同周期的變形量趨勢圖等資料，使得變形成果資料更加生動和能夠滿足不同用戶的需求。
4測量機器人的應用
利用測量機器人自動跟蹤目標、時時測量的特點，在測繪工程和工業(yè)測量中等均有重要應用。
邊坡(包括自然邊坡和人工邊坡)因受地質產(chǎn)狀、巖性、地質構造、水、人工擾動和地震等因素的綜合影響，造成邊坡失穩(wěn)，從而產(chǎn)生滑坡、崩坍、變形失穩(wěn)、泥石流、塌陷等地質災害，這些地質災害是目前安全生產(chǎn)的最大隱患，目前廣東、四川等一些雨水較多的省份已經(jīng)利用測量機器人成功對邊坡進行有效和精確的變形監(jiān)測。
在道路路基施工和路面施工中，利用測量機器人時時跟蹤測量的優(yōu)勢，可以隨時得到施工點的平面位置和施工標高，而知道該點的設計標高，就可以得到該點處的填挖高度，從而使道路施工的動態(tài)控制成為可能。大大提高施工效率和精度，減輕測?咳嗽鋇睦投慷齲?實現(xiàn)了道路測量與施工的自動化、一體化、程序化。
測量機器人己經(jīng)成為大跨度橋梁施工過程中進行施工監(jiān)測和控制的主要工具。在大跨度橋梁結構施工過程中，由于橋梁結構的空間位置隨施工進展不斷發(fā)生變化，要經(jīng)歷一個漫長和多次的體系轉換過程，若同時考慮到施工過程中結構自重、施工荷載以及混凝土材料的收縮、徐變、材質特性的不穩(wěn)定性和周圍環(huán)境溫度變換等因素的影響，使得施工過程中橋梁結構各個施工階段的變形不斷發(fā)生變化，這些因素均將在不同程度上影響成橋目標的實現(xiàn)，并可能導致橋梁合攏困難、成橋線形與設計要求不符等問題。所以在其施工階段就需要對橋梁施工過程進行監(jiān)控，除保證施工質量和安全外，同時也為橋梁的長期健康監(jiān)測與運營階段的維護管理留下寶貴的參數(shù)資料。
在地鐵隧道變形監(jiān)測中，通過自動化測量機器人監(jiān)測設備系統(tǒng)，把在外力作用下地鐵隧道變化數(shù)據(jù)傳送至控制器或儀器內，通過處理軟件，計算斷面收斂量，再通過互聯(lián)網(wǎng)及遠程通訊系統(tǒng)，使有關各方隨時掌握地鐵隧道收斂情況和規(guī)律，可有效保障地鐵的安全運行。
跨斷層連續(xù)變形監(jiān)測，斷層形變與地震的孕育過程直接相管，用本系統(tǒng)作跨斷層高精度測距和變形監(jiān)測可望作為短臨地震預報的一種新的研究和預報手段，為防震減災作出貢獻。測量機器人的多目標、高精度、、全自動、實時數(shù)據(jù)處理、自動報警等全部優(yōu)異性能,在這里可以得到充分的發(fā)揮，再與其他短臨預報手段配合，有可能取得積極成果。
測量機器人系統(tǒng)也可廣泛應用于航空、航天、汽車、造船等部門的工業(yè)測量和變形觀測。如在容量計量領域，可用于船舶液艙或其它大容量量器的內部三維坐標點的自動測量與數(shù)據(jù)處理。
5、國內測量機器人應用現(xiàn)狀
我國國內測量機器人的引進方面與國際幾乎同步，但由于經(jīng)濟和缺乏前期研究等方面的原因，其工程應用略落后于國外，隨著國內經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及大規(guī)模工程建設的需要，國內購買測量機器人的單位日益增多，但其應用狀況和使用效果有待改善。主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
1、測量機器人國外配套軟件價格較高，且不符合中國國家規(guī)范或行業(yè)作業(yè)標準，很多單位僅購買測量機器人，沒有購買相應軟件，測量機器人不能發(fā)揮最大優(yōu)勢。因此研究開發(fā)符合中國國情的測量機器人通用系列化自主軟件是目前國內的迫切需要，有較廣闊的應用前景和發(fā)展空間。
2、雖然測量機器人工程應用日益廣泛，應用領域也在不斷擴展，但由于測量機器人的出現(xiàn)時間較短，我國現(xiàn)行的國家規(guī)范或行業(yè)標準中相關測量機器人應用的參照條款較少或比較落后。因此對測量機器人自動化測量的作業(yè)方法、流程、質量控制、成果管理、精度分析等方面要進行系統(tǒng)性的研究，并得出有益的結論，設立規(guī)范或標準，對工程生產(chǎn)有重要的指導意義。
6、測量機器人發(fā)展趨勢
測量機器人自進入全面應用與發(fā)展期以來，其應用研究已比較深入和成熟，但各科研機構和廠家對測量機器人的基礎研究并沒有停止，生產(chǎn)廠家對測量機器人產(chǎn)品也在不斷進行革新和改進。展望21世紀，測量機器人將在以下方面得到顯著發(fā)展。
測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強。未來的測量機器人不需要合作目標，將可根據(jù)物體的特征點、紋理、輪廓線，用影像處理的方法進行自動識別、匹配和照準目標，采用空間前方交匯的原理獲取物體的三維坐標及形狀。測量機器人將與gps、gis技術集成，成為快速獲取被測物體信息的重要儀器。多傳感器集成系統(tǒng)及混合測量系統(tǒng)的應用范圍將進一步擴大，可望在大區(qū)域范圍內進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。
7結束語
測量機器人技術是近年來發(fā)展起來的自動化測量技術,在各種工程監(jiān)測、地震、地災等方面具有高效、快速、省時省力等諸多優(yōu)勢,是測繪行業(yè)發(fā)展的一個熱點方向。再加之具有完備的數(shù)據(jù)處理軟件功能,經(jīng)實踐證明,測量機器人的發(fā)展和應用前景是非常廣闊的。
參考文獻：
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機器人論文題目篇二
人工智能(artificial intelligence),英文縮寫為ai，也稱機器智能?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年的dartmouth學會上提出的。它是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科。從計算機應用系統(tǒng)的角度出發(fā)，人工智能是研究如何制造智能機器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。
人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,并生產(chǎn)出一種新的能與人類智能相似的方式做出反應的智能機器。人工智能的發(fā)展史是和計算機科學與技術的發(fā)展史聯(lián)系在一起的，目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現(xiàn)人工智能技術的機器就是計算機,人工智能在21世紀必將為發(fā)展國民經(jīng)濟和改善人類生活做出更大的貢獻。
事物的發(fā)展都是曲折的，人工智能的發(fā)展也是如此。人工智能的發(fā)展歷程大致可以劃分為以下五個階段：
第一階段:20世紀50年代，人工智能的興起和冷落。人工智能概念在1956年首次提出后，相繼出現(xiàn)了一批顯著的成果，如機器定理證明、跳棋程序、通用問題s求解程序、lisp表處理語言等。但是由于消解法推理能力有限以及機器翻譯等的失敗，使人工智能走入了低谷。這一階段的特點是重視問題求解的方法，而忽視了知識的重要性。
第二階段:60年代末到70年代，專家系統(tǒng)出現(xiàn)，使人工智能研究出現(xiàn)新高潮。dendral化學質譜分析系統(tǒng)、mycin疾病診斷和治療系統(tǒng)、prospectior探礦系統(tǒng)、hearsay-ii語音理解系統(tǒng)等專家系統(tǒng)的研究和開發(fā)，將人工智能引向了實用化。并且，1969年成立了國際人工智能聯(lián)合會議(international joint conferences onartificial intelligence 即ijcai)。
第三階段:80年代，隨著第五代計算機的研制，人工智能得到了飛速的發(fā)展。日本在1982年開始了“第五代計算機研制計劃”，即“知識信息處理計算機系統(tǒng)kips”，其目的是使邏輯推理達到數(shù)值運算那么快。雖然此計劃最終失敗，但它的開展形成了一股研究人工智能的熱潮。
第四階段:80年代末，神經(jīng)網(wǎng)絡飛速發(fā)展,。1987年，美國召開第一次神經(jīng)網(wǎng)絡國際會議，宣告了這一新學科的誕生。此后，各國在神經(jīng)網(wǎng)絡方面的投資逐漸增加，神經(jīng)網(wǎng)絡迅速發(fā)展起來。
第五階段:90年代，人工智能出現(xiàn)新的研究高潮。由于網(wǎng)絡技術特別是國際互連網(wǎng)技術的發(fā)展，人工智能開始由單個智能主體研究轉向基于網(wǎng)絡環(huán)境下的分布式人工智能研究。不僅研究基于同一目標的分布式問題求解，而且研究多個智能主體的多目標問題求解，將人工智能更面向實用。另外，由于hopfield多層神經(jīng)網(wǎng)絡模型的提出，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡研究與應用出現(xiàn)了欣欣向榮的景象。
1、人工智能在管理系統(tǒng)中的應用
人工智能應用于企業(yè)管理的意義主要不在于提高效率,而是用計算機實現(xiàn)人們非常需要做,但工業(yè)工程信息技術是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。把人工智能應用于企業(yè)管理中,以數(shù)據(jù)管理和處理為中心,圍繞企業(yè)的核心業(yè)務和主導流程建立若干個主題數(shù)據(jù)庫,而所有的應用系統(tǒng)應該圍繞主題數(shù)據(jù)庫來建立和運行。也就是說，將企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一集成管理,搭建人工智能的應用平臺,使之成為企業(yè)管理與決策中的關鍵因子，這些正體現(xiàn)了人工智能在企業(yè)管理中的巨大價值。
2、人工智能在工程領域中的應用
人工智能在地質勘探、石油化工等工程領域也發(fā)揮著非常重要的作用。早在1978年，美國斯坦福國際研究所就研發(fā)制成礦藏勘探和評價專家系統(tǒng)“prospector”,該系統(tǒng)用于勘探評價、區(qū)域資源估值和鉆井井位選擇等,是工程領域的首個人工智能專家系統(tǒng),其發(fā)現(xiàn)了一個鉬礦沉積,價值超過1億美元。
3、人工智能在技術研究中的應用
人工智能在電子技術領域的應用可謂由來已久。隨著網(wǎng)絡的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡技術的安全已經(jīng)成了人們關心的重點,因此必須在傳統(tǒng)技術的基礎上進行網(wǎng)絡安全技術的改進和變更,大力發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘技術、人工免疫技術等高效的ai技術,開發(fā)更高級的ai通用與專用語言和應用環(huán)境以及開發(fā)專用機器,而人工智能技術則為其提供了一定的可能。
人工智能的近期研究目標在于建造智能計算機，用以代替人類去從事各種復雜的腦力勞動。正是根據(jù)這一近期研究目標，人們才把人工智能理解為計算機科學的一個分支。當然，人工智能還有它的遠期研究目標，即探究人類智能和機器智能的基本原理，研究用自動機(automata)模擬人類的思維過程和智能行為。這個長期目標遠遠超出計算機科學的范疇，幾乎涉及自然科學和社會科學的所有學科。如今，人工智能已經(jīng)進入了21世紀，其必將為發(fā)展國民經(jīng)濟和改善人類生活做出更大的貢獻。但是，從人工智能目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其研究也存在一定的問題，這些主要表現(xiàn)在以下三個方面：
1、宏觀與微觀隔離
一方面是 哲學、認知科學、思維科學和 心理學等學科所研究的智能層次太高、太抽象;另一方面是人工智能邏輯符號、神經(jīng) 網(wǎng)絡和行為主義所研究的智能層次太低。這兩方面之間相距太遠，中間還有許多層次尚待研究，目前還無法把宏觀與微觀有機地結合起來和相互滲透。
2、全局與局部割裂
人工智能是腦系統(tǒng)的整體效應，有著豐富的層次和多個側面。但是，符號主義只抓住人腦的抽象思維特性;連接主義只模仿人的形象思維特性;行為主義則著眼于人類智能行為特性及其進化過程。這就導致了三者之間存在著明顯的局限性。因此，必須從多層次、多因素、多維和全局觀點來研究人工智能，才能克服上述局限。
3、理論與實際脫節(jié)
大腦的實際 工作，在宏觀上已知道不少;但是智能的千姿百態(tài)，變幻莫測，復雜的難以理出頭緒。在微觀上，我們對大腦的工作機制知之甚少，似是而非，這也使我們難以找出規(guī)律。在這種背景下提出的各種人工智能理論，只 是部分人的主觀猜想，能在某些方面表現(xiàn)出“智能”就已經(jīng)算是相當?shù)某晒Α?BR> 人工智能一直處于 計算機技術的前沿，其研究的理論和發(fā)現(xiàn)在很大程度上將決定計算機技術的 發(fā)展方向。人工智能研究與 應用雖取得了不少成果，但離全面推廣應用還有很大的距離，還有許多問題有待解決，且需要多學科的研究專家共同合作。因此，要想從根本上了解人腦的結構和功能，完成人工智能的研究任務，就必須去尋找和建立更新的人工智能框架和理論體系，進而為人工智能的進一步發(fā)展奠定堅實的理論基礎。我們堅信在不久的將來，人工智能技術的應用與發(fā)展必將會給人們的生活、工作和 教育等帶來更大的影響。
機器人論文題目篇三
【摘要】文章介紹了機器人的定義，闡述了智能機器人研究領域的關鍵技術，最后展望了智能機器人今后的發(fā)展趨勢。
【關鍵詞】智能機器人;信息融合;智能控制
自機器人問世以來，人們就很難對機器人下一個準確的定義，歐美國家認為機器人應該是“由計算機控制的通過編程具有可以變更的多功能的自動機械”;日本學者認為“機器人就是任何高級的自動機械”，我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器?！蹦壳皣H上對機器人的概念已經(jīng)漸趨一致，聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會(ria：robotinstituteofamerica)于1979年給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”概括說來，機器人是靠自身動和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。
隨著社會發(fā)展的需要和機器人應用領域的擴大，人們對智能機器人的要求也越來越高。智能機器人所處的環(huán)境往往是未知的、難以預測的，在研究這類機器人的過程中，主要涉及到以下關鍵技術：
(1)多傳感器信息融合。多傳感器信息融合技術是近年來十分熱門的研究課題，它與控制理論、信號處理、人工智能、概率和統(tǒng)計相結合，為機器人在各種復雜、動態(tài)、不確定和未知的環(huán)境中執(zhí)行任務提供了一種技術解決途徑。機器人所用的傳感器有很多種，根據(jù)不同用途分為內部測量傳感器和外部測量傳感器兩大類。內部測量傳感器用來檢測機器人組成部件的內部狀態(tài)，包括：特定位置、角度傳感器;任意位置、角度傳感器;速度、角度傳感器;加速度傳感器;傾斜角傳感器;方位角傳感器等。外部傳感器包括：視覺(測量、認識傳感器)、觸覺(接觸、壓覺、滑動覺傳感器)、力覺(力、力矩傳感器)、接近覺(接近覺、距離傳感器)以及角度傳感器(傾斜、方向、姿式傳感器)。多傳感器信息融合就是指綜合來自多個傳感器的感知數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生更可靠、更準確或更全面的信息。經(jīng)過融合的多傳感器系統(tǒng)能夠更加完善、精確地反映檢測對象的特性，消除信息的不確定性，提高信息的可靠性。融合后的多傳感器信息具有以下特性：冗余性、互補性、實時性和低成本性。目前多傳感器信息融合方法主要有貝葉斯估計、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡、小波變換等。
(2)導航與定位。在機器人系統(tǒng)中，自主導航是一項核心技術，是機器人研究領域的重點和難點問題。導航的基本任務有3點：一是基于環(huán)境理解的全局定位：通過環(huán)境中景物的理解，識別人為路標或具體的實物，以完成對機器人的定位，為路徑規(guī)劃提供素材;二是目標識別和障礙物檢測：實時對障礙物或特定目標進行檢測和識別，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性;三是安全保護：能對機器人工作環(huán)境中出現(xiàn)的障礙和移動物體作出分析并避免對機器人造成的損傷。機器人有多種導航方式，根據(jù)環(huán)境信息的完整程度、導航指示信號類型等因素的不同，可以分為基于地圖的導航、基于創(chuàng)建地圖的導航和無地圖的導航3類。根據(jù)導航采用的硬件的不同，可將導航系統(tǒng)分為視覺導航和非視覺傳感器組合導航。視覺導航是利用攝像頭進行環(huán)境探測和辨識，以獲取場景中絕大部分信息。目前視覺導航信息處理的內容主要包括：視覺信息的壓縮和濾波、路面檢測和障礙物檢測、環(huán)境特定標志的識別、三維信息感知與處理。非視覺傳感器導航是指采用多種傳感器共同工作，如探針式、電容式、電感式、力學傳感器、雷達傳感器、光電傳感器等，用來探測環(huán)境，對機器人的位置、姿態(tài)、速度和系統(tǒng)內部狀態(tài)等進行監(jiān)控，感知機器人所處工作環(huán)境的靜態(tài)和動態(tài)信息，使得機器人相應的工作順序和操作內容能自然地適應工作環(huán)境的變化，有效地獲取內外部信息。
(3)路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃技術是機器人研究領域的一個重要分支。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個或某些優(yōu)化準則(如工作代價最小、行走路線最短、行走時間最短等)，在機器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法兩種。傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種：自由空間法、圖搜索法、柵格解耦法、人工勢場法。大部分機器人路徑規(guī)劃中的全局規(guī)劃都是基于上述幾種方法進行的，但這些方法在路徑搜索效率及路徑優(yōu)化方面有待于進一步改善。人工勢場法是傳統(tǒng)算法中較成熟且高效的規(guī)劃方法，它通過環(huán)境勢場模型進行路徑規(guī)劃，但是沒有考察路徑是否最優(yōu)。智能路徑規(guī)劃方法是將遺傳算法、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能方法應用到路徑規(guī)劃中，來提高機器人路徑規(guī)劃的避障精度，加快規(guī)劃速度，滿足實際應用的需要。其中應用較多的算法主要有模糊方法、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、q學習及混合算法等，這些方法在障礙物環(huán)境已知或未知情況下均已取得一定的研究成果。
(4)機器人視覺。視覺系統(tǒng)是自主機器人的重要組成部分，一般由攝像機、圖像采集卡和計算機組成。機器人視覺系統(tǒng)的工作包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出和顯示，核心任務是特征提取、圖像分割和圖像辨識。而如何精確高效的處理視覺信息是視覺系統(tǒng)的關鍵問題。目前視覺信息處理逐步細化，包括視覺信息的壓縮和濾波、環(huán)境和障礙物檢測、特定環(huán)境標志的識別、三維信息感知與處理等。其中環(huán)境和障礙物檢測是視覺信息處理中最重要、也是最困難的過程。機器人視覺是其智能化最重要的標志之一，對機器人智能及控制都具有非常重要的意義。目前國內外都在大力研究，并且已經(jīng)有一些系統(tǒng)投入使用。
(5)智能控制。隨著機器人技術的發(fā)展，對于無法精確解析建模的物理對象以及信息不足的病態(tài)過程，傳統(tǒng)控制理論暴露出缺點，近年來許多學者提出了各種不同的機器人智能控制系統(tǒng)。機器人的智能控制方法有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、智能控制技術的融合(模糊控制和變結構控制的融合;神經(jīng)網(wǎng)絡和變結構控制的融合;模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制的融合;智能融合技術還包括基于遺傳算法的模糊控制方法)等。近幾年，機器人智能控制在理論和應用方面都有較大的進展。在模糊控制方面，y等人論證了模糊系統(tǒng)的逼近特性，首次將模糊理論用于一臺實際機器人。模糊系統(tǒng)在機器人的建模控制、對柔性臂的控制、模糊補償控制以及移動機器人路徑規(guī)劃等各個領域都得到了廣泛的應用。在機器人神經(jīng)網(wǎng)絡控制方面，cmca(cere-bellamodelcontrollerarticulation)應用較早的一種控制方法，其最大特點是實時性強，尤其適用于多自由度操作臂的控制。
(6)人機接口技術。智能機器人的研究目標并不是完全取代人，復雜的智能機器人系統(tǒng)僅僅依靠計算機來控制目前是有一定困難的，即使可以做到，也由于缺乏對環(huán)境的適應能力而并不實用。智能機器人系統(tǒng)還不能完全排斥人的作用，而是需要借助人機協(xié)調來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。因此，設計良好的人機接口就成為智能機器人研究的重點問題之一。人機接口技術是研究如何使人方便自然地與計算機交流。為了實現(xiàn)這一目標，除了最基本的要求機器人控制器有1個友好的、靈活方便的人機界面之外，還要求計算機能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達，甚至能夠進行不同語言之間的翻譯，而這些功能的實現(xiàn)又依賴于知識表示方法的研究。因此，研究人機接口技術既有巨大的應用價值，又有基礎理論意義。目前，人機接口技術已經(jīng)取得了顯著成果，文字識別、語音合成與識別、圖像識別與處理、機器翻譯等技術已經(jīng)開始實用化。另外，人機接口裝置和交互技術、監(jiān)控技術、遠程操作技術、通訊技術等也是人機接口技術的重要組成部分，其中遠程操作技術是一個重要的研究方向。
機器人是自動化領域的主題之一，人們幾十年來對機器人的開發(fā)和研究，使機器人技術取得了巨大的進步。隨著人工智能、智能控制和計算機技術的發(fā)展，機器人的應用領域必將不斷擴大，性能不斷提高，在未來的生產(chǎn)、生活、科研當中會發(fā)揮更重要的作用。
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機器人論文題目篇四
[摘要]隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,世界各國都認識到,培養(yǎng)機器人設計與操作人才的重要性。因此,紛紛出臺政策加強對中小學生的機器人教育?？萍拣^作為重要的校外教育機構,也有必要在此領域發(fā)揮自己的作用。通過分析認為,科技館的機器人教育應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高,提出在建構主義教育理論的指導下,以項目學習的模式,開展機器人俱樂部、夏令營及機器人比賽等形式的中小學生機器人教育。
[關鍵詞]科技館中小學機器人教育建構主義項目學習
自上世紀50年代以來,隨著人工智能技術的迅速發(fā)展,機器人產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。雖然其初衷是為工業(yè)、農業(yè)、國防等領域服務,但隨著技術的進步及社會需求的發(fā)展,它已對普通公眾的生活產(chǎn)生了潛移默化的影響,在醫(yī)療、教育、娛樂、交通等領域都能看到機器人“身影”,這也使人們愈來愈認識到,培養(yǎng)機器人設計與操作人才對機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。因此,目前很多中小學校和校外機構都開設了機器人教育及培訓課程,這對機器人人才儲備而言具有重大意義。而作為校外教育不可或缺的一個環(huán)節(jié),科技館在中小學機器人教育體系中理應占據(jù)一席之地,發(fā)揮出自己的作用。那么,如何發(fā)揮呢?筆者認為,應在明確機器人教育的概念、厘清其發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,結合科學教育理論,確定合適的教育模式并加以實施。
一、機器人教育的概念
1920年,當捷克斯洛伐克作家卡雷爾?恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中創(chuàng)造出“機器人(robot)”這個詞的時候,他肯定沒料到在近一個世紀之后,其小說中讓機器人代替人類勞動的情節(jié)已經(jīng)變成了現(xiàn)實,并且它們還對公眾生活產(chǎn)生了巨大的影響。
伴隨著“機器人”這個詞的誕生,社會各界一直對它的定義爭論不已,但是一般說來,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義:“一種可編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?BR> 那么,什么是“機器人教育”呢?根據(jù)目前被廣泛采用的彭紹東教授的定義,“機器人教育”就是學習、利用機器人,優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。
彭教授根據(jù)機器人在教學中扮演的角色,把機器人教育分為五大類:
(1)機器人學科教學(robotsubjectinstruction,簡稱rsi);
(2)機器人輔助教學(robot―assistedinstruction,簡稱rai);
(3)機器人管理教學(robot――managedinstruction,簡稱rmi);
(4)機器人代理(師生)事務(robot―representedroutine,簡稱rrr);
(5)機器人主持教學(robot――directedinstruction,簡稱rdi)。
國內外目前所開展的主要是前兩個類型,即機器人學科教學(rsi)和機器人輔助教學(rai)。前者是指以機器人為對象進行學習,學習的內容是“機器人學科”;而后者指的是以機器人為工具進行學習,學習的內容是“自然科學的各個學科”。由于國內外情況的差異,我國中小學目前所開展的機器人教育以“機器人學科教學”為主,而國外則兩種教育類型發(fā)展較為平均,并無特殊偏重。
二、國內外中小學機器人教育的現(xiàn)狀
在一些發(fā)達國家,機器人教育已經(jīng)成為中小學教育的熱點。在美國,一般通過機器人技術課程、機器人輔助教學課程、課外活動及機器人主題夏令營等定期活動來對中小學生進行機器人教育。比如,美國加利福尼亞州高中工程與技術聯(lián)盟在為高中生開設的工程與技術選修課程中,提供了robotics課程,主要介紹機器人技術歷史,基礎,術語,微控制,傳感器,程序控制等方面的知識;美國國家自然基金支持的項目“k―12教育中的機器人技術”,目的是幫助k―12教師以及其他教育者開發(fā)或改進以機器人作為一種工具,來教授stem的課程和開發(fā)機器人技術課程;印地安那州的purdue大學與lafayette學校合作,在5至8年級學生課外活動中開展的robotics項目;carnegiemellon大學提供的針對高中生的robocamp暑期機器人
計劃
,通過八星期的課程,使學生懂得一些基本的與機器人有關的電子,機械和計算機科學知識。
在日本,其機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超過了歐美各國,這與他們對機器人教育的高度重視密不可分。他們不光在各個大學設立了機器人研究專業(yè),并且在中小學的教學大綱中也加進了機器人課程。每年定期舉辦針對不同層次學生的機器人設計和制作大賽,各個學校也會在假期舉辦機器人研習營,從而形成了一個多角度、全覆蓋的機器人教育體系。
此外,英國、俄羅斯、巴西、新加坡等國也早已出臺了多項措施推進本國的中小學機器人教育發(fā)展。
而我國的中小學機器人教育則起步較晚,且覆蓋面較小。2000年,北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中,在國內率先開展了中小學機器人課程教學。2001年,上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以“校本課程”的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年,哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學,在哈爾濱師大附小、60中、省實驗中學等41所學校開設了“人工智能與機器人”課程,用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。
除了這些進行正規(guī)課堂教學的學校外,有些中小學則采用興趣班、培訓班的形式開展機器人教育。
慶幸的是,我國政府已經(jīng)意識到中小學機器人教育的重要性,并在“課標”中有所體現(xiàn)。如教育部在2003年4月正式頒布的《普通高中技術課程(實驗)標準》中,首次在“通用技術”科目中設立了“簡易機器人制作”模塊,它是基于計算機技術的學習的平臺、將機械傳動與單片機的應用有機組合的一個選修課程模塊?，F(xiàn)在,新的高中課程標準在“信息技術”科目中也已設立了“人工智能初步”選修模塊,這是我國高中階段開展人工智能教育邁出的第一步。
不過值得注意的是,在我國中小學機器人教育體系中,科技館所占比例幾可忽略。我們認為作為青少年科普的重要陣地,科技館理應在中小學機器人教育中發(fā)揮更大的作用。
三、科技館與中小學機器人教育
1.科技館在中小學機器人教育中的定位
作為校外科普機構,科技館不可能將完成“課標”為己任,而是應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高。就中國的情況而言,我們認為,補充的內容應該是校內教育極少涉及的機器人輔助教學(rai),而提高的內容是校內教育已有一定基礎的機器人學科教學(rsi)。
2.科技館在中小學機器人教育中可采用的指導理論
在杜威“做中學”、皮亞杰的“發(fā)生認識論”以及維果斯基“心理發(fā)展的文化歷史學說”基礎上發(fā)展起來的建構主義教育理論(本文的討論范圍不包括激進的建構主義〈radicalconstructionism〉),近年來已經(jīng)在科學教育領域中產(chǎn)生了巨大影響。
建構主義認為,世界是客觀存在的,但世界的意義卻是由人建構的。它強調知識的動態(tài)發(fā)展性,并認為知識不是通過教師傳授得到的,而是學習者在一定的情境(即社會文化背景下),借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定的情境(即社會文化背景下),借助其他人的幫助(即通過人際間的協(xié)作活動)而實現(xiàn)的意義建構過程,因此建構主義學習理論認為“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素。
在學習過程中,學習者處于中心地位,是信息加工的主體,要主動對意義進行建構;而教師則是意義建構的幫助者,而非知識的灌輸者。故在此理念下,整個學習過程中,學生要充分發(fā)揮自己的主動性,使用探究的方式,以自己已有的知識和經(jīng)驗為基礎,努力構建屬于自己的新知識;他們需要主動搜集、分析相關信息、資料,并對要學習的問題提出假設并加以驗證。而教師的任務則是激發(fā)學生的學習興趣,創(chuàng)設符合學習內容的情境,提示新舊知識之間聯(lián)系,引導學生之間的協(xié)作、對話,從而幫助學生完成新知識的構建。
建構主義教育理論與科技館教育的教育特點非常契合。因為“科技館教育的本質特點在于它模擬再現(xiàn)了科研和生產(chǎn)活動的實踐過程,并且不是簡單地模擬再現(xiàn),而是以學習為目的、經(jīng)過改造的模擬再現(xiàn),創(chuàng)造了引導觀眾進入探索與發(fā)現(xiàn)科學過程的條件?？萍拣^提供的‘從實踐中學習’的途徑不僅成為它與其他教育、傳播機構及傳統(tǒng)博物館的最大區(qū)別,而且是科技館生存與發(fā)展的價值所在?！币簿褪钦f,科技館的教育需要創(chuàng)設學習情境,引導觀眾自己進行意義建構,并且在此過程中,可能伴有觀眾與科技館員工或觀眾之間的交流,這恰恰正是一個完整的建構主義者所提倡的教育過程。
3.科技館在中小學機器人教育中可采用的模式
1918年,著名教育學家克伯屈(williamheardkilpatrick)在他名為《項目(設計)教學法:在教育過程中有目的活動的應用》的文章中,首次提出了“項目學習(project-basedlearning)”的概念,用以說明有目的的設計行為對教育的重要性及其在教育過程中的應用。它讓“學生自己
計劃
、運用已有的知識經(jīng)驗,通過自己的操作,在具體的情境中解決實際問題”。它是“一套能使教師指導兒童對真實世界進行深入研究的課程活動,它在真實世界中讓學生借助多種資源開展探究活動,并在一定時間內解決一系列相互關聯(lián)著的問題的一種新型的探究性的學習,具體表現(xiàn)為構想、驗證、完善、制造出某種東西,它可以是有形的由學生制作的物體,如書、劇本或一項發(fā)明等?！?0世紀二三十年代,項目教學法已經(jīng)在美國一些學校的低年級中得到了運用,到20世紀八九十年代,則在廣大中小學中得到了普遍推廣。
我們認為,項目學習法正是在科技館中進行機器人教育所可以采用的模式。不論是機器人學科教學(rsi),還是機器人輔助教學(rai),都可以項目學習的模式開展。而可采用的活動形式有機器人俱樂部、夏令營、機器人比賽等。
選定項目后,就需要組織學生對主題的探究活動。這一階段一般都以學習小組或團隊的形式進行。學生首先要對項目的主題進行調查、討論,提出解決問題的假設;然后收集相關信息,對它們進行處理和分析,再驗證或推翻之前的假設,最終得出問題的解決方案。在整個探究過程中,為有利于學生自我知識的建構,應對他們的一切探索和決定都持鼓勵態(tài)度,而毋須規(guī)定出唯一正確的答案。
四、結論
科技館作為重要的校外教育機構,也有必要在此領域發(fā)揮自己的作用。本文通過分析認為,科技館的機器人教育應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高,補充的內容應該是校內教育極少涉及的機器人輔助教學(rai),而提高的內容是校內教育已有一定基礎的機器人學科教學(rsi)。具體應在建構主義教育理論的指導下,以項目學習的模式,開展機器人俱樂部、夏令營及機器人比賽等形式的中小學生機器人教育。
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機器人論文題目篇五
[摘要]經(jīng)濟全球化形勢下，英語教學需求增長，尤其對于高校教育機構而言，傳統(tǒng)英語教學模式的局限性弊端已逐漸顯露，新型教學技術的引入與應用成為大勢所趨。人工智能技術作為現(xiàn)代科技的重要產(chǎn)物，于近年來開始被嘗試應用于教學工作當中，在語言類教學課堂中發(fā)揮著尤為重要的輔助作用?；诟咝Ｓ⒄Z教學的現(xiàn)實需求，如何構建有益于提升教學實效性的教學模式，并由此實現(xiàn)人工智能技術在英語教學課堂中的有效利用，成為亟待解決的關鍵問題?，F(xiàn)由人工智能視野出發(fā)，嘗試在高校英語教學中擬建混合式課堂，以期實現(xiàn)教學效率及質量的優(yōu)化。
[關鍵詞]人工智能;高校英語;混合式教學;構建策略
從高校教育階段的英語教學目的來看，其核心主要在于語言應用能力的培養(yǎng)，要達成這一目標，僅僅依靠單一的課堂內教學遠遠不夠，在缺乏課外訓練的情況下容易導致學生出現(xiàn)語義理解、口語表達方面的短板，不利于全面應用能力的構建。因此，以“線上+線下”為特征的混合式教學模式在高校英語課堂逐漸興起，在很大程度上彌補了以往單一性教學模式的不足，也更有利于為人工智能等現(xiàn)代教學技術的引入與應用擴大空間。但由于長期受傳統(tǒng)教學模式影響，人工智能與混合式教學模式在高校英語課堂中的融合構建容易受阻，需要以科學合理的策略加以推進，現(xiàn)提出相應
方案
。
(一)人工智能的概念及主要功能人工智能技術是建立在計算機信息處理基礎上的一種智能化技術，能夠對人類行為邏輯、方式及習慣做出相應的解析與模仿，使機器的運作能夠在智能程序的驅使下更貼合人類的交互需求[1]?；谶@一應用方向，人工智能技術主要由理論研究與工程研究兩個方面共同推進完整體系的構建，其中，理論研究工作旨在為后續(xù)工程研究的實踐奠定基礎，重點一般放在對現(xiàn)有技術經(jīng)驗的總結探索、對相關理論體系的整合提煉等方向;工程研究工作則旨在利用現(xiàn)有人工智能技術獨立完成產(chǎn)品的開發(fā)與設計，重點一般放在人工智能系統(tǒng)與設備的應用、新產(chǎn)品的研發(fā)實驗與調整改進等。從人工智能目前的主要功能來看，大致可分為以下三類：一是通過智能系統(tǒng)完成信息的存儲、提取及內部處理;二是通過智能化能力完成信息的符號化處理;三是建立與人類行為邏輯相近的程序邏輯，并利用這一能力對人類提出的問題予以解答或處理[2]。從語言學習的視角來看，人工智能的功能呈現(xiàn)更為具體，如語言解析技術、語言識別技術、語言翻譯技術等均較為常見，隨著人工智能普及率的增長，這些技術在語言教學課堂中的利用也更為廣泛，且目前仍處于不斷升級的進程當中，為語言教育方式的革新轉變帶來了巨大的契機。
(二)混合式教學模式的應用價值結合混合式教學模式在高校英語教學中的應用現(xiàn)狀來看，其教學價值大致體現(xiàn)在以下兩個方面：一是優(yōu)勢整合價值。語言學習中，傳統(tǒng)課堂與網(wǎng)絡信息課堂所能夠提供的支持效果各不相同，且各有優(yōu)勢與短板。通過應用混合式教學模式能夠有效提取并整合兩種教學狀態(tài)下的主要優(yōu)勢，使其相互補充、相互作用，進而發(fā)揮“1+1>2”的更優(yōu)教學效果。二是范圍拓展價值。語言類科目不僅對基礎知識體系具有較高要求，同時也有著明顯的實踐需求，而單一的課堂教學模式很難將教學范圍進行有效拓展[3]。在混合式教學模式支持下，這一問題得以解決，通過利用龐大的線上資源來突破線下教學范圍的局限性，能夠達到開辟新渠道、鞏固認知結構的教學目的，有助于為學生跨文化交際能力的提升奠定基礎。三是推進教學改革?；旌鲜浇虒W模式的深入開展，有助于實現(xiàn)教學方式的多元化和豐富性。充分借助于線上教學與線下教學的優(yōu)勢，綜合運用多樣化的教學手段，根據(jù)不同教學內容的要求來選擇合適的混合式教學手法，這不僅可以為學生的學習活動提供良好的支持，同時還有助于調節(jié)課堂教學氛圍，讓教學實效性得以大大增強。
(一)聽力訓練———應用語料庫完成自動化資源匹配及交互聽力訓練屬于英語教學中的基礎性部分，對于學生英語應用能力的構建有著決定性影響，且聽力資源的廣度及與學習需求的匹配度在很大程度上決定著學習效果。因此，在構建高校英語混合式教學模式時，可將人工智能技術作為打開聽力訓練資源廣度的關鍵渠道，借助其特有的語料庫儲備來完成自動化匹配、交互，使學生能夠快速在龐大的英語聽力素材中獲取與自身學習需求相符的聽力資料，并根據(jù)資料內容，與人工智能設備展開具有針對性的自動化練習[4]。首先，學生可在線上人工智能系統(tǒng)中錄入自己的年齡、學段、英語聽力基礎、重點訓練方向等基本資料，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)資料自動篩選、匹配相應的聽力材料，從而省略手動搜集資料的繁瑣工序。另外，為進一步增強線下課堂學習與情境的交互性，還可進一步利用人工智能的自動識別功能，由學生根據(jù)學習需求，隨機選取某物體進行掃描，再由系統(tǒng)根據(jù)識別出的物品類別篩選出相關的聽力練習資料，使學生能夠在自動且隨機的語言場景中獲得更良好的學習體驗。例如，當學生選擇“手機”這一物品進行識別后，語料庫便可自動篩選出與“手機”有關的聽力材料，整理出類似主題：therelevanceofmobilephonesandmodernlife，學生再根據(jù)聽力內容展開自主練習，從而規(guī)避千篇一律的重復訓練。
(二)寫作指導———應用自動批改功能完成查漏補缺英語教學中，寫作是用于鍛煉學生詞句表述水平、語法運用水平的重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)英語寫作教學課堂常受困于題材范圍狹窄、批改過于主觀等因素，既不利于學生創(chuàng)造能力的發(fā)揮，也容易導致學生對于自身英語寫作的優(yōu)缺點難以客觀把握[5]。因此，在利用人工智能技術展開英語寫作指導時，同樣可由線上、線下兩個不同角度出發(fā)，分別借助框架搭建功能與自動批改功能完成的自我審視與查漏補缺，進一步夯實英語書面表述能力。線上教學中，首先可由教師向學生布置以某一話題或某一詞匯為主題的寫作任務，如“economicglobalization”，學生根據(jù)自身思路，在人工智能技術支持下的作文系統(tǒng)中進行寫作，系統(tǒng)則由此發(fā)揮框架搭建功能，結合主題與基本思路提供大致的框架模板，以及用作參考的相關詞匯、句式，使學生能夠跟隨框架的指導，形成更為清晰的寫作邏輯鏈條，達到深化表達的訓練目的。線下教學中，首先可針對經(jīng)過系統(tǒng)自動批改后的寫作內容與批改意見進行回顧，找出系統(tǒng)評測下的亮點與不足所在，梳理出寫作過程中的存疑之處，通過與他人交流和詢問教師的形式找出解決辦法，并于課堂上完成習作修改，最后由教師根據(jù)寫作主題，給出主觀意見，從而達到主客觀相結合的綜合評定目的，使反饋成果更具輔助改進意義。
(三)翻譯練習———應用云平臺技術實現(xiàn)重難點突破英語翻譯是以足夠的詞句積累、聽力練習為基礎的語言轉換過程，對于學習者的語法運用水平、實時解析能力、組織表達能力都具有較高要求，因此學習過程中的重、難點也相對更多，如何提高翻譯精準性成為教學過程中的重要問題[6]。人工智能支持下的云平臺應用能夠為英語翻譯教學帶來新的渠道，一方面可通過創(chuàng)設翻譯情境來使學生快速投入到語言環(huán)境當中，另一方面也可透過知識模塊拆分功能來理順語句間的聯(lián)系，從而使得翻譯精確性提升。首先，可在線下課堂當中借助人工智能技術來營造身臨其境的語言氛圍，如通過追蹤文本內容，自動化匹配并呈現(xiàn)與之相關的場景，給人以身臨其境之感，如在進行“foratime，theweatherchangedsud-denly，heavyrainandthunder，pedestriansontheroadwerelookingforeavestoavoid.”一句的翻譯時，系統(tǒng)可自動提取“thunderstorm”這一關鍵詞，并在設備中播放關于“暴雨雷鳴”的音像，將學生引入語言情境當中[7]。在情景背景下完成翻譯練習后，學生可各自將翻譯成果上傳至線上云平臺，由云平臺根據(jù)翻譯內容，出具動態(tài)的評價鏈條，對翻譯結果進行量化評定，使學生更快地從中厘清重點、難點，并結合不同的知識模塊展開針對性補充練習。
(四)口語對話———應用人工智能機器人展開一對一對話高校教育階段，英語教學的最終訴求在于實際語言應用能力的構建，因此，口語對話練習成為貫穿教學始終的必要環(huán)節(jié)，關系著學生最終能否將課堂學習成果轉化為語言應用基礎。人工智能技術的出現(xiàn)，在很大程度上打破了以往英語課堂中對話組織困難的僵局，學生可通過與人工智能機器人建立起一對一的對話關系，來解決師資有限而同學指導能力不足的問題，同時取得訓練成效與查漏補缺成效。學生在進行線上自主練習時，可根據(jù)想要練習的方向設置關鍵詞或主題，再將人工智能機器人作為對話對象，圍繞主題展開聊天式對話，從而達到口語訓練目的，同時還可避免與真人對話時羞于啟齒的情況，有助于在放松狀態(tài)下激發(fā)出更良好的表達水平[8]。線下課堂教學中，同樣可利用人工智能機器人來催化練習效果，例如，在組織小組口語練習時，為避免話題匱乏、接話困難的情況，可利用智能機器人來提供一些固定的框架或句式搭配，并根據(jù)不同成員的薄弱點，對對話的層級與難度進行適當智能化調整，從而實現(xiàn)對話練習效果的提升。
(一)完善教學管理系統(tǒng)，拓寬混合式教學范圍無論是人工智能技術還是混合式教學模式的利用，都需要以完善的教學管理系統(tǒng)作為依托，才能夠最大限度發(fā)揮其價值與成效，真正在教育工作中起到支持作用。因此，在構建高校英語混合式教學模式的同時，還需要緊密結合內部教學需求與教學現(xiàn)狀，組織校內各部門共同參與到教學管理工作中來，積極發(fā)揮監(jiān)督與合作職能，在尋求改革發(fā)展契機的同時進一步拓寬混合式教學的應用范圍[9]。一方面，打造以融入人工智能技術為核心的混合式教學
方案
，將其應用于英語教學工作當中，動態(tài)化觀察各階段教學成果，并用作后期修改教學管理方向的依據(jù)，同時積極舉辦教學比賽及教學研討會議，以便及時發(fā)現(xiàn)方案中的問題所在;另一方面，將混合教學范圍逐步擴大，如嘗試通過校外拓展實踐來探索人工智能的新應用渠道，同時建立綜合線上、線下兩個教學環(huán)節(jié)評價指標的教學反饋體系，以便于及時由反饋體系當中獲取新的教學動向，并由此探索更利于發(fā)展的新模式。可以說，人工智能背景下的英語混合式教學，是以完善的教學管理系統(tǒng)為先導的，必須要不斷地對教學管理系統(tǒng)進行完善，有效地拓展并延伸混合教學范圍，才能夠最大化地提升混合式英語教學的實際意義，真正促進教學質量的提升，為學生的成長和發(fā)展奠定堅實的基礎。
(二)優(yōu)化課件制作體系，突出合作互動功能除混合式教學方法的應用外，英語教學課件的制作也直接影響著最終教學成效。為突出人工智能技術的教學優(yōu)勢，在后期英語混合式教學課件的制作中，可進一步強調學習過程中的合作與互動，通過留置更大的交互空間來激發(fā)個體的主觀能動性，從而達到強化訓練效果的目的。一方面，高?？山M建精于網(wǎng)課制作的教師隊伍，在分析人工智能教學數(shù)據(jù)、總結以往經(jīng)驗的基礎上，盡可能地豐富素材、去粗取精，使學生在線上學習中獲得更優(yōu)體驗;積極打造線上精品網(wǎng)課，帶給學生專業(yè)化的網(wǎng)絡課程內容，使之可以從中收獲知識的積累和能力的提升，此外還可以將精品網(wǎng)課作為范本在其他高校進行推廣，這既可以進行課程推廣還能夠實現(xiàn)學術交流，以此來更好地強化課件制作效果;另一方面，在線下課件的制作中，更多地增加由學生作為主導的實踐板塊，如互動對話環(huán)節(jié)、實時翻譯環(huán)節(jié)等，從根源上提高學生在混合式課堂中的參與度[10]?？偠灾?，在人工智能背景下，積極開展英語混合式教學，必須要以優(yōu)質課件制作體系為先導，以課件優(yōu)勢來促進學生對于知識的吸收，這樣有助于最大化發(fā)揮混合式英語教學的意義，強化教學實效性。
(三)重建教學評價制度，設置多元考核指標在混合式教學模式踐行基礎上，可通過重建教學評價制度、設置多元化考核指標來進一步倒逼教學質量的提升。例如，除了平時表現(xiàn)，期末考試成績作為基礎考核以外，可另外增加線上教學評價板塊，即將學生在線資源學習情況、線上線下課堂活躍度以及師生互動情況等都納入評價考核范圍。借助人工智能技術及網(wǎng)絡平臺，將學生的學習情況細化為多個考核內容，如聽、說、讀、寫能力的構建情況等，從而保證考核結果更加公正、有效，能夠真實反映學生的學習情況以及英語應用水平，并幫助學生完成針對性改進。此外，為了進一步延伸教學評價效果，可以通過線上師生互評、學生互評、小組評價、學生自我評價等方式來實施多元化評價，這樣通過多維度、多元化的混合式評價，有助于實現(xiàn)最真實、最客觀、最全面的教學評價，能夠全面衡量教學質量和教學效果，以便于為后續(xù)的教學改進創(chuàng)造基礎。
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作者：王欣 單位：陜西警官職業(yè)學院
機器人論文題目篇一
摘要：本文首先概括了測量機器人的發(fā)展歷史和特點，結合實際工程實踐，對測量機器人實際應用進行了較深入詳細的論述，最后測量機器人的發(fā)展方向進行了展望。
關鍵字：測量機器人;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
1引言
隨著我國各項建設的快速發(fā)展，各種大型工程項目的建設和大型工程建筑物越來越多,因此，對大型工程建筑物進行變形和穩(wěn)定性監(jiān)測就愈加重要，有關變形監(jiān)測的方法隨著新儀器、新技術的出現(xiàn)而不斷發(fā)展。測量機器人(measurementrobot，或稱測地機器人，georobot)就是一種能代替人進行自動搜索、跟蹤、辨識和精確照準目標并獲取角度、距離、三維坐標以及影像等信息的智能型電子全站儀，它可以連續(xù)跟蹤目標測量，或按照已經(jīng)設定的程序自動重復測量多個目標可以實現(xiàn)測量的全自動化、智能化。尤其在小尺度局部坐標測量當中，測量精度高、靈活機動、快速便捷、無接觸等方面，有著其它測量技術不可比擬的優(yōu)勢。本文概要介紹測量機器人發(fā)展和應用。
2測量機器人發(fā)展
測量機器人是在電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀的基礎上發(fā)展而來的，其研究與發(fā)展大致可以分為三個階段：
20世紀70年代中期到80年代中期，電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀已走向成熟，并得到迅速推廣和應用，但存在生產(chǎn)成本高、勞動強度大、非自動化等缺點。為提高生產(chǎn)效率，一些研究機構和廠家進行了大量的研究和實驗，1983年，教授領導的課題組成功研制出由視覺經(jīng)緯儀改制而成的組合式測量機器人，用于煤礦的邊坡監(jiān)測，可同時自動檢測幾百個變形目標點，但其集成度不高，精度較低。
20世紀80年代中期到90年代中期是測量機器人的逐步發(fā)展期，leica公司推出了多種系列測量機器人，它除集成了電子經(jīng)緯儀、步進馬達、紅外測距儀、ccd傳感器、微處理器和存儲器以外，最主要的是采用了自動目標識別技術，實現(xiàn)了普通棱鏡的長距離的自動識別與精確照準，使測量機器人迅速從室內的工業(yè)測量走向了野外工程測量。
20世紀90年代以來則是測量機器人全面應用與發(fā)展的年代。測量機器人配套了測量軟件系統(tǒng)，并可提供全面的二次開發(fā)工具和方法，基于測量機器人的各種應用與開發(fā)在世界范圍內得到了迅速的發(fā)展和推廣。
3測量機器人的特點
測量機器人具有無人值守，全自動(定時或連續(xù))長期監(jiān)測，監(jiān)測精度高，時處理，可靠性高等特點。測量機器人主要計算機與全站儀的通訊模塊、學習測量模塊、自動測量模塊和成果輸出模塊等幾部分構成。計算機與全站儀的通訊模塊是實現(xiàn)測量自動化的一個最基本的功能模塊，它的主要功能是解決計算機與全站儀之間的雙向數(shù)據(jù)通訊，人工操作計算機來向儀器發(fā)出指令，儀器執(zhí)行相應的操作后返回給計算機一些相應的信息，從而來完成整個通訊過程。學習測量模塊使測量機器人根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，使其具有記憶的功能，將測量原始數(shù)據(jù)存儲，并在以后的自動測量中調用數(shù)據(jù)來進行自動化的重復觀測，得到不同時刻觀測點的三維坐標信息，該模塊為以后的自動測量模塊提供了基礎數(shù)據(jù)。自動測量模塊功能主要是根據(jù)用戶的設定，根據(jù)學習測量的數(shù)據(jù)，定時對特定點位進行自動觀測，自動存儲測量成果，包括原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過差分改正后的數(shù)據(jù)，從而得到不同變形點位的變形數(shù)據(jù)，經(jīng)過多期觀測值的累積同首期觀測值之間的比較差值就可以得到不同點在不同周期下的變形趨勢。成果輸出模塊可以提供變形量報表、不同周期的變形量趨勢圖等資料，使得變形成果資料更加生動和能夠滿足不同用戶的需求。
4測量機器人的應用
利用測量機器人自動跟蹤目標、時時測量的特點，在測繪工程和工業(yè)測量中等均有重要應用。
邊坡(包括自然邊坡和人工邊坡)因受地質產(chǎn)狀、巖性、地質構造、水、人工擾動和地震等因素的綜合影響，造成邊坡失穩(wěn)，從而產(chǎn)生滑坡、崩坍、變形失穩(wěn)、泥石流、塌陷等地質災害，這些地質災害是目前安全生產(chǎn)的最大隱患，目前廣東、四川等一些雨水較多的省份已經(jīng)利用測量機器人成功對邊坡進行有效和精確的變形監(jiān)測。
在道路路基施工和路面施工中，利用測量機器人時時跟蹤測量的優(yōu)勢，可以隨時得到施工點的平面位置和施工標高，而知道該點的設計標高，就可以得到該點處的填挖高度，從而使道路施工的動態(tài)控制成為可能。大大提高施工效率和精度，減輕測?咳嗽鋇睦投慷齲?實現(xiàn)了道路測量與施工的自動化、一體化、程序化。
測量機器人己經(jīng)成為大跨度橋梁施工過程中進行施工監(jiān)測和控制的主要工具。在大跨度橋梁結構施工過程中，由于橋梁結構的空間位置隨施工進展不斷發(fā)生變化，要經(jīng)歷一個漫長和多次的體系轉換過程，若同時考慮到施工過程中結構自重、施工荷載以及混凝土材料的收縮、徐變、材質特性的不穩(wěn)定性和周圍環(huán)境溫度變換等因素的影響，使得施工過程中橋梁結構各個施工階段的變形不斷發(fā)生變化，這些因素均將在不同程度上影響成橋目標的實現(xiàn)，并可能導致橋梁合攏困難、成橋線形與設計要求不符等問題。所以在其施工階段就需要對橋梁施工過程進行監(jiān)控，除保證施工質量和安全外，同時也為橋梁的長期健康監(jiān)測與運營階段的維護管理留下寶貴的參數(shù)資料。
在地鐵隧道變形監(jiān)測中，通過自動化測量機器人監(jiān)測設備系統(tǒng)，把在外力作用下地鐵隧道變化數(shù)據(jù)傳送至控制器或儀器內，通過處理軟件，計算斷面收斂量，再通過互聯(lián)網(wǎng)及遠程通訊系統(tǒng)，使有關各方隨時掌握地鐵隧道收斂情況和規(guī)律，可有效保障地鐵的安全運行。
跨斷層連續(xù)變形監(jiān)測，斷層形變與地震的孕育過程直接相管，用本系統(tǒng)作跨斷層高精度測距和變形監(jiān)測可望作為短臨地震預報的一種新的研究和預報手段，為防震減災作出貢獻。測量機器人的多目標、高精度、、全自動、實時數(shù)據(jù)處理、自動報警等全部優(yōu)異性能,在這里可以得到充分的發(fā)揮，再與其他短臨預報手段配合，有可能取得積極成果。
測量機器人系統(tǒng)也可廣泛應用于航空、航天、汽車、造船等部門的工業(yè)測量和變形觀測。如在容量計量領域，可用于船舶液艙或其它大容量量器的內部三維坐標點的自動測量與數(shù)據(jù)處理。
5、國內測量機器人應用現(xiàn)狀
我國國內測量機器人的引進方面與國際幾乎同步，但由于經(jīng)濟和缺乏前期研究等方面的原因，其工程應用略落后于國外，隨著國內經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及大規(guī)模工程建設的需要，國內購買測量機器人的單位日益增多，但其應用狀況和使用效果有待改善。主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
1、測量機器人國外配套軟件價格較高，且不符合中國國家規(guī)范或行業(yè)作業(yè)標準，很多單位僅購買測量機器人，沒有購買相應軟件，測量機器人不能發(fā)揮最大優(yōu)勢。因此研究開發(fā)符合中國國情的測量機器人通用系列化自主軟件是目前國內的迫切需要，有較廣闊的應用前景和發(fā)展空間。
2、雖然測量機器人工程應用日益廣泛，應用領域也在不斷擴展，但由于測量機器人的出現(xiàn)時間較短，我國現(xiàn)行的國家規(guī)范或行業(yè)標準中相關測量機器人應用的參照條款較少或比較落后。因此對測量機器人自動化測量的作業(yè)方法、流程、質量控制、成果管理、精度分析等方面要進行系統(tǒng)性的研究，并得出有益的結論，設立規(guī)范或標準，對工程生產(chǎn)有重要的指導意義。
6、測量機器人發(fā)展趨勢
測量機器人自進入全面應用與發(fā)展期以來，其應用研究已比較深入和成熟，但各科研機構和廠家對測量機器人的基礎研究并沒有停止，生產(chǎn)廠家對測量機器人產(chǎn)品也在不斷進行革新和改進。展望21世紀，測量機器人將在以下方面得到顯著發(fā)展。
測量機器人將作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面得到進一步發(fā)展，其應用范圍將進一步擴大，影像、圖形和數(shù)據(jù)處理方面的能力進一步增強。未來的測量機器人不需要合作目標，將可根據(jù)物體的特征點、紋理、輪廓線，用影像處理的方法進行自動識別、匹配和照準目標，采用空間前方交匯的原理獲取物體的三維坐標及形狀。測量機器人將與gps、gis技術集成，成為快速獲取被測物體信息的重要儀器。多傳感器集成系統(tǒng)及混合測量系統(tǒng)的應用范圍將進一步擴大，可望在大區(qū)域范圍內進行無控制網(wǎng)的各種測量工作。
7結束語
測量機器人技術是近年來發(fā)展起來的自動化測量技術,在各種工程監(jiān)測、地震、地災等方面具有高效、快速、省時省力等諸多優(yōu)勢,是測繪行業(yè)發(fā)展的一個熱點方向。再加之具有完備的數(shù)據(jù)處理軟件功能,經(jīng)實踐證明,測量機器人的發(fā)展和應用前景是非常廣闊的。
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機器人論文題目篇二
人工智能(artificial intelligence),英文縮寫為ai，也稱機器智能?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年的dartmouth學會上提出的。它是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、心理學、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學科。從計算機應用系統(tǒng)的角度出發(fā)，人工智能是研究如何制造智能機器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學。
人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,并生產(chǎn)出一種新的能與人類智能相似的方式做出反應的智能機器。人工智能的發(fā)展史是和計算機科學與技術的發(fā)展史聯(lián)系在一起的，目前能夠用來研究人工智能的主要物質手段以及能夠實現(xiàn)人工智能技術的機器就是計算機,人工智能在21世紀必將為發(fā)展國民經(jīng)濟和改善人類生活做出更大的貢獻。
事物的發(fā)展都是曲折的，人工智能的發(fā)展也是如此。人工智能的發(fā)展歷程大致可以劃分為以下五個階段：
第一階段:20世紀50年代，人工智能的興起和冷落。人工智能概念在1956年首次提出后，相繼出現(xiàn)了一批顯著的成果，如機器定理證明、跳棋程序、通用問題s求解程序、lisp表處理語言等。但是由于消解法推理能力有限以及機器翻譯等的失敗，使人工智能走入了低谷。這一階段的特點是重視問題求解的方法，而忽視了知識的重要性。
第二階段:60年代末到70年代，專家系統(tǒng)出現(xiàn)，使人工智能研究出現(xiàn)新高潮。dendral化學質譜分析系統(tǒng)、mycin疾病診斷和治療系統(tǒng)、prospectior探礦系統(tǒng)、hearsay-ii語音理解系統(tǒng)等專家系統(tǒng)的研究和開發(fā)，將人工智能引向了實用化。并且，1969年成立了國際人工智能聯(lián)合會議(international joint conferences onartificial intelligence 即ijcai)。
第三階段:80年代，隨著第五代計算機的研制，人工智能得到了飛速的發(fā)展。日本在1982年開始了“第五代計算機研制計劃”，即“知識信息處理計算機系統(tǒng)kips”，其目的是使邏輯推理達到數(shù)值運算那么快。雖然此計劃最終失敗，但它的開展形成了一股研究人工智能的熱潮。
第四階段:80年代末，神經(jīng)網(wǎng)絡飛速發(fā)展,。1987年，美國召開第一次神經(jīng)網(wǎng)絡國際會議，宣告了這一新學科的誕生。此后，各國在神經(jīng)網(wǎng)絡方面的投資逐漸增加，神經(jīng)網(wǎng)絡迅速發(fā)展起來。
第五階段:90年代，人工智能出現(xiàn)新的研究高潮。由于網(wǎng)絡技術特別是國際互連網(wǎng)技術的發(fā)展，人工智能開始由單個智能主體研究轉向基于網(wǎng)絡環(huán)境下的分布式人工智能研究。不僅研究基于同一目標的分布式問題求解，而且研究多個智能主體的多目標問題求解，將人工智能更面向實用。另外，由于hopfield多層神經(jīng)網(wǎng)絡模型的提出，使人工神經(jīng)網(wǎng)絡研究與應用出現(xiàn)了欣欣向榮的景象。
1、人工智能在管理系統(tǒng)中的應用
人工智能應用于企業(yè)管理的意義主要不在于提高效率,而是用計算機實現(xiàn)人們非常需要做,但工業(yè)工程信息技術是靠人工卻做不了或是很難做到的事情。把人工智能應用于企業(yè)管理中,以數(shù)據(jù)管理和處理為中心,圍繞企業(yè)的核心業(yè)務和主導流程建立若干個主題數(shù)據(jù)庫,而所有的應用系統(tǒng)應該圍繞主題數(shù)據(jù)庫來建立和運行。也就是說，將企業(yè)各部門的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一集成管理,搭建人工智能的應用平臺,使之成為企業(yè)管理與決策中的關鍵因子，這些正體現(xiàn)了人工智能在企業(yè)管理中的巨大價值。
2、人工智能在工程領域中的應用
人工智能在地質勘探、石油化工等工程領域也發(fā)揮著非常重要的作用。早在1978年，美國斯坦福國際研究所就研發(fā)制成礦藏勘探和評價專家系統(tǒng)“prospector”,該系統(tǒng)用于勘探評價、區(qū)域資源估值和鉆井井位選擇等,是工程領域的首個人工智能專家系統(tǒng),其發(fā)現(xiàn)了一個鉬礦沉積,價值超過1億美元。
3、人工智能在技術研究中的應用
人工智能在電子技術領域的應用可謂由來已久。隨著網(wǎng)絡的迅速發(fā)展,網(wǎng)絡技術的安全已經(jīng)成了人們關心的重點,因此必須在傳統(tǒng)技術的基礎上進行網(wǎng)絡安全技術的改進和變更,大力發(fā)展數(shù)據(jù)挖掘技術、人工免疫技術等高效的ai技術,開發(fā)更高級的ai通用與專用語言和應用環(huán)境以及開發(fā)專用機器,而人工智能技術則為其提供了一定的可能。
人工智能的近期研究目標在于建造智能計算機，用以代替人類去從事各種復雜的腦力勞動。正是根據(jù)這一近期研究目標，人們才把人工智能理解為計算機科學的一個分支。當然，人工智能還有它的遠期研究目標，即探究人類智能和機器智能的基本原理，研究用自動機(automata)模擬人類的思維過程和智能行為。這個長期目標遠遠超出計算機科學的范疇，幾乎涉及自然科學和社會科學的所有學科。如今，人工智能已經(jīng)進入了21世紀，其必將為發(fā)展國民經(jīng)濟和改善人類生活做出更大的貢獻。但是，從人工智能目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其研究也存在一定的問題，這些主要表現(xiàn)在以下三個方面：
1、宏觀與微觀隔離
一方面是 哲學、認知科學、思維科學和 心理學等學科所研究的智能層次太高、太抽象;另一方面是人工智能邏輯符號、神經(jīng) 網(wǎng)絡和行為主義所研究的智能層次太低。這兩方面之間相距太遠，中間還有許多層次尚待研究，目前還無法把宏觀與微觀有機地結合起來和相互滲透。
2、全局與局部割裂
人工智能是腦系統(tǒng)的整體效應，有著豐富的層次和多個側面。但是，符號主義只抓住人腦的抽象思維特性;連接主義只模仿人的形象思維特性;行為主義則著眼于人類智能行為特性及其進化過程。這就導致了三者之間存在著明顯的局限性。因此，必須從多層次、多因素、多維和全局觀點來研究人工智能，才能克服上述局限。
3、理論與實際脫節(jié)
大腦的實際 工作，在宏觀上已知道不少;但是智能的千姿百態(tài)，變幻莫測，復雜的難以理出頭緒。在微觀上，我們對大腦的工作機制知之甚少，似是而非，這也使我們難以找出規(guī)律。在這種背景下提出的各種人工智能理論，只 是部分人的主觀猜想，能在某些方面表現(xiàn)出“智能”就已經(jīng)算是相當?shù)某晒Α?BR> 人工智能一直處于 計算機技術的前沿，其研究的理論和發(fā)現(xiàn)在很大程度上將決定計算機技術的 發(fā)展方向。人工智能研究與 應用雖取得了不少成果，但離全面推廣應用還有很大的距離，還有許多問題有待解決，且需要多學科的研究專家共同合作。因此，要想從根本上了解人腦的結構和功能，完成人工智能的研究任務，就必須去尋找和建立更新的人工智能框架和理論體系，進而為人工智能的進一步發(fā)展奠定堅實的理論基礎。我們堅信在不久的將來，人工智能技術的應用與發(fā)展必將會給人們的生活、工作和 教育等帶來更大的影響。
機器人論文題目篇三
【摘要】文章介紹了機器人的定義，闡述了智能機器人研究領域的關鍵技術，最后展望了智能機器人今后的發(fā)展趨勢。
【關鍵詞】智能機器人;信息融合;智能控制
自機器人問世以來，人們就很難對機器人下一個準確的定義，歐美國家認為機器人應該是“由計算機控制的通過編程具有可以變更的多功能的自動機械”;日本學者認為“機器人就是任何高級的自動機械”，我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器?！蹦壳皣H上對機器人的概念已經(jīng)漸趨一致，聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會(ria：robotinstituteofamerica)于1979年給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”概括說來，機器人是靠自身動和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。
隨著社會發(fā)展的需要和機器人應用領域的擴大，人們對智能機器人的要求也越來越高。智能機器人所處的環(huán)境往往是未知的、難以預測的，在研究這類機器人的過程中，主要涉及到以下關鍵技術：
(1)多傳感器信息融合。多傳感器信息融合技術是近年來十分熱門的研究課題，它與控制理論、信號處理、人工智能、概率和統(tǒng)計相結合，為機器人在各種復雜、動態(tài)、不確定和未知的環(huán)境中執(zhí)行任務提供了一種技術解決途徑。機器人所用的傳感器有很多種，根據(jù)不同用途分為內部測量傳感器和外部測量傳感器兩大類。內部測量傳感器用來檢測機器人組成部件的內部狀態(tài)，包括：特定位置、角度傳感器;任意位置、角度傳感器;速度、角度傳感器;加速度傳感器;傾斜角傳感器;方位角傳感器等。外部傳感器包括：視覺(測量、認識傳感器)、觸覺(接觸、壓覺、滑動覺傳感器)、力覺(力、力矩傳感器)、接近覺(接近覺、距離傳感器)以及角度傳感器(傾斜、方向、姿式傳感器)。多傳感器信息融合就是指綜合來自多個傳感器的感知數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生更可靠、更準確或更全面的信息。經(jīng)過融合的多傳感器系統(tǒng)能夠更加完善、精確地反映檢測對象的特性，消除信息的不確定性，提高信息的可靠性。融合后的多傳感器信息具有以下特性：冗余性、互補性、實時性和低成本性。目前多傳感器信息融合方法主要有貝葉斯估計、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡、小波變換等。
(2)導航與定位。在機器人系統(tǒng)中，自主導航是一項核心技術，是機器人研究領域的重點和難點問題。導航的基本任務有3點：一是基于環(huán)境理解的全局定位：通過環(huán)境中景物的理解，識別人為路標或具體的實物，以完成對機器人的定位，為路徑規(guī)劃提供素材;二是目標識別和障礙物檢測：實時對障礙物或特定目標進行檢測和識別，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性;三是安全保護：能對機器人工作環(huán)境中出現(xiàn)的障礙和移動物體作出分析并避免對機器人造成的損傷。機器人有多種導航方式，根據(jù)環(huán)境信息的完整程度、導航指示信號類型等因素的不同，可以分為基于地圖的導航、基于創(chuàng)建地圖的導航和無地圖的導航3類。根據(jù)導航采用的硬件的不同，可將導航系統(tǒng)分為視覺導航和非視覺傳感器組合導航。視覺導航是利用攝像頭進行環(huán)境探測和辨識，以獲取場景中絕大部分信息。目前視覺導航信息處理的內容主要包括：視覺信息的壓縮和濾波、路面檢測和障礙物檢測、環(huán)境特定標志的識別、三維信息感知與處理。非視覺傳感器導航是指采用多種傳感器共同工作，如探針式、電容式、電感式、力學傳感器、雷達傳感器、光電傳感器等，用來探測環(huán)境，對機器人的位置、姿態(tài)、速度和系統(tǒng)內部狀態(tài)等進行監(jiān)控，感知機器人所處工作環(huán)境的靜態(tài)和動態(tài)信息，使得機器人相應的工作順序和操作內容能自然地適應工作環(huán)境的變化，有效地獲取內外部信息。
(3)路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃技術是機器人研究領域的一個重要分支。最優(yōu)路徑規(guī)劃就是依據(jù)某個或某些優(yōu)化準則(如工作代價最小、行走路線最短、行走時間最短等)，在機器人工作空間中找到一條從起始狀態(tài)到目標狀態(tài)、可以避開障礙物的最優(yōu)路徑。路徑規(guī)劃方法大致可以分為傳統(tǒng)方法和智能方法兩種。傳統(tǒng)路徑規(guī)劃方法主要有以下幾種：自由空間法、圖搜索法、柵格解耦法、人工勢場法。大部分機器人路徑規(guī)劃中的全局規(guī)劃都是基于上述幾種方法進行的，但這些方法在路徑搜索效率及路徑優(yōu)化方面有待于進一步改善。人工勢場法是傳統(tǒng)算法中較成熟且高效的規(guī)劃方法，它通過環(huán)境勢場模型進行路徑規(guī)劃，但是沒有考察路徑是否最優(yōu)。智能路徑規(guī)劃方法是將遺傳算法、模糊邏輯以及神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能方法應用到路徑規(guī)劃中，來提高機器人路徑規(guī)劃的避障精度，加快規(guī)劃速度，滿足實際應用的需要。其中應用較多的算法主要有模糊方法、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、q學習及混合算法等，這些方法在障礙物環(huán)境已知或未知情況下均已取得一定的研究成果。
(4)機器人視覺。視覺系統(tǒng)是自主機器人的重要組成部分，一般由攝像機、圖像采集卡和計算機組成。機器人視覺系統(tǒng)的工作包括圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出和顯示，核心任務是特征提取、圖像分割和圖像辨識。而如何精確高效的處理視覺信息是視覺系統(tǒng)的關鍵問題。目前視覺信息處理逐步細化，包括視覺信息的壓縮和濾波、環(huán)境和障礙物檢測、特定環(huán)境標志的識別、三維信息感知與處理等。其中環(huán)境和障礙物檢測是視覺信息處理中最重要、也是最困難的過程。機器人視覺是其智能化最重要的標志之一，對機器人智能及控制都具有非常重要的意義。目前國內外都在大力研究，并且已經(jīng)有一些系統(tǒng)投入使用。
(5)智能控制。隨著機器人技術的發(fā)展，對于無法精確解析建模的物理對象以及信息不足的病態(tài)過程，傳統(tǒng)控制理論暴露出缺點，近年來許多學者提出了各種不同的機器人智能控制系統(tǒng)。機器人的智能控制方法有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、智能控制技術的融合(模糊控制和變結構控制的融合;神經(jīng)網(wǎng)絡和變結構控制的融合;模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制的融合;智能融合技術還包括基于遺傳算法的模糊控制方法)等。近幾年，機器人智能控制在理論和應用方面都有較大的進展。在模糊控制方面，y等人論證了模糊系統(tǒng)的逼近特性，首次將模糊理論用于一臺實際機器人。模糊系統(tǒng)在機器人的建模控制、對柔性臂的控制、模糊補償控制以及移動機器人路徑規(guī)劃等各個領域都得到了廣泛的應用。在機器人神經(jīng)網(wǎng)絡控制方面，cmca(cere-bellamodelcontrollerarticulation)應用較早的一種控制方法，其最大特點是實時性強，尤其適用于多自由度操作臂的控制。
(6)人機接口技術。智能機器人的研究目標并不是完全取代人，復雜的智能機器人系統(tǒng)僅僅依靠計算機來控制目前是有一定困難的，即使可以做到，也由于缺乏對環(huán)境的適應能力而并不實用。智能機器人系統(tǒng)還不能完全排斥人的作用，而是需要借助人機協(xié)調來實現(xiàn)系統(tǒng)控制。因此，設計良好的人機接口就成為智能機器人研究的重點問題之一。人機接口技術是研究如何使人方便自然地與計算機交流。為了實現(xiàn)這一目標，除了最基本的要求機器人控制器有1個友好的、靈活方便的人機界面之外，還要求計算機能夠看懂文字、聽懂語言、說話表達，甚至能夠進行不同語言之間的翻譯，而這些功能的實現(xiàn)又依賴于知識表示方法的研究。因此，研究人機接口技術既有巨大的應用價值，又有基礎理論意義。目前，人機接口技術已經(jīng)取得了顯著成果，文字識別、語音合成與識別、圖像識別與處理、機器翻譯等技術已經(jīng)開始實用化。另外，人機接口裝置和交互技術、監(jiān)控技術、遠程操作技術、通訊技術等也是人機接口技術的重要組成部分，其中遠程操作技術是一個重要的研究方向。
機器人是自動化領域的主題之一，人們幾十年來對機器人的開發(fā)和研究，使機器人技術取得了巨大的進步。隨著人工智能、智能控制和計算機技術的發(fā)展，機器人的應用領域必將不斷擴大，性能不斷提高，在未來的生產(chǎn)、生活、科研當中會發(fā)揮更重要的作用。
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機器人論文題目篇四
[摘要]隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,世界各國都認識到,培養(yǎng)機器人設計與操作人才的重要性。因此,紛紛出臺政策加強對中小學生的機器人教育?？萍拣^作為重要的校外教育機構,也有必要在此領域發(fā)揮自己的作用。通過分析認為,科技館的機器人教育應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高,提出在建構主義教育理論的指導下,以項目學習的模式,開展機器人俱樂部、夏令營及機器人比賽等形式的中小學生機器人教育。
[關鍵詞]科技館中小學機器人教育建構主義項目學習
自上世紀50年代以來,隨著人工智能技術的迅速發(fā)展,機器人產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。雖然其初衷是為工業(yè)、農業(yè)、國防等領域服務,但隨著技術的進步及社會需求的發(fā)展,它已對普通公眾的生活產(chǎn)生了潛移默化的影響,在醫(yī)療、教育、娛樂、交通等領域都能看到機器人“身影”,這也使人們愈來愈認識到,培養(yǎng)機器人設計與操作人才對機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。因此,目前很多中小學校和校外機構都開設了機器人教育及培訓課程,這對機器人人才儲備而言具有重大意義。而作為校外教育不可或缺的一個環(huán)節(jié),科技館在中小學機器人教育體系中理應占據(jù)一席之地,發(fā)揮出自己的作用。那么,如何發(fā)揮呢?筆者認為,應在明確機器人教育的概念、厘清其發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,結合科學教育理論,確定合適的教育模式并加以實施。
一、機器人教育的概念
1920年,當捷克斯洛伐克作家卡雷爾?恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中創(chuàng)造出“機器人(robot)”這個詞的時候,他肯定沒料到在近一個世紀之后,其小說中讓機器人代替人類勞動的情節(jié)已經(jīng)變成了現(xiàn)實,并且它們還對公眾生活產(chǎn)生了巨大的影響。
伴隨著“機器人”這個詞的誕生,社會各界一直對它的定義爭論不已,但是一般說來,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標準化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義:“一種可編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！?BR> 那么,什么是“機器人教育”呢?根據(jù)目前被廣泛采用的彭紹東教授的定義,“機器人教育”就是學習、利用機器人,優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。
彭教授根據(jù)機器人在教學中扮演的角色,把機器人教育分為五大類:
(1)機器人學科教學(robotsubjectinstruction,簡稱rsi);
(2)機器人輔助教學(robot―assistedinstruction,簡稱rai);
(3)機器人管理教學(robot――managedinstruction,簡稱rmi);
(4)機器人代理(師生)事務(robot―representedroutine,簡稱rrr);
(5)機器人主持教學(robot――directedinstruction,簡稱rdi)。
國內外目前所開展的主要是前兩個類型,即機器人學科教學(rsi)和機器人輔助教學(rai)。前者是指以機器人為對象進行學習,學習的內容是“機器人學科”;而后者指的是以機器人為工具進行學習,學習的內容是“自然科學的各個學科”。由于國內外情況的差異,我國中小學目前所開展的機器人教育以“機器人學科教學”為主,而國外則兩種教育類型發(fā)展較為平均,并無特殊偏重。
二、國內外中小學機器人教育的現(xiàn)狀
在一些發(fā)達國家,機器人教育已經(jīng)成為中小學教育的熱點。在美國,一般通過機器人技術課程、機器人輔助教學課程、課外活動及機器人主題夏令營等定期活動來對中小學生進行機器人教育。比如,美國加利福尼亞州高中工程與技術聯(lián)盟在為高中生開設的工程與技術選修課程中,提供了robotics課程,主要介紹機器人技術歷史,基礎,術語,微控制,傳感器,程序控制等方面的知識;美國國家自然基金支持的項目“k―12教育中的機器人技術”,目的是幫助k―12教師以及其他教育者開發(fā)或改進以機器人作為一種工具,來教授stem的課程和開發(fā)機器人技術課程;印地安那州的purdue大學與lafayette學校合作,在5至8年級學生課外活動中開展的robotics項目;carnegiemellon大學提供的針對高中生的robocamp暑期機器人
計劃
,通過八星期的課程,使學生懂得一些基本的與機器人有關的電子,機械和計算機科學知識。
在日本,其機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超過了歐美各國,這與他們對機器人教育的高度重視密不可分。他們不光在各個大學設立了機器人研究專業(yè),并且在中小學的教學大綱中也加進了機器人課程。每年定期舉辦針對不同層次學生的機器人設計和制作大賽,各個學校也會在假期舉辦機器人研習營,從而形成了一個多角度、全覆蓋的機器人教育體系。
此外,英國、俄羅斯、巴西、新加坡等國也早已出臺了多項措施推進本國的中小學機器人教育發(fā)展。
而我國的中小學機器人教育則起步較晚,且覆蓋面較小。2000年,北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中,在國內率先開展了中小學機器人課程教學。2001年,上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以“校本課程”的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年,哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學,在哈爾濱師大附小、60中、省實驗中學等41所學校開設了“人工智能與機器人”課程,用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。
除了這些進行正規(guī)課堂教學的學校外,有些中小學則采用興趣班、培訓班的形式開展機器人教育。
慶幸的是,我國政府已經(jīng)意識到中小學機器人教育的重要性,并在“課標”中有所體現(xiàn)。如教育部在2003年4月正式頒布的《普通高中技術課程(實驗)標準》中,首次在“通用技術”科目中設立了“簡易機器人制作”模塊,它是基于計算機技術的學習的平臺、將機械傳動與單片機的應用有機組合的一個選修課程模塊?，F(xiàn)在,新的高中課程標準在“信息技術”科目中也已設立了“人工智能初步”選修模塊,這是我國高中階段開展人工智能教育邁出的第一步。
不過值得注意的是,在我國中小學機器人教育體系中,科技館所占比例幾可忽略。我們認為作為青少年科普的重要陣地,科技館理應在中小學機器人教育中發(fā)揮更大的作用。
三、科技館與中小學機器人教育
1.科技館在中小學機器人教育中的定位
作為校外科普機構,科技館不可能將完成“課標”為己任,而是應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高。就中國的情況而言,我們認為,補充的內容應該是校內教育極少涉及的機器人輔助教學(rai),而提高的內容是校內教育已有一定基礎的機器人學科教學(rsi)。
2.科技館在中小學機器人教育中可采用的指導理論
在杜威“做中學”、皮亞杰的“發(fā)生認識論”以及維果斯基“心理發(fā)展的文化歷史學說”基礎上發(fā)展起來的建構主義教育理論(本文的討論范圍不包括激進的建構主義〈radicalconstructionism〉),近年來已經(jīng)在科學教育領域中產(chǎn)生了巨大影響。
建構主義認為,世界是客觀存在的,但世界的意義卻是由人建構的。它強調知識的動態(tài)發(fā)展性,并認為知識不是通過教師傳授得到的,而是學習者在一定的情境(即社會文化背景下),借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定的情境(即社會文化背景下),借助其他人的幫助(即通過人際間的協(xié)作活動)而實現(xiàn)的意義建構過程,因此建構主義學習理論認為“情境”、“協(xié)作”、“交流”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素。
在學習過程中,學習者處于中心地位,是信息加工的主體,要主動對意義進行建構;而教師則是意義建構的幫助者,而非知識的灌輸者。故在此理念下,整個學習過程中,學生要充分發(fā)揮自己的主動性,使用探究的方式,以自己已有的知識和經(jīng)驗為基礎,努力構建屬于自己的新知識;他們需要主動搜集、分析相關信息、資料,并對要學習的問題提出假設并加以驗證。而教師的任務則是激發(fā)學生的學習興趣,創(chuàng)設符合學習內容的情境,提示新舊知識之間聯(lián)系,引導學生之間的協(xié)作、對話,從而幫助學生完成新知識的構建。
建構主義教育理論與科技館教育的教育特點非常契合。因為“科技館教育的本質特點在于它模擬再現(xiàn)了科研和生產(chǎn)活動的實踐過程,并且不是簡單地模擬再現(xiàn),而是以學習為目的、經(jīng)過改造的模擬再現(xiàn),創(chuàng)造了引導觀眾進入探索與發(fā)現(xiàn)科學過程的條件?？萍拣^提供的‘從實踐中學習’的途徑不僅成為它與其他教育、傳播機構及傳統(tǒng)博物館的最大區(qū)別,而且是科技館生存與發(fā)展的價值所在?！币簿褪钦f,科技館的教育需要創(chuàng)設學習情境,引導觀眾自己進行意義建構,并且在此過程中,可能伴有觀眾與科技館員工或觀眾之間的交流,這恰恰正是一個完整的建構主義者所提倡的教育過程。
3.科技館在中小學機器人教育中可采用的模式
1918年,著名教育學家克伯屈(williamheardkilpatrick)在他名為《項目(設計)教學法:在教育過程中有目的活動的應用》的文章中,首次提出了“項目學習(project-basedlearning)”的概念,用以說明有目的的設計行為對教育的重要性及其在教育過程中的應用。它讓“學生自己
計劃
、運用已有的知識經(jīng)驗,通過自己的操作,在具體的情境中解決實際問題”。它是“一套能使教師指導兒童對真實世界進行深入研究的課程活動,它在真實世界中讓學生借助多種資源開展探究活動,并在一定時間內解決一系列相互關聯(lián)著的問題的一種新型的探究性的學習,具體表現(xiàn)為構想、驗證、完善、制造出某種東西,它可以是有形的由學生制作的物體,如書、劇本或一項發(fā)明等?！?0世紀二三十年代,項目教學法已經(jīng)在美國一些學校的低年級中得到了運用,到20世紀八九十年代,則在廣大中小學中得到了普遍推廣。
我們認為,項目學習法正是在科技館中進行機器人教育所可以采用的模式。不論是機器人學科教學(rsi),還是機器人輔助教學(rai),都可以項目學習的模式開展。而可采用的活動形式有機器人俱樂部、夏令營、機器人比賽等。
選定項目后,就需要組織學生對主題的探究活動。這一階段一般都以學習小組或團隊的形式進行。學生首先要對項目的主題進行調查、討論,提出解決問題的假設;然后收集相關信息,對它們進行處理和分析,再驗證或推翻之前的假設,最終得出問題的解決方案。在整個探究過程中,為有利于學生自我知識的建構,應對他們的一切探索和決定都持鼓勵態(tài)度,而毋須規(guī)定出唯一正確的答案。
四、結論
科技館作為重要的校外教育機構,也有必要在此領域發(fā)揮自己的作用。本文通過分析認為,科技館的機器人教育應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高,補充的內容應該是校內教育極少涉及的機器人輔助教學(rai),而提高的內容是校內教育已有一定基礎的機器人學科教學(rsi)。具體應在建構主義教育理論的指導下,以項目學習的模式,開展機器人俱樂部、夏令營及機器人比賽等形式的中小學生機器人教育。
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機器人論文題目篇五
[摘要]經(jīng)濟全球化形勢下，英語教學需求增長，尤其對于高校教育機構而言，傳統(tǒng)英語教學模式的局限性弊端已逐漸顯露，新型教學技術的引入與應用成為大勢所趨。人工智能技術作為現(xiàn)代科技的重要產(chǎn)物，于近年來開始被嘗試應用于教學工作當中，在語言類教學課堂中發(fā)揮著尤為重要的輔助作用?；诟咝Ｓ⒄Z教學的現(xiàn)實需求，如何構建有益于提升教學實效性的教學模式，并由此實現(xiàn)人工智能技術在英語教學課堂中的有效利用，成為亟待解決的關鍵問題?，F(xiàn)由人工智能視野出發(fā)，嘗試在高校英語教學中擬建混合式課堂，以期實現(xiàn)教學效率及質量的優(yōu)化。
[關鍵詞]人工智能;高校英語;混合式教學;構建策略
從高校教育階段的英語教學目的來看，其核心主要在于語言應用能力的培養(yǎng)，要達成這一目標，僅僅依靠單一的課堂內教學遠遠不夠，在缺乏課外訓練的情況下容易導致學生出現(xiàn)語義理解、口語表達方面的短板，不利于全面應用能力的構建。因此，以“線上+線下”為特征的混合式教學模式在高校英語課堂逐漸興起，在很大程度上彌補了以往單一性教學模式的不足，也更有利于為人工智能等現(xiàn)代教學技術的引入與應用擴大空間。但由于長期受傳統(tǒng)教學模式影響，人工智能與混合式教學模式在高校英語課堂中的融合構建容易受阻，需要以科學合理的策略加以推進，現(xiàn)提出相應
方案
。
(一)人工智能的概念及主要功能人工智能技術是建立在計算機信息處理基礎上的一種智能化技術，能夠對人類行為邏輯、方式及習慣做出相應的解析與模仿，使機器的運作能夠在智能程序的驅使下更貼合人類的交互需求[1]?；谶@一應用方向，人工智能技術主要由理論研究與工程研究兩個方面共同推進完整體系的構建，其中，理論研究工作旨在為后續(xù)工程研究的實踐奠定基礎，重點一般放在對現(xiàn)有技術經(jīng)驗的總結探索、對相關理論體系的整合提煉等方向;工程研究工作則旨在利用現(xiàn)有人工智能技術獨立完成產(chǎn)品的開發(fā)與設計，重點一般放在人工智能系統(tǒng)與設備的應用、新產(chǎn)品的研發(fā)實驗與調整改進等。從人工智能目前的主要功能來看，大致可分為以下三類：一是通過智能系統(tǒng)完成信息的存儲、提取及內部處理;二是通過智能化能力完成信息的符號化處理;三是建立與人類行為邏輯相近的程序邏輯，并利用這一能力對人類提出的問題予以解答或處理[2]。從語言學習的視角來看，人工智能的功能呈現(xiàn)更為具體，如語言解析技術、語言識別技術、語言翻譯技術等均較為常見，隨著人工智能普及率的增長，這些技術在語言教學課堂中的利用也更為廣泛，且目前仍處于不斷升級的進程當中，為語言教育方式的革新轉變帶來了巨大的契機。
(二)混合式教學模式的應用價值結合混合式教學模式在高校英語教學中的應用現(xiàn)狀來看，其教學價值大致體現(xiàn)在以下兩個方面：一是優(yōu)勢整合價值。語言學習中，傳統(tǒng)課堂與網(wǎng)絡信息課堂所能夠提供的支持效果各不相同，且各有優(yōu)勢與短板。通過應用混合式教學模式能夠有效提取并整合兩種教學狀態(tài)下的主要優(yōu)勢，使其相互補充、相互作用，進而發(fā)揮“1+1>2”的更優(yōu)教學效果。二是范圍拓展價值。語言類科目不僅對基礎知識體系具有較高要求，同時也有著明顯的實踐需求，而單一的課堂教學模式很難將教學范圍進行有效拓展[3]。在混合式教學模式支持下，這一問題得以解決，通過利用龐大的線上資源來突破線下教學范圍的局限性，能夠達到開辟新渠道、鞏固認知結構的教學目的，有助于為學生跨文化交際能力的提升奠定基礎。三是推進教學改革?；旌鲜浇虒W模式的深入開展，有助于實現(xiàn)教學方式的多元化和豐富性。充分借助于線上教學與線下教學的優(yōu)勢，綜合運用多樣化的教學手段，根據(jù)不同教學內容的要求來選擇合適的混合式教學手法，這不僅可以為學生的學習活動提供良好的支持，同時還有助于調節(jié)課堂教學氛圍，讓教學實效性得以大大增強。
(一)聽力訓練———應用語料庫完成自動化資源匹配及交互聽力訓練屬于英語教學中的基礎性部分，對于學生英語應用能力的構建有著決定性影響，且聽力資源的廣度及與學習需求的匹配度在很大程度上決定著學習效果。因此，在構建高校英語混合式教學模式時，可將人工智能技術作為打開聽力訓練資源廣度的關鍵渠道，借助其特有的語料庫儲備來完成自動化匹配、交互，使學生能夠快速在龐大的英語聽力素材中獲取與自身學習需求相符的聽力資料，并根據(jù)資料內容，與人工智能設備展開具有針對性的自動化練習[4]。首先，學生可在線上人工智能系統(tǒng)中錄入自己的年齡、學段、英語聽力基礎、重點訓練方向等基本資料，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)資料自動篩選、匹配相應的聽力材料，從而省略手動搜集資料的繁瑣工序。另外，為進一步增強線下課堂學習與情境的交互性，還可進一步利用人工智能的自動識別功能，由學生根據(jù)學習需求，隨機選取某物體進行掃描，再由系統(tǒng)根據(jù)識別出的物品類別篩選出相關的聽力練習資料，使學生能夠在自動且隨機的語言場景中獲得更良好的學習體驗。例如，當學生選擇“手機”這一物品進行識別后，語料庫便可自動篩選出與“手機”有關的聽力材料，整理出類似主題：therelevanceofmobilephonesandmodernlife，學生再根據(jù)聽力內容展開自主練習，從而規(guī)避千篇一律的重復訓練。
(二)寫作指導———應用自動批改功能完成查漏補缺英語教學中，寫作是用于鍛煉學生詞句表述水平、語法運用水平的重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)英語寫作教學課堂常受困于題材范圍狹窄、批改過于主觀等因素，既不利于學生創(chuàng)造能力的發(fā)揮，也容易導致學生對于自身英語寫作的優(yōu)缺點難以客觀把握[5]。因此，在利用人工智能技術展開英語寫作指導時，同樣可由線上、線下兩個不同角度出發(fā)，分別借助框架搭建功能與自動批改功能完成的自我審視與查漏補缺，進一步夯實英語書面表述能力。線上教學中，首先可由教師向學生布置以某一話題或某一詞匯為主題的寫作任務，如“economicglobalization”，學生根據(jù)自身思路，在人工智能技術支持下的作文系統(tǒng)中進行寫作，系統(tǒng)則由此發(fā)揮框架搭建功能，結合主題與基本思路提供大致的框架模板，以及用作參考的相關詞匯、句式，使學生能夠跟隨框架的指導，形成更為清晰的寫作邏輯鏈條，達到深化表達的訓練目的。線下教學中，首先可針對經(jīng)過系統(tǒng)自動批改后的寫作內容與批改意見進行回顧，找出系統(tǒng)評測下的亮點與不足所在，梳理出寫作過程中的存疑之處，通過與他人交流和詢問教師的形式找出解決辦法，并于課堂上完成習作修改，最后由教師根據(jù)寫作主題，給出主觀意見，從而達到主客觀相結合的綜合評定目的，使反饋成果更具輔助改進意義。
(三)翻譯練習———應用云平臺技術實現(xiàn)重難點突破英語翻譯是以足夠的詞句積累、聽力練習為基礎的語言轉換過程，對于學習者的語法運用水平、實時解析能力、組織表達能力都具有較高要求，因此學習過程中的重、難點也相對更多，如何提高翻譯精準性成為教學過程中的重要問題[6]。人工智能支持下的云平臺應用能夠為英語翻譯教學帶來新的渠道，一方面可通過創(chuàng)設翻譯情境來使學生快速投入到語言環(huán)境當中，另一方面也可透過知識模塊拆分功能來理順語句間的聯(lián)系，從而使得翻譯精確性提升。首先，可在線下課堂當中借助人工智能技術來營造身臨其境的語言氛圍，如通過追蹤文本內容，自動化匹配并呈現(xiàn)與之相關的場景，給人以身臨其境之感，如在進行“foratime，theweatherchangedsud-denly，heavyrainandthunder，pedestriansontheroadwerelookingforeavestoavoid.”一句的翻譯時，系統(tǒng)可自動提取“thunderstorm”這一關鍵詞，并在設備中播放關于“暴雨雷鳴”的音像，將學生引入語言情境當中[7]。在情景背景下完成翻譯練習后，學生可各自將翻譯成果上傳至線上云平臺，由云平臺根據(jù)翻譯內容，出具動態(tài)的評價鏈條，對翻譯結果進行量化評定，使學生更快地從中厘清重點、難點，并結合不同的知識模塊展開針對性補充練習。
(四)口語對話———應用人工智能機器人展開一對一對話高校教育階段，英語教學的最終訴求在于實際語言應用能力的構建，因此，口語對話練習成為貫穿教學始終的必要環(huán)節(jié)，關系著學生最終能否將課堂學習成果轉化為語言應用基礎。人工智能技術的出現(xiàn)，在很大程度上打破了以往英語課堂中對話組織困難的僵局，學生可通過與人工智能機器人建立起一對一的對話關系，來解決師資有限而同學指導能力不足的問題，同時取得訓練成效與查漏補缺成效。學生在進行線上自主練習時，可根據(jù)想要練習的方向設置關鍵詞或主題，再將人工智能機器人作為對話對象，圍繞主題展開聊天式對話，從而達到口語訓練目的，同時還可避免與真人對話時羞于啟齒的情況，有助于在放松狀態(tài)下激發(fā)出更良好的表達水平[8]。線下課堂教學中，同樣可利用人工智能機器人來催化練習效果，例如，在組織小組口語練習時，為避免話題匱乏、接話困難的情況，可利用智能機器人來提供一些固定的框架或句式搭配，并根據(jù)不同成員的薄弱點，對對話的層級與難度進行適當智能化調整，從而實現(xiàn)對話練習效果的提升。
(一)完善教學管理系統(tǒng)，拓寬混合式教學范圍無論是人工智能技術還是混合式教學模式的利用，都需要以完善的教學管理系統(tǒng)作為依托，才能夠最大限度發(fā)揮其價值與成效，真正在教育工作中起到支持作用。因此，在構建高校英語混合式教學模式的同時，還需要緊密結合內部教學需求與教學現(xiàn)狀，組織校內各部門共同參與到教學管理工作中來，積極發(fā)揮監(jiān)督與合作職能，在尋求改革發(fā)展契機的同時進一步拓寬混合式教學的應用范圍[9]。一方面，打造以融入人工智能技術為核心的混合式教學
方案
，將其應用于英語教學工作當中，動態(tài)化觀察各階段教學成果，并用作后期修改教學管理方向的依據(jù)，同時積極舉辦教學比賽及教學研討會議，以便及時發(fā)現(xiàn)方案中的問題所在;另一方面，將混合教學范圍逐步擴大，如嘗試通過校外拓展實踐來探索人工智能的新應用渠道，同時建立綜合線上、線下兩個教學環(huán)節(jié)評價指標的教學反饋體系，以便于及時由反饋體系當中獲取新的教學動向，并由此探索更利于發(fā)展的新模式。可以說，人工智能背景下的英語混合式教學，是以完善的教學管理系統(tǒng)為先導的，必須要不斷地對教學管理系統(tǒng)進行完善，有效地拓展并延伸混合教學范圍，才能夠最大化地提升混合式英語教學的實際意義，真正促進教學質量的提升，為學生的成長和發(fā)展奠定堅實的基礎。
(二)優(yōu)化課件制作體系，突出合作互動功能除混合式教學方法的應用外，英語教學課件的制作也直接影響著最終教學成效。為突出人工智能技術的教學優(yōu)勢，在后期英語混合式教學課件的制作中，可進一步強調學習過程中的合作與互動，通過留置更大的交互空間來激發(fā)個體的主觀能動性，從而達到強化訓練效果的目的。一方面，高?？山M建精于網(wǎng)課制作的教師隊伍，在分析人工智能教學數(shù)據(jù)、總結以往經(jīng)驗的基礎上，盡可能地豐富素材、去粗取精，使學生在線上學習中獲得更優(yōu)體驗;積極打造線上精品網(wǎng)課，帶給學生專業(yè)化的網(wǎng)絡課程內容，使之可以從中收獲知識的積累和能力的提升，此外還可以將精品網(wǎng)課作為范本在其他高校進行推廣，這既可以進行課程推廣還能夠實現(xiàn)學術交流，以此來更好地強化課件制作效果;另一方面，在線下課件的制作中，更多地增加由學生作為主導的實踐板塊，如互動對話環(huán)節(jié)、實時翻譯環(huán)節(jié)等，從根源上提高學生在混合式課堂中的參與度[10]?？偠灾?，在人工智能背景下，積極開展英語混合式教學，必須要以優(yōu)質課件制作體系為先導，以課件優(yōu)勢來促進學生對于知識的吸收，這樣有助于最大化發(fā)揮混合式英語教學的意義，強化教學實效性。
(三)重建教學評價制度，設置多元考核指標在混合式教學模式踐行基礎上，可通過重建教學評價制度、設置多元化考核指標來進一步倒逼教學質量的提升。例如，除了平時表現(xiàn)，期末考試成績作為基礎考核以外，可另外增加線上教學評價板塊，即將學生在線資源學習情況、線上線下課堂活躍度以及師生互動情況等都納入評價考核范圍。借助人工智能技術及網(wǎng)絡平臺，將學生的學習情況細化為多個考核內容，如聽、說、讀、寫能力的構建情況等，從而保證考核結果更加公正、有效，能夠真實反映學生的學習情況以及英語應用水平，并幫助學生完成針對性改進。此外，為了進一步延伸教學評價效果，可以通過線上師生互評、學生互評、小組評價、學生自我評價等方式來實施多元化評價，這樣通過多維度、多元化的混合式評價，有助于實現(xiàn)最真實、最客觀、最全面的教學評價，能夠全面衡量教學質量和教學效果，以便于為后續(xù)的教學改進創(chuàng)造基礎。
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作者：王欣 單位：陜西警官職業(yè)學院