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本科生参与智能机器人科研探索 摘要：提出本科学生是否能够尽早进入实验室进行智能机器人相关研究的问题，分析从发动到工程执行等多方面因素的影响，阐述智能科学专业的本科学生进行科研工程的相关经验关键词：本科生科研；智能机器人教学；智能科学与技术基金工程：国家自然科学基金青年工程(61203336)第一1背景智能科学与技术是一个新兴的交叉学科，从大方向来说，涉及计算机软件与应用技术、自动控制技术、系统智能方法、仿脑科学、智能多媒体、自然语言处理等多方面多层次内容国外智能科学与技术专业大多在研究生阶段进行分流培养，国内已有20多家院校设立了智能科学系及相关专业进行本科教学在本科大类招生、大类培养的环境下，如何表达特色，培养出一流智能人才，这是众多智能专业院系正在积极探索的问题如何在本科阶段培养高素质人才，为智能专业提供后备人才资源？厦大智能系特别注重加强学生全面素质，推出了一系列培养创新意识和创造力的举措，将“科研带动教学，教学促进科研〞的办学理念深入地推广智能系结合自身研究特色和学术前沿开展，确立了4个研究所，对人工智能的4个主流开展方向进行研究，包括艺术认知与计算、智能多媒体、自然语言处理、仿脑智能计算。

其中，仿脑智能计算方向主要开展有关机器人认知引擎的根底性研究在注重高层次人才培养的背景下，智能系将目光投向了本科生科研，从高年级本科生中挑选动手能力强、科研热情高的优秀学生，提前进入实验室进行根底科研培训，为本方向培养预备人才提供前期保障2本科智能机器人科研本科生参与科研存在着科研根底薄弱的根本问题，选取智能机器人方向作为科研训练的工程是经过详细的规划和讨论得出的结果挑选适宜的课题是第一步并不是所有的课题都适合本科科研，根本原因在于本科学习过程中，低年级专注于根底知识教学，而智能专业学生的数学底子必须深厚扎实才能进行更深层级的研究，这导致本科生科研素质出现短板，于是选择适合的课题使学生能够开展科研，这是经过深思熟虑的2.1智能机器人科研工作背景调查智能机器人适合作为本科生参与科研的引入训练，主要包含两点：①有创意的智能机器人应用可以作为研究的创新点；②智能机器人的研究内容分为硬件机械局部和软件控制局部智能机器人在上世纪末才成为方兴未艾的热门研究领域，相较于其他学科，智能机器人的研究历程比较短，而且，随着智能机器人进入日常生活的需求越来越大，智能机器人研究课题深入到生活的方方面面，因此，一个新的智能机器人应用往往就能引出较大的研究意义和应用价值；这个特点对本科生开展科研工作的创新性方面最为适合。

同时，如果是其他开展多年的学科，创新性的解决方案和应用可能需要在大量的文献阅读之后才能总结得出，这样的科研要求对本科生甚至对硕士生来说都非常高而智能机器人，本科生可以在教师的指导下，结合自己的兴趣爱好，能比较快捷和容易地提出具有较大创新性的科研题目智能机器人的硬件和软件两局部没有特别重要的依赖关系，不像是其他方面的科研，必须按部就班，整个研究过程像是一个串联电路，知识点或子研究内容之间的依赖关系特别强烈，需要研究者对相关领域有较大广度和深度了解；而智能机器人的两局部内容更像是并联关系，在拥有了研究目标后，可以很明确地把任务分成两个并行的局部，两方面的依赖或者干预都不明显，这对本科生团队开展科研是非常有利的一个本科生团队可以根据成员的擅长领域来有针对性地挑选研究任务；由于研究子任务间的较低的依赖性，不会造成团队成员研究脱节的现象，大大加快了本科生研究进程2.2智能机器人科研工作时间点选择本科生进入实验室开展科研工作的时间点定在本科生三年级第一学期，这是根据智能科学与技术学科课程来设置的智能系的本科生在一年级学习根本编程；二年级学习相关专业知识，如数据结构、电子线路、人工智能等；三年级第一学期安排了算法设计与分析、神经网络、数字图像处理等课程。

这样的课程设置涵盖了智能机器人的研究根底随着三年级专业选修课的可选项增多，参与科研的本科生可以根据科研需要进行有针对性地选课，从而到达科研与课程学习互相促进的作用2.3发动与组队厦门大学和厦门大学智能科学与技术系拥有较好的本科生创新训练的发动机制，在每年的组队方面需要教师针对报名学生的特点进行有针对性的挑选组队的总体方针是：在共同兴趣的引导下，充分利用每个学生的特点进行组合，让整个团队不出现明显的短板；队长的选择更倾向于能力比较平均的学生本工程参与的成员一共有4人，其中队长1人，队员3人队长曾参加过大学生竞赛类工程，有一定的参与课题工程的经验，总体学业成绩较好，没有明显的短板，可以参与到各个子任务中，在有的任务遇到难题时，能扮演救火员的角色队员A在课程学习方面特别优秀，理论根底与文献阅读能力扎实，但是在动手编程能力方面有明显的短板，因此，在团队中主要完成智能机器人理论和相关算法的综述和技术查找任务队员B总体学业成绩较好，特别是编程和数学能力突出，但是交流能力较弱，因此，在团队中主要完成智能机器人控制方面和编程方面的任务队员C各项能力平均，动手能力一般，但是思维灵活，能在其他团队成员遇到困难时，提出非常有建设性的建议，并且做事细致，在团队中负责技术路线的修订工作。

2.4智能机器人科研过程的进度控制教师是科研能够顺利完成的关键因素，这是因为学生存在敬畏心理和懈怠心理学生的敬畏心理是对能否完成科研工程的一种不自信的表现，为解决这一问题，需要教师首先对学生进行充分的鼓励，在定好科研题目后，教师帮助学生进行具体的技术路线的制定，并分解成简单的子任务，当学生看到能够通过自己的努力来完成任务时，敬畏心理就会慢慢消除学生的懈怠心理一般不会在工程执行的开始阶段显现，而通常是在工程进行到一半时突显出来这是因为在这个时期，科研难度加大，而且前期的新鲜感已经消失，一旦遇到棘手问题，学生很容易产生懈怠心理为解决这一心理，教师的鼓励同样非常重要，并且需要教师提出相应的解决方案来排除困难因此，除了监督和鼓励，教师控制进度的具体措施还有：(1)制定具体的进度表教师需要对工程的整个技术流程的制定进行指导，本科生还没有能力完全独立制定技术路线，因此，教师的指导尤为重要2)每周组会报告的制度每周教师和团队成员都要见面交谈，了解工程进度，询问遇到的难题，并根据自己的科研经验提出解决方案；即便不能提出具体方案，也要跟队员们探讨出大致的问题解决方向每周的见面还能催促学生的进度，适时地调整工程进展速度。

3)随时邮件联络对于工程进行中随时出现的问题，如果都放到每周组会来解决的话，效率会比较低，较好的做法是遇到棘手问题时，随时与教师沟通4)具体技术路线的指导具体路线的制定是消除学生敬畏心理和懈怠心理的重要因素路线制定得越详细，学生越能明白自己要完成的任务，不会出现迷茫因此，教师的作用在本科生进行智能机器人科研工作中是非常重要的，除了相关技术层面的指导，随时随地的鼓励和鼓励也是必不可少的3成果与影响本科生智能机器人科研工程持续了近两年的时间，从2021年秋季到2021年的夏季2021年秋季进行发动和组队；2021年底前完成选题并由教师给出相关的阅读列表；2021年寒假前制定完成具体的技术路线；2021年暑假完成工程的第一代原型系统，2021年8月底参加相关竞赛；2021年秋季提出对原型机的改进目标，并在2021年寒假前制定完改进技术路线；2021年暑假前完成第二代系统并在2021年暑假参加国际会议表1为该本科生团队在2021-2021年间的成果产出列表目前，这套系统已经成为厦门大学智能系的特色研究之一，是接待实验室参观者的主要工程2021年5月，台湾元智大学特邀该团队指导教师赴台进行专题报告。

4几点思考通过对厦门大学智能系本科生团队参与科研的分析，可以得出如下几点经验：①本科生进入团队的时间选择在本科生既有一定的知识根底，而且尽量远离毕业季各种事物干扰的阶段；②团队的组成需要到达整体最优，单项突出的成员要在适合自己的领域发挥作用；③教师的作用不可无视，本科生科研需要教师投入较大的热情，无论是在精神层面还是在技术层面以上讨论证明了优秀的本科生是可以在智能机器人领域做出高水平的科研成果的目前厦门大学智能系已经连续几年组织了本科生提前进入科研活动的尝试，并且取得了不错的成果在未来的教学中，还会在如下几个方面进行改进：第一，团队成员的安排，目前的团队成员只是纯粹的以本科生为参与者，以后可以采用硕士研究生与本科生混合的形式；第二，跨学科的合作，目前是在一个学科的环境下进行团队合作，未来可以尝试一些跨学科的研究，从而带动跨学科的本科生团队合作研究5结语本科生参与智能机器人科研，是一次成功的本科科研探索模式，在提倡本科科研创新的大环境下，如何结合智能专业学科，找到更多的本科科研突破点，以到达教研相长，推动智能科学与技术专业的开展的目的，这是一项长期任务参考文献：陈毅东，李绍滋，智能科学与技术专业学生实践能力培养假设干探索．计算机教育，2021(19):61-63.陈毅东，李绍滋，潘伟．厦门大学智能科学与技术专业建设进展．计算机教育，2021(15):21-24．ChaoF,ChenF,ShenY.RoboticfreewritingofChinesecharactersviahumanrobotinteractions.InternationalJournalofHumanoidRobotics,2021(11):1-26.【7】ChaoF,SunYacute;WangZ,etal.AReducedClassifierEnsembleApproachtoHumanGestureClassificationforRoboticChineseHandwriting//Proceedingsof2004IEEEConferenceonFuzzySystems(FUZZ-IEEE),2021:1720-1727.。