□姚志廣

(山西能源學(xué)院，山西 太原 030006)

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應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育的探討

□姚志廣

(山西能源學(xué)院，山西 太原 030006)

在機(jī)器人教育如火如荼發(fā)展的今天，作為新建或者正在轉(zhuǎn)型的應(yīng)用型本科院校，如何抓住這一機(jī)遇，使機(jī)器人教育成為本校的特色教育之一，是各個(gè)院校教育工作者普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。本文在分析應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育的必要性的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)階段各類高校開(kāi)展機(jī)器人教育的現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題做了詳細(xì)的分析，提出了應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育的有效的途徑。

應(yīng)用型本科院校；機(jī)器人教育；實(shí)踐教育

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是世界各國(guó)競(jìng)相把握未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，現(xiàn)階段，各個(gè)國(guó)家都將機(jī)器人戰(zhàn)略作為本國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要一環(huán)。美國(guó)國(guó)家的“工業(yè)化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略”、德國(guó)的“工業(yè)4.0戰(zhàn)略”、歐盟諸國(guó)的“火花計(jì)劃”、日本的“機(jī)器人新戰(zhàn)略”以及我國(guó)“中國(guó)制造2025”等等，無(wú)不折射出各國(guó)搶占世界機(jī)器人科技制高點(diǎn)和謀求機(jī)器人產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的意志和決心。機(jī)器人教育作為實(shí)現(xiàn)這些戰(zhàn)略和計(jì)劃的基礎(chǔ)，同樣普遍受到各國(guó)教育界的重視。我國(guó)機(jī)器人教育、教學(xué)尚處在起步階段。雖然已經(jīng)形成了以高等院校為主，中、小學(xué)積極參與的局面，但各個(gè)學(xué)校、各個(gè)層次的機(jī)器人教育五花八門(mén)，水平參差不齊。

應(yīng)用型本科院校是我國(guó)近幾年為了適應(yīng)不斷改變的新環(huán)境下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需要，根據(jù)國(guó)際教育界的發(fā)展趨勢(shì)而提出的教育新理念。應(yīng)用型本科院校以“應(yīng)用型”為辦學(xué)定位，旨在培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的與社會(huì)各業(yè)相適應(yīng)的動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才。那么，如何在應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育，使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這一知識(shí)體系，進(jìn)而更好地為專業(yè)技術(shù)服務(wù)，使機(jī)器人教育能夠與應(yīng)用型本科院校的辦學(xué)定位吻合，并成為應(yīng)用型本科院校的專業(yè)特色教育。本文根據(jù)這一命題，首先指出應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育的必要性，并對(duì)現(xiàn)階段各類高校開(kāi)展機(jī)器人教育的情況做了詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，嘗試性地提出了應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人教育的有效的途徑。

1　應(yīng)用型本科開(kāi)展機(jī)器人教育的必要性

在2015年6月9日舉辦的中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)上，國(guó)家主席習(xí)近平對(duì)人工智能寄予厚望，并表示，要把我國(guó)機(jī)器人水平提高，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)的各類高校也為了提高我國(guó)機(jī)器人教育的水平，爭(zhēng)相開(kāi)展有關(guān)機(jī)器人創(chuàng)新理論與創(chuàng)新實(shí)踐方面的教育，其中北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、西安交通大學(xué)等院校都在這一方面做了有效的嘗試，并在高校的機(jī)器人教育業(yè)界取得了一定的影響，被業(yè)界基本認(rèn)可。

而我國(guó)現(xiàn)階段的應(yīng)用型本科院校，有的是傳統(tǒng)的普通高等本院院校正在轉(zhuǎn)型的，有的是剛剛成立的。這些院校的辦學(xué)定位都以“應(yīng)用型”為基調(diào)，其辦學(xué)理念基本被定為：培養(yǎng)與(區(qū)域)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)的應(yīng)用型、技術(shù)技能型高級(jí)專業(yè)人才，也就是培養(yǎng)與企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用一線緊密相關(guān)的本科層次應(yīng)用型專業(yè)人才，這與《中國(guó)制造2025》與“機(jī)器人制造”不謀而合，如果能夠在短時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)出適應(yīng)將來(lái)智能型社會(huì)工業(yè)機(jī)器人環(huán)境下的應(yīng)用型人才，無(wú)疑是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高各行業(yè)效率的行之有效的途徑。

較之作為一所正在轉(zhuǎn)型的或者剛剛成立的本科院校，與其他科研、師資能力較強(qiáng)的院校相比，應(yīng)用型本科院校在傳統(tǒng)的專業(yè)建設(shè)與專業(yè)教育方面并沒(méi)有多大優(yōu)勢(shì)，如果在同樣是新興的機(jī)器人與人工智能方面，大家在同樣的起跑線上，如果應(yīng)用型本科院校抓住自身“應(yīng)用型”的特色，那么在機(jī)器人應(yīng)用教育方面會(huì)更容易做出成績(jī)，成為應(yīng)用型本科院校的一大亮點(diǎn)。

2　我國(guó)高校機(jī)器人教育的現(xiàn)狀

機(jī)器人教育是最近幾年一個(gè)新興的教育領(lǐng)域。在各國(guó)機(jī)器人計(jì)劃的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)的很多教育及非教育專業(yè)人士，都對(duì)機(jī)器人教育給予厚望。國(guó)內(nèi)的各個(gè)高校也爭(zhēng)相開(kāi)展機(jī)器人教育。為了區(qū)分于其他普通高校，本文對(duì)我國(guó)高校機(jī)器人教育現(xiàn)狀分析的時(shí)候，分為兩個(gè)部分，即：傳統(tǒng)院校和應(yīng)用型本科。傳統(tǒng)院校指的是科研、學(xué)術(shù)以及教學(xué)能力較強(qiáng)的各類重點(diǎn)院校，而應(yīng)用型本科院校則是指正在轉(zhuǎn)型的或者剛剛成立的以“應(yīng)用型”為辦學(xué)特色的本科院校。

2.1傳統(tǒng)院校機(jī)器人教育的現(xiàn)狀

2.1.1有較完善的課程體系和專業(yè)方向

相比于應(yīng)用型本科院校，這些傳統(tǒng)的重點(diǎn)高校在機(jī)器人教育中，起步比較早，因此不少的學(xué)校借鑒自身或者其他國(guó)外院校的教育思路，很多學(xué)校已經(jīng)建立了與機(jī)器人相關(guān)的課程體系，有的學(xué)校已經(jīng)在全校開(kāi)設(shè)公選課，最大程度地拓展機(jī)器人教育范圍；并且在不少重點(diǎn)院校的相關(guān)專業(yè)(例如：機(jī)械制造與自動(dòng)化或者自動(dòng)控制)開(kāi)設(shè)了機(jī)器人制造或者機(jī)器人應(yīng)用等相關(guān)的方向。

2.1.2師資投入較多，資源整合程度較高

由于機(jī)器人涉及到機(jī)械、電子、信息、控制和軟件編程等多個(gè)學(xué)科，機(jī)器人教育對(duì)師資的綜合素質(zhì)要求也比較高。因此，傳統(tǒng)的重點(diǎn)高校借助于自身的優(yōu)勢(shì)，將相關(guān)行業(yè)的師資進(jìn)行整合，使機(jī)器人教育更加科學(xué)化和系統(tǒng)化。例如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，就將機(jī)械、電子和信息進(jìn)行整合，以機(jī)械與信息學(xué)院的形式出現(xiàn)，這樣可以在組織內(nèi)部實(shí)現(xiàn)師資的配比，整合資源促進(jìn)機(jī)器人教育的發(fā)展。

2.1.3配套教育逐漸自主化

在傳統(tǒng)的重點(diǎn)院校，由于開(kāi)展機(jī)器人教育比較早，特別是有較多的機(jī)器人競(jìng)賽和機(jī)器人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加之不少教師在相關(guān)的企業(yè)都進(jìn)行校企方面的合作研究，因此這些院校的機(jī)器人配套教育已經(jīng)從借鑒國(guó)外的設(shè)備內(nèi)容逐步改為自己實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，將相關(guān)的機(jī)器人配套教育由博士、碩士設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，向本科生應(yīng)用的配套教育自主化方面發(fā)展。

2.2應(yīng)用型本科院校機(jī)器人教育現(xiàn)狀

2.2.1尚未形成課程體系與學(xué)科專業(yè)

現(xiàn)階段，應(yīng)用型本科院校主要是由以前的二本院校發(fā)展或者剛剛成立而來(lái)，學(xué)校的科技和師資實(shí)力均與傳統(tǒng)的重點(diǎn)高校有一定的差距。許多院校的教師有這一面的想法，但是自身的水平有限，尚未能夠編寫(xiě)相關(guān)的課程教材體系。許多學(xué)校想涉及相關(guān)的學(xué)科專業(yè)，但由于全國(guó)本科院校目錄的限制，很難直接設(shè)定。使用本人的教材，又不能很好的與本校應(yīng)用型特色相結(jié)合。另外，由于機(jī)器人教育發(fā)展時(shí)間較短，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的教材和成熟的教學(xué)方案。

2.2.2師資極度缺乏

應(yīng)用型本科院校本身學(xué)科整合程度不高，加之這些學(xué)?；咀裱覈?guó)分學(xué)科的人才培養(yǎng)體制，因此導(dǎo)致多學(xué)科融合的機(jī)器人教學(xué)師資非常缺乏，再加之應(yīng)用型本科院校教師自身水平有限，即使專門(mén)從事機(jī)器人研究的老師也只是對(duì)某一專項(xiàng)擅長(zhǎng)，無(wú)法從事其他學(xué)科領(lǐng)域的研究，也就很難形成宏觀的整體把握，從而阻礙了創(chuàng)新研究。

2.2.3配套教育設(shè)備不規(guī)范

由于應(yīng)用型本科院校，師資、設(shè)備以及自身科研條件的限制，無(wú)法像傳統(tǒng)的重點(diǎn)院校那樣自己制作教育配套設(shè)備，而市面上現(xiàn)有教學(xué)機(jī)器人的價(jià)格比較昂貴，導(dǎo)致應(yīng)用型本科院校只能購(gòu)買(mǎi)少數(shù)的設(shè)備用于教師科研或機(jī)器人競(jìng)賽，直接導(dǎo)致課堂教學(xué)的普及幾乎不可能。與此同時(shí)，收到各個(gè)商家商業(yè)炒作的影響，使應(yīng)用型本科院校的老師，感覺(jué)設(shè)計(jì)配套設(shè)備較難，從而打消了動(dòng)手的積極性，對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)也起不到應(yīng)有的作用。

3　應(yīng)用型本科院校發(fā)展機(jī)器人教育的有效途徑

3.1以競(jìng)賽促教學(xué)

應(yīng)用型本科在教學(xué)過(guò)程中要突出應(yīng)用性，而各類大學(xué)生機(jī)器人大賽恰好是機(jī)器人在比賽中的應(yīng)用。因此，應(yīng)用型本科的機(jī)器人教育教學(xué)起步階段應(yīng)該以機(jī)器人競(jìng)賽作為引導(dǎo)，以競(jìng)賽促進(jìn)教學(xué)。通過(guò)參加機(jī)器人比賽，可以激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生能夠了解機(jī)器人在不同場(chǎng)景中的應(yīng)用實(shí)例，掌握有關(guān)機(jī)器人的發(fā)展方向；通過(guò)參加機(jī)器人比賽，教師可以與其他不同高校和不同層次的老師進(jìn)行交流、溝通，可以借鑒不同院校機(jī)器人教育教學(xué)的手段綜合運(yùn)用，找出適應(yīng)應(yīng)用型本科院校機(jī)器人教學(xué)的新思路。另外，通過(guò)參加比賽獲獎(jiǎng)，還可以提高學(xué)校的知名度，有利于學(xué)院對(duì)機(jī)器人教學(xué)的重視和資金支持。

目前我國(guó)已經(jīng)形成了國(guó)家級(jí)、地區(qū)級(jí)、省部級(jí)等各個(gè)層次的各類機(jī)器人比賽，應(yīng)用型本科院校的教師和學(xué)生可以根據(jù)本學(xué)院的辦學(xué)定位以及本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行比賽或者現(xiàn)場(chǎng)觀摩交流，使學(xué)生能夠身臨其境地感受機(jī)器人應(yīng)用，促進(jìn)本學(xué)校的教學(xué)良性發(fā)展。

3.2實(shí)施教學(xué)差異化策略

機(jī)器人本身種類繁多，對(duì)技術(shù)的要求和資金的投入也千差萬(wàn)別。因此，不同類型的應(yīng)用型本科院校可以根據(jù)自身的實(shí)際情況在機(jī)器人教學(xué)的過(guò)程中采取差異化教學(xué)。比如：偏重于機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生可以重點(diǎn)研究機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械動(dòng)力方面的應(yīng)用；而從事電子類專業(yè)的學(xué)生，可以主要研究機(jī)器人電路設(shè)計(jì)及電路成型與優(yōu)化方面的應(yīng)用；從事信息、控制類專業(yè)的學(xué)生，主要從事機(jī)器人軟件控制編程方面的應(yīng)用。應(yīng)用型本科院校的教師也應(yīng)該根據(jù)學(xué)校自身?xiàng)l件確立符合本校實(shí)際發(fā)展的機(jī)器人項(xiàng)目，突出自身的優(yōu)勢(shì)所在，對(duì)于自己不熟悉的項(xiàng)目，可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)適量的成熟機(jī)器人配套產(chǎn)品來(lái)解決。這樣，一方面可以與本學(xué)校的辦學(xué)定位相結(jié)合，突出自身應(yīng)用性的專業(yè)特色，也可以使教師在有限的條件下發(fā)揮自身的長(zhǎng)處，專門(mén)研究某一方面相關(guān)的領(lǐng)域，促進(jìn)專業(yè)的分工合作；另外一方面，購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人配套產(chǎn)品還能獲得廠商的技術(shù)支持，有利于初期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

在這里需要說(shuō)明的是，實(shí)施差異化策略不是不讓相關(guān)的教師涉獵相關(guān)的行業(yè)，機(jī)器人涉及到機(jī)械、電子、信息、控制和軟件編程等多個(gè)學(xué)科，進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)、設(shè)計(jì)機(jī)器人應(yīng)用無(wú)疑是一個(gè)長(zhǎng)期的工程。雖然應(yīng)用型本科院校的教師可以專門(mén)針對(duì)某一方面研究，但是也要走出去，與其他專業(yè)的教師多溝通、交流，盡量做到學(xué)科之間的融合貫通，以便對(duì)本校機(jī)器人教育教學(xué)的規(guī)劃和實(shí)施起到專業(yè)的指導(dǎo)作用，避免走彎路。

3.3社團(tuán)帶動(dòng)，促進(jìn)興趣發(fā)展

應(yīng)用型本科院校的機(jī)器人教學(xué)還應(yīng)該發(fā)揮學(xué)院學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在課堂學(xué)習(xí)理論課程與實(shí)踐實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)機(jī)器人協(xié)會(huì)或者機(jī)器人社團(tuán)等學(xué)生自身的組織形式，促進(jìn)本院學(xué)生對(duì)機(jī)器人的興趣。社團(tuán)可以在教師的帶領(lǐng)下，讓學(xué)生參與到“機(jī)器人的功能確定——總計(jì)設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——電路板設(shè)計(jì)——零件加工——元器件焊接——程序設(shè)計(jì)——組裝調(diào)試——現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等過(guò)程中來(lái)。由于通過(guò)社團(tuán)由學(xué)生完全自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和加工，不但可以大大降低機(jī)器人的開(kāi)發(fā)成本，而且更重要的是，使學(xué)生能夠參與其中，發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手想象力，還可以擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的范圍。老師也應(yīng)該對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，形成系統(tǒng)的教學(xué)方案，同時(shí)編寫(xiě)適合于教學(xué)的教材。

3.4建立自身應(yīng)用平臺(tái)

通過(guò)上述的各種形式，在進(jìn)行一段時(shí)間的嘗試性探索后，應(yīng)用型本科院?？梢越Y(jié)合自身的特點(diǎn)，建立適合應(yīng)用型發(fā)展的機(jī)器人平臺(tái)。可以在這一機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行適合自身發(fā)展的各種科學(xué)研究，特別在與本學(xué)校辦學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)方案相一致的領(lǐng)域，進(jìn)行非常深入的研究。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，利用這里的平臺(tái)可以真正做到學(xué)習(xí)與應(yīng)用相結(jié)合，做到學(xué)與用一體化。真正培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

機(jī)器人作為“后信息時(shí)代”與人工智能的產(chǎn)物，既是當(dāng)代高端智能制造的典型代表，是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，更是新一輪科技和產(chǎn)業(yè)變革的先鋒力量。機(jī)器人教育教學(xué)則是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)與可持續(xù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)用型本科院校作為培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才的機(jī)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)積極探索機(jī)器人教育的新模式，為社會(huì)培養(yǎng)出適應(yīng)未來(lái)機(jī)器人工業(yè)環(huán)境下的新型制造和應(yīng)用人才而努力。

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[責(zé)任編輯：郝曉梅]

2016-04-08

姚志廣(1979- )，男，山東博興人，碩士，現(xiàn)工作于山西能源學(xué)院，講師，研究方向：自動(dòng)控制。

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1008-9101(2016)02-0118-03