郭依正 劉益新

(1 南京師范大學泰州學院，江蘇泰州，225300；2 南京大學金陵學院，南京，210089)

0 引言

在人工智能技術成為國家戰(zhàn)略的背景下，我國高校中以機器人工程及工業(yè)機器人技術為代表的新工科專業(yè)迅速發(fā)展。

國內普通本科院校可開設機器人工程專業(yè)，根據教育部歷年普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結果的統(tǒng)計，2015 年東南大學率先獲批開設，目前合計已有302 所院校獲批開設，歷年獲批情況如圖1 所示。這些獲批高校既包括“985”、“211”、“雙一流”高校，也有普通本科高校以及民辦高校。

圖1 機器人工程專業(yè)歷年獲批情況統(tǒng)計

高職院校開設工業(yè)機器人技術專業(yè)，側重工業(yè)機器人的設計應用、安裝調試、操作維護等，目前有近500 所高職院校開設了該專業(yè)，如果加上開設該專業(yè)的中職院校，那就更多。

機器人學是典型的多學科多領域交叉，涉及自動控制、機械、計算機、電學、網絡與通信等學科領域。由于新興產業(yè)和新經濟對機器人技術的人才需求量大，很多高校的機器人相近專業(yè)，如人工智能、智能科學與技術、電子信息工程等也開始融入機器人方向課程，這樣有助于增加學生的就業(yè)選擇。

機器人是“中國制造2025”重點發(fā)展的十大領域之一，我國已經成為全球最大的機器人應用市場，然而，現有人才培養(yǎng)還無法滿足機器人應用市場的需求，因此，探討面向應用能力培養(yǎng)的機器人課程群的構建與實施具有重要的現實意義。為此，筆者以南京師范大學電子信息工程專業(yè)融入機器人方向課程為例，以學生應用能力培養(yǎng)為導向，提出“三遞進，四融合”的課程群構建和實施方式。

1 三遞進的課程群

1.1 遞進式課程

在機器人專業(yè)課程體系中有一些理論性較強的內容，對于研究型大學而言，學生基礎好，掌握起來相對容易。而對于應用型高校而言，學生接受起來面臨很大困難。此外，機器人涵蓋的技術范圍又非常廣，需要本著“有所為有所不為”的原則，構建面向應用型人才培養(yǎng)的遞進式課程。

遞進式課程包含基礎類課程、核心類課程及拓展類課程，如表1 所列。

表1 遞進式課程

基礎類課程強調對學生基本實踐技能的訓練，學生在完成驗證性實驗項目的基礎上，在各門基礎課結束前，必須完成有一定難度的綜合性項目，為核心類課程學習奠定基礎。核心類課程強調專業(yè)技能的訓練，主要圍繞四驅小車、仿人機器人、智能機器人遞進式展開，在課程結束前，要求學生完成一定難度的設計性項目。拓展類課程為學有余力學生提供自由發(fā)揮的平臺，學生在教師指導下自主設計完成創(chuàng)新性課題，可以作為畢業(yè)設計，也可以參加相關競賽等。

1.2 遞進式實驗項目

遵從教育教學規(guī)律，循序漸進的開展教育教學才能事半功倍。故以《機器人技術基礎》《仿人機器人控制與競賽》《智能信息處理》三門核心課程為例，分別使用四驅小車、仿人機器人、智能機器人為實驗平臺，遞進式實驗項目安排情況如表2 所示。

表2 遞進式實驗項目

從實驗課程、實驗平臺到實驗項目均遵從從易到難、從簡單到復雜的基本規(guī)律，學生接受起來容易，能較快地掌握對應知識點，并通過一系列課程形成整體的系統(tǒng)概念。

1.3 遞進式實施

雖然不同課程可能由不同教師授課，但課程與課程之間不應該有壁壘，課程與課程之間是獨立而不孤立的關系，前序課程為后繼課程提供基礎，后繼課程是前序課程的延伸和拓展，所有課程都是為了達到培養(yǎng)學生能力這個中心任務服務的。

遞進式實施體現在諸多方面，既體現在課程銜接上，也體現在課程中驗證性、綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗的安排上，還體現在應用性課程、實訓、畢業(yè)設計、專業(yè)實習等完備的實踐體系上。

例如在課程銜接方面，《機器人技術基礎》的課程基礎是《C 語言程序設計》《數字電子技術》《單片機原理與應用》等，《仿人機器人控制與競賽》的課程基礎是《機器人技術基礎》《Python 編程基礎》《數字圖像處理》《人工智能基礎》等，《智能信息處理》的課程基礎是《仿人機器人控制與競賽》《Python 人工智能應用》《嵌入式系統(tǒng)原理與應用》《Linux 操作系統(tǒng)》等。

2 四融合的實施理念

2.1 融合課程思政

當前，課程思政已成為高校教育教學改革的重要方向之一。高校課程思政是實現全員育人、全程育人、全方位育人的有效途徑，是中國特色社會主義辦學的必然要求。課程思政最終要達到的目標就是向學生傳授專業(yè)知識的同時，教會學生如何做人，使學生能夠樹立正確的人生觀、價值觀。

機器人專業(yè)課作為工程技術人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，同樣承載著“思政”教育的歷史使命。事實上，機器人專業(yè)課程的相關內容蘊含了豐富的課程思政教育內容，可以利用多樣化的手段，如畫龍點睛式、專題嵌入式、元素化合式、隱形滲透式等形式融合課程思政教育。例如《機器人技術基礎》課程中，通過介紹機器人發(fā)展歷史和發(fā)展前沿，倡導愛國精神，激勵學生奮發(fā)學習；《仿人機器人控制與競賽》課程中，通過介紹神經網絡的曲折發(fā)展歷程，告訴學生科技進步總是充滿曲折，要持之以恒，勇于挑戰(zhàn)，繼而引導學生積極對待人生；《智能信息處理》課程中，通過介紹小誤差導致大錯誤示例，告訴學生差之毫厘謬以千里，做事要精益求精。

2.2 融合產業(yè)需求

產教融合是高等教育共同面臨的課題，封閉的環(huán)境中培養(yǎng)的人才是無法滿足社會需求的，因此，應用型人才培養(yǎng)必須要面向產業(yè)需求。

具體舉措：在制定人才培養(yǎng)方案時，充分分析產業(yè)結構的發(fā)展趨勢，除了教師走出去調研，還邀請行業(yè)專家進來參與制定和論證。在學生培養(yǎng)過程中，學校與企業(yè)需求也深度對接，學生到企業(yè)參觀與實習，同時聘請有經驗工程師來校授課。此外，通過不定期組織教師深入企業(yè)學習，加強產教融合的師資隊伍建設，提高“雙師型”教師比例。

人才培養(yǎng)是一個持續(xù)改進的工作，通過一系列舉措，建立需求為導向的人才培養(yǎng)機制，將學科建在產業(yè)上、把人才培養(yǎng)放到車間里，不斷為社會培養(yǎng)更多適應產業(yè)需求的應用型人才。

2.3 融合學科競賽

學科競賽是強化與提升學生綜合素質的獨特方式，是課堂教學的補充和拓展，也是對學生分析解決問題、實踐應用能力的檢驗。

具體舉措：機器人相關的競賽非常多，諸如各省大學生機器人大賽、中國教育機器人大賽、全國大學生機器人大賽、世界機器人大賽、WRO 機器人奧林匹克等。本著“以賽促教、以賽促學、以賽促建”的想法，筆者學校每年組織院機器人大賽，同時創(chuàng)造條件，鼓勵學生積極參與學校發(fā)文認可的校外各項學科競賽，如江蘇省大學生機器人大賽、全國大學生機器人大賽等。將課本知識靈活運用到實際應用中，在競賽中不斷發(fā)現問題并解決問題，極大地提高學生學習的積極性和主動性。

實踐表明，學科競賽與學生實踐能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有很強的相關性。學科競賽還能提高學生的團隊合作能力、科學研究能力等。此外，在競賽的過程中，只能提高學生溝通合作和表達能力、處理突發(fā)事件及時反應的能力，以及進取精神等綜合素質的培養(yǎng)。當然，競賽也豐富了學生文化生活，促進了校園精神文明建設，可謂是“一舉多得”。

2.4 融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育

當前，就業(yè)市場競爭非常激烈，在課程體系中融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，是國家全面實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑，是高校人才培養(yǎng)機制的完善，是助力學生實現高質量就業(yè)的重要舉措。

具體舉措：將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育滲透到人才培養(yǎng)過程中，提升學生創(chuàng)新精神和能力，以適應飛速發(fā)展的新時代，幫助學生更好適應社會的發(fā)展節(jié)奏。通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，學生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)觀、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)及技能、個人競爭力都會得到提升，從而幫助學生盡快融入社會，緩解就業(yè)難的問題。例如前述的學科競賽，以及大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃、就業(yè)指導課等都是加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要手段。

3 結語

本文對機器人專業(yè)發(fā)展情況做了梳理，重點對“遞進式課程、遞進式實驗項目、遞進式實施”的機器人課程群構建，“融合課程思政、融合產業(yè)需求、融合學科競賽、融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”的實施理念進行詳細闡述，雖然這些融合理念是高校普遍采用的方法，但本文結合機器人課程群的實際給出了具體舉措。

從筆者所在院校的探索實踐情況來看，教改效果顯著。學生積極參加全國及省機器人大賽，獲獎數和獲獎比例均有大幅提升。實踐表明，這一系列舉措激發(fā)了學生學習興趣，學生動手實踐能力有了很大提高，畢業(yè)學生受到了用人單位的青睞。

當前，機器人技術得到飛速發(fā)展，越來越多地被應用于工農業(yè)、國防、醫(yī)療、生活服務等領域。雖然本文給出的課程群偏電子領域，但對高校機器人專業(yè)及相近專業(yè)的學科建設、專業(yè)建設等均有一定啟示作用。