［摘 要］ 教育是一國(guó)發(fā)展的重中之重，高校的發(fā)展更是代表了一國(guó)的教育質(zhì)量與教育水平。近年來(lái)，人工智能越來(lái)越多地被運(yùn)用到醫(yī)療、教育、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，給人類帶來(lái)了極大的便利。相對(duì)于學(xué)術(shù)型本科院校教育，應(yīng)用型本科院校教育為適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要和推動(dòng)我國(guó)教育大眾化進(jìn)程發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。面對(duì)人工智能技術(shù)的興起與廣泛應(yīng)用，應(yīng)用型本科院校教育行業(yè)工作者應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，變革傳統(tǒng)教育觀念，創(chuàng)新教學(xué)方式，推動(dòng)應(yīng)用型本科高校教育事業(yè)的改革和發(fā)展。分析了應(yīng)用型本科院校開(kāi)展機(jī)器人類課程教學(xué)研究項(xiàng)目的先進(jìn)性，以及應(yīng)用型本科院校教育中機(jī)器人類課程教學(xué)的意義，最后探討了提高機(jī)器人類課程教學(xué)質(zhì)量的途徑，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作者有所啟發(fā)。

［關(guān)鍵詞］ 應(yīng)用型本科院校教育；機(jī)器人類課程；教學(xué)意義；達(dá)成度分析；教學(xué)途徑

［基金項(xiàng)目］ 2019年度江西省教育廳科技重點(diǎn)項(xiàng)目“基于視覺(jué)機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別定位關(guān)鍵技術(shù)研究”（GJJ190941）；2017年度國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“類人雙臂移動(dòng)機(jī)器人整體性運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及基于圖像和深度信息融合的目標(biāo)抓取機(jī)理研究”（61763032）；2021年度江西省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目“風(fēng)電葉片多激勵(lì)雙自由度疲勞加載系統(tǒng)機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)研究”（20212BAB204039）；2023年度江西省科學(xué)教育學(xué)會(huì)在校研究生課題“多傳感器信息融合的移動(dòng)機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別跟蹤研究”（2023KXJYS069）；2023年度瑤湖學(xué)院學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目“面向協(xié)同跟蹤任務(wù)共融類人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化研究”

［作者簡(jiǎn)介］ 王紅星（1973—），男，江西鄱陽(yáng)人，工學(xué)博士，南昌工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)器人研究；吳歡娣（1990—），女，江西豐城人，碩士，南昌工程學(xué)院圖書(shū)館館員（通信作者），主要從事圖書(shū)檢索和機(jī)器人外語(yǔ)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）38-0153-04 ［收稿日期］ 2023-05-26

引言

21世紀(jì)是快速變化的時(shí)代，是一系列新政策、新理念、新想法層出不窮的時(shí)代，不僅極大地改變了社會(huì)的生產(chǎn)方式，也使我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。在多元化的時(shí)代，不得不提的也是時(shí)下熱門的一個(gè)詞就是人工智能。所謂人工智能（artificial intelligence， AI），其實(shí)是由計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域奠基人圖靈提出的概念，是研究、模擬、延伸、拓展人的智慧的一門技術(shù)學(xué)科。人工智能主要由傳感器及建立在傳感信息基礎(chǔ)上的相關(guān)智能軟件組成，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)和專家系統(tǒng)等。信息化是人類發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流，應(yīng)用型本科院校機(jī)器人類課程的繁榮也絕非天方夜譚［1］。應(yīng)用型本科院校注重學(xué)生理論與實(shí)踐知識(shí)相結(jié)合的能力，其核心環(huán)節(jié)以實(shí)踐教學(xué)和項(xiàng)目研究為主。作為以實(shí)踐為主、理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的機(jī)器人類課程，較為適合應(yīng)用型本科院校的設(shè)立和發(fā)展。站在新時(shí)代的起點(diǎn)，面向嶄新的社會(huì)形勢(shì)，我們能做的就是大力推進(jìn)應(yīng)用型本科院校機(jī)器人類課程的發(fā)展與興盛。因此，探討應(yīng)用型本科院校教育中機(jī)器人類課程的教學(xué)現(xiàn)狀及其途徑就成為值得研究的一項(xiàng)課題。

一、教學(xué)研究項(xiàng)目的先進(jìn)性

從1956年提出人工智能學(xué)科開(kāi)始，人工智能學(xué)科得到了巨大的發(fā)展，并逐步形成了一個(gè)廣泛的交叉領(lǐng)域與前沿科學(xué)體系。在信息化的21世紀(jì)，人工智能更是掀起了一股熱潮，許多高校陸續(xù)開(kāi)設(shè)了人工智能學(xué)科［2］。智能機(jī)器人是一個(gè)集機(jī)器人環(huán)境感知認(rèn)知、機(jī)器人控制、智能決策的平臺(tái)，其中環(huán)境感知認(rèn)知包括傳感器、信號(hào)采集與處理、目標(biāo)識(shí)別、環(huán)境建模和理解、感知信息融合等內(nèi)容；機(jī)器人控制包括運(yùn)動(dòng)控制、操作控制、多目標(biāo)協(xié)調(diào)控制等相關(guān)內(nèi)容；智能決策包括策略與決策、行為規(guī)劃、情感決策、機(jī)器學(xué)習(xí)、群體智能、合作與協(xié)調(diào)等相關(guān)內(nèi)容。智能機(jī)器人涵蓋了經(jīng)典控制論、運(yùn)籌學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、圖像處理與分析、模式識(shí)別、人工智能等相關(guān)理論［3］。

機(jī)器人的發(fā)展，特別是智能機(jī)器人的發(fā)展更是日新月異。人工智能與機(jī)器人這兩個(gè)學(xué)科在理論上與實(shí)踐上的結(jié)合，將會(huì)取得一種理想的效果，一個(gè)智能系統(tǒng)必須取得其工作環(huán)境和內(nèi)部參數(shù)的各種信息，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)和環(huán)境的相互作用，成為共融性機(jī)器人，以實(shí)現(xiàn)特定的任務(wù)。智能機(jī)器人正好是人工智能的一個(gè)載體，它為人工智能的教學(xué)提供了一個(gè)直接和感性的工具。因此，可以毫不夸張地說(shuō)，應(yīng)用型本科院校機(jī)器人類課程對(duì)課堂質(zhì)量的提升大有裨益，對(duì)學(xué)生的未來(lái)發(fā)展具有不可小覷的意義。

二、應(yīng)用型本科院校開(kāi)設(shè)機(jī)器人類課程的意義

目前，盡管應(yīng)用型本科院校機(jī)器人類課程正在如火如荼地開(kāi)展，但是，部分高校在面對(duì)機(jī)器人類課程時(shí)持懷疑的態(tài)度，沒(méi)有意識(shí)到在應(yīng)用型本科院校教育中開(kāi)展機(jī)器人類課程的重要意義。筆者認(rèn)為，應(yīng)用型本科院校教育中機(jī)器人類課程的開(kāi)設(shè)具有如下優(yōu)勢(shì)。

（一）有助于教學(xué)研究

機(jī)器人教育是實(shí)踐與理論的結(jié)合體，既能夠有效地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，幫助學(xué)生培養(yǎng)探究能力，又能夠發(fā)揮學(xué)生的自我個(gè)性，全方位地提高學(xué)生的思考能力。此外，不論是搭建機(jī)器人，還是使用機(jī)器人的過(guò)程，都是一項(xiàng)協(xié)調(diào)眼、手、腦的活動(dòng)，通過(guò)這些活動(dòng)，可以將教師與學(xué)生聯(lián)系起來(lái)，教師可以在與學(xué)生接觸的過(guò)程中明確學(xué)生存在的問(wèn)題，并逐漸摸索出適合的教學(xué)方式，從而促進(jìn)機(jī)器人類課程質(zhì)量的提高，并將其融入其他課程。

（二）有助于提高學(xué)生對(duì)本學(xué)科的興趣

學(xué)生可能在理論學(xué)習(xí)方面的能力較強(qiáng)，但是在實(shí)踐方面的能力相對(duì)比較薄弱，創(chuàng)新能力欠缺，學(xué)習(xí)興趣不足。機(jī)器人類課程的開(kāi)設(shè)則在一定程度上解決了該問(wèn)題。相信每一名學(xué)生都不會(huì)對(duì)機(jī)器人教育有抵觸心理，因?yàn)閷W(xué)生的好奇心會(huì)讓他們對(duì)這些科技產(chǎn)物產(chǎn)生無(wú)窮的探索欲與求知欲?？萍嫉暮Ｑ鬅o(wú)邊無(wú)際，學(xué)生的好奇心永遠(yuǎn)都能夠保持下去，他們的學(xué)習(xí)興趣也會(huì)隨著好奇心而不斷增強(qiáng)。

三、貫徹落實(shí)應(yīng)用型本科院校教育中機(jī)器人類課程開(kāi)設(shè)的必要性

（一）契合相關(guān)文件的要求

國(guó)家出臺(tái)過(guò)很多相關(guān)文件對(duì)教育進(jìn)行規(guī)范和引導(dǎo)，其中包括《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)（征求意見(jiàn)稿）》提出的“核心素養(yǎng)”。此外，2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提到，要開(kāi)辟專門渠道，實(shí)行特殊政策，實(shí)現(xiàn)人工智能高端人才精準(zhǔn)引進(jìn)。在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，盡快建立人工智能學(xué)院，增加相關(guān)博士、碩士招生名額。應(yīng)用型本科院校機(jī)器人類課程則完全契合國(guó)家對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求。機(jī)器人類課程有利于培養(yǎng)學(xué)生鮮明的形象思維和豐富的想象力，而且機(jī)器人類課程常常是基于團(tuán)隊(duì)合作完成的，有利于增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與能力。學(xué)生在相互合作的過(guò)程中，不同的觀點(diǎn)與意見(jiàn)相互碰撞，又產(chǎn)生新的觀點(diǎn)，“頭腦風(fēng)暴”式的討論對(duì)學(xué)生思維能力的發(fā)展十分有利。

（二）應(yīng)用型本科院校教育現(xiàn)狀存在的問(wèn)題要求貫徹落實(shí)機(jī)器人類課程

個(gè)性化學(xué)習(xí)是近年來(lái)使用非常普遍的教學(xué)方法，它通過(guò)結(jié)合各個(gè)學(xué)生的特征與能力，制訂出相匹配的應(yīng)對(duì)方案。然而，要徹底實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為核心的教學(xué)，就必須對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)以教師為核心的教學(xué)方式進(jìn)行改革。說(shuō)起來(lái)容易，但真正實(shí)施起來(lái)卻面臨諸多的困難與挑戰(zhàn)，特別是對(duì)有著寶貴經(jīng)驗(yàn)和一定實(shí)施成效的資深教師來(lái)說(shuō)。我們往往可以看到，在課堂教學(xué)過(guò)程中教師很容易受限：一是習(xí)慣于傳統(tǒng)教育觀念，在上課時(shí)教師很容易落入“填鴨式”的教學(xué)弊端；二是存在教師面對(duì)多種多媒體工具使用不熟悉、態(tài)度不夠端正的問(wèn)題。21世紀(jì)是信息多元化的時(shí)代，多媒體教學(xué)顯然已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代的主流方向，我們必須以合理的方式引入機(jī)器人類課程，變革傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)，讓高效課堂“活”起來(lái)。

四、提升應(yīng)用型本科院校教育中機(jī)器人類課程的有效途徑

教師是學(xué)生在學(xué)校中可以依靠并信賴的存在，是學(xué)生未來(lái)的耕耘者和引路人。教師主持課堂秩序和營(yíng)造課堂氛圍，既要培養(yǎng)好學(xué)生的想象力，又必須同時(shí)兼顧好機(jī)器人在其中的合理運(yùn)用，這離不開(kāi)教師學(xué)富五車的知識(shí)儲(chǔ)備與科學(xué)的教學(xué)理念，更要高校的教師共同努力、堅(jiān)持不懈。筆者認(rèn)為，要在教學(xué)中更好地發(fā)揮機(jī)器人的作用，可以從以下幾個(gè)方面著手。

（一）熟知學(xué)生定位，給予學(xué)生自主“想象”的空間

在教學(xué)過(guò)程中，不難發(fā)現(xiàn)有這么一個(gè)現(xiàn)象，部分學(xué)生課上不愛(ài)與教師交流，并且小心翼翼、行動(dòng)謹(jǐn)慎。這不僅在于他們不愿意表達(dá)或是不喜與人溝通，還由于他們懼怕自己講錯(cuò)話，擔(dān)心言行不正確而會(huì)遭到教師指責(zé)。這些思想是不能促進(jìn)課堂教學(xué)的，且作用也微乎其微。在整個(gè)機(jī)器人類課程的教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)中，學(xué)生對(duì)機(jī)器人的掌握程度常常與學(xué)生在實(shí)際生活中的經(jīng)歷息息相關(guān)，學(xué)生在教室制造、編程、調(diào)試機(jī)器人的整個(gè)過(guò)程，也為他們提供了一次完整的體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的機(jī)會(huì)。教師要充分把握這個(gè)過(guò)程，掌控每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)啟發(fā)學(xué)生，順利完成課堂教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)的突破。所以，教師必須拋棄以往的傳統(tǒng)教學(xué)方法，給學(xué)生營(yíng)造一種自然開(kāi)放的教學(xué)氛圍，使學(xué)生可以在參與探究時(shí)毫無(wú)心理壓力，充分表現(xiàn)自己的思想和看法。在此期間，教師要做到耐心認(rèn)真，面對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題，教師要耐心指導(dǎo)，盡力解決學(xué)生的疑問(wèn)。

（二）增加有趣的課堂活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

按照不同的群體制訂不同的教學(xué)計(jì)劃對(duì)教師的教學(xué)工作很有必要，選擇課程教學(xué)方案并設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)實(shí)踐，由此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因?yàn)榻處熗鎸?duì)的是不同的學(xué)習(xí)者，他們具有不同的個(gè)性、不同的學(xué)習(xí)方法，又或者是具有不同程度的知識(shí)。因此，教師在課堂過(guò)程中應(yīng)通過(guò)借助豐富多彩的課堂活動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生發(fā)散性思考，讓有各種興趣的學(xué)生也可以加入其中，從而激發(fā)學(xué)生的熱情。例如，在學(xué)校內(nèi)設(shè)立與機(jī)器人相關(guān)的社團(tuán)活動(dòng)，讓機(jī)器人深入每個(gè)學(xué)生的日常生活；設(shè)置機(jī)器人競(jìng)賽，通過(guò)這種學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生能夠獨(dú)立完成編輯各類小程序，獲得成功的喜悅，激發(fā)了學(xué)生對(duì)程序?qū)W習(xí)的興趣。為增強(qiáng)競(jìng)賽效果，教師可以給表現(xiàn)好的團(tuán)隊(duì)一定的獎(jiǎng)勵(lì)，在學(xué)生隊(duì)伍內(nèi)營(yíng)造“評(píng)、比、學(xué)”的氛圍。

（三）強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)合作，讓“每一個(gè)都不落下”

機(jī)器人類課程教學(xué)多以小組形式展開(kāi)，在學(xué)習(xí)或競(jìng)賽過(guò)程中，學(xué)生需要不斷地溝通磨合，最后達(dá)成統(tǒng)一的意見(jiàn)。這個(gè)過(guò)程極大地增強(qiáng)了學(xué)生溝通合作的能力。要使學(xué)生獨(dú)立，就要為其提供自由的思想空間，與學(xué)生一起討論交流促使他們的知識(shí)體系更加完善，在學(xué)習(xí)方法上相互學(xué)習(xí)借鑒，不同想法相互碰撞。針對(duì)學(xué)生不愿與教師溝通的現(xiàn)狀，可以促進(jìn)學(xué)生之間的學(xué)習(xí)探討，選擇適合學(xué)生的方法。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中可以適當(dāng)?shù)亟M織團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

（四）引進(jìn)課程目標(biāo)達(dá)成度分析，細(xì)化機(jī)器人類課程評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)課程的改革創(chuàng)新

機(jī)器人類課程是實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的科目，引進(jìn)課程目標(biāo)達(dá)成度分析［4］，有助于細(xì)化機(jī)器人課程評(píng)分，從而促成機(jī)器人類課程建設(shè)。筆者所授課程“機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)”“人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)”和研究生課程“機(jī)器人學(xué)”“模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)”都屬于典型的機(jī)器人類課程，包括理論、實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和編程，目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)包括平時(shí)考核、實(shí)驗(yàn)考核、項(xiàng)目考核、編程考核和期末考試等部分，直接考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度及對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握情況，對(duì)學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析課程目標(biāo)達(dá)成度結(jié)果。當(dāng)課程目標(biāo)達(dá)成度低于期望值時(shí)，應(yīng)該及時(shí)有所調(diào)整并進(jìn)行必要的改進(jìn)；當(dāng)課程目標(biāo)達(dá)成度高于期望值時(shí)，應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、反復(fù)驗(yàn)證，形成能夠進(jìn)行推廣的機(jī)器人類課程教學(xué)模式。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人教育順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，是新時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，也是教育信息化發(fā)展下的新型教育形式。在人工智能日益普及的社會(huì)背景下，不僅應(yīng)用型本科院校開(kāi)辦了機(jī)器人專業(yè)，一批教育機(jī)構(gòu)也獲得教育部認(rèn)可，開(kāi)展機(jī)器人教育，輔助國(guó)家辦學(xué)，在國(guó)際機(jī)器人比賽獲得優(yōu)異成績(jī)，讓世界看到我國(guó)機(jī)器人教育發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)。筆者提出的以上意見(jiàn)能夠在實(shí)踐中得到運(yùn)用，本文教學(xué)途徑體系將有助于機(jī)器人工程專業(yè)人才實(shí)踐能力和學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力的提高。

（課題組成員：吳歡娣、許春霞、廖高華）

參考文獻(xiàn)

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［2］熊根良，萬(wàn)偉民，張華，等.新工科背景下機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)模式初探：以南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院為例［J］.教育教學(xué)論壇，2019（31）：132-136.

［3］魏長(zhǎng)赟，廖華麗，王婷婷.新工科背景下研究型高校機(jī)器人工程專業(yè)課程體系建設(shè)與探究［J］.教育教學(xué)論壇，2019（23）：87-88.

［4］胡瑞，許春霞，熊吉，等.基于OBE理念以達(dá)成度為導(dǎo)向的機(jī)械原理課程教學(xué)模式構(gòu)建研究［J］.江西科學(xué)，2022，40（1）：154-157+164.

Research on Teaching of Robot-Related Courses in Applied Undergraduate Colleges

WANG Hong-xinga， WU Huan-dib， XU Chun-xiaa， LIAO Gao-huaa

（a. School of Mechanical Engineering， b. Library， Nanchang Institute of Technology， Nanchang， Jiangxi 330099， China）

Abstract： Education is the top priority of a country’s development， and the development of universities represents the quality and level of education in a country. In recent years， artificial intelligence has been increasingly applied to various fields such as healthcare， education， and military， bringing great convenience to humanity. Compared to academic undergraduate education， applied undergraduate education has played a positive role in meeting the needs of China’s economic and social development， and the demands for high-level applied talents， and promoting the popularization of higher education in China. Faced with the rise and widespread application of artificial intelligence technology， workers in the applied undergraduate education industry should seize the opportunity， change traditional educational concepts， innovate teaching methods， and promote the reform and development of applied undergraduate education. This paper first analyzes the progressiveness of robot-related teaching research project and the teaching significance of the robot-related courses in the applied undergraduate education. Finally， this article explores ways to improve the teaching quality of this course， hoping to inspire relevant workers.

Key words： applied undergraduate education; robot-related courses; teaching significance; achievement analysis; teaching approach