应用型本科院校开展机器人教育的探讨

□姚志广

(山西能源学院，山西 太原 030006)



应用型本科院校开展机器人教育的探讨

□姚志广

(山西能源学院，山西 太原 030006)

在机器人教育如火如荼发展的今天，作为新建或者正在转型的应用型本科院校，如何抓住这一机遇，使机器人教育成为本校的特色教育之一，是各个院校教育工作者普遍关注的热点。本文在分析应用型本科院校开展机器人教育的必要性的基础上，对现阶段各类高校开展机器人教育的现状与存在的问题做了详细的分析，提出了应用型本科院校开展机器人教育的有效的途径。

应用型本科院校；机器人教育；实践教育

机器人产业是世界各国竞相把握未来发展的趋势，现阶段，各个国家都将机器人战略作为本国未来发展的重要一环。美国国家的“工业化和工业互联网战略”、德国的“工业4.0战略”、欧盟诸国的“火花计划”、日本的“机器人新战略”以及我国“中国制造2025”等等，无不折射出各国抢占世界机器人科技制高点和谋求机器人产业竞争新优势的意志和决心。机器人教育作为实现这些战略和计划的基础，同样普遍受到各国教育界的重视。我国机器人教育、教学尚处在起步阶段。虽然已经形成了以高等院校为主，中、小学积极参与的局面，但各个学校、各个层次的机器人教育五花八门，水平参差不齐。

应用型本科院校是我国近几年为了适应不断改变的新环境下经济增长需要，根据国际教育界的发展趋势而提出的教育新理念。应用型本科院校以“应用型”为办学定位，旨在培养适应社会发展的与社会各业相适应的动手实践能力强的应用型专业技术人才。那么，如何在应用型本科院校开展机器人教育，使学生通过学习这一知识体系，进而更好地为专业技术服务，使机器人教育能够与应用型本科院校的办学定位吻合，并成为应用型本科院校的专业特色教育。本文根据这一命题，首先指出应用型本科院校开展机器人教育的必要性，并对现阶段各类高校开展机器人教育的情况做了详细的分析，在此基础上，尝试性地提出了应用型本科院校开展机器人教育的有效的途径。

1　应用型本科开展机器人教育的必要性

在2015年6月9日举办的中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上，国家主席习近平对人工智能寄予厚望，并表示，要把我国机器人水平提高，而且要尽可能多地占领市场。国内的各类高校也为了提高我国机器人教育的水平，争相开展有关机器人创新理论与创新实践方面的教育，其中北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、中国矿业大学、浙江大学、西安交通大学等院校都在这一方面做了有效的尝试，并在高校的机器人教育业界取得了一定的影响，被业界基本认可。

而我国现阶段的应用型本科院校，有的是传统的普通高等本院院校正在转型的，有的是刚刚成立的。这些院校的办学定位都以“应用型”为基调，其办学理念基本被定为：培养与(区域)经济、社会发展相适应的应用型、技术技能型高级专业人才，也就是培养与企业生产应用一线紧密相关的本科层次应用型专业人才，这与《中国制造2025》与“机器人制造”不谋而合，如果能够在短时间内培养出适应将来智能型社会工业机器人环境下的应用型人才，无疑是适应社会经济发展、提高各行业效率的行之有效的途径。

较之作为一所正在转型的或者刚刚成立的本科院校，与其他科研、师资能力较强的院校相比，应用型本科院校在传统的专业建设与专业教育方面并没有多大优势，如果在同样是新兴的机器人与人工智能方面，大家在同样的起跑线上，如果应用型本科院校抓住自身“应用型”的特色，那么在机器人应用教育方面会更容易做出成绩，成为应用型本科院校的一大亮点。

2　我国高校机器人教育的现状

机器人教育是最近几年一个新兴的教育领域。在各国机器人计划的推动下，国内的很多教育及非教育专业人士，都对机器人教育给予厚望。国内的各个高校也争相开展机器人教育。为了区分于其他普通高校，本文对我国高校机器人教育现状分析的时候，分为两个部分，即：传统院校和应用型本科。传统院校指的是科研、学术以及教学能力较强的各类重点院校，而应用型本科院校则是指正在转型的或者刚刚成立的以“应用型”为办学特色的本科院校。

2.1传统院校机器人教育的现状

2.1.1有较完善的课程体系和专业方向

相比于应用型本科院校，这些传统的重点高校在机器人教育中，起步比较早，因此不少的学校借鉴自身或者其他国外院校的教育思路，很多学校已经建立了与机器人相关的课程体系，有的学校已经在全校开设公选课，最大程度地拓展机器人教育范围；并且在不少重点院校的相关专业(例如：机械制造与自动化或者自动控制)开设了机器人制造或者机器人应用等相关的方向。

2.1.2师资投入较多，资源整合程度较高

由于机器人涉及到机械、电子、信息、控制和软件编程等多个学科，机器人教育对师资的综合素质要求也比较高。因此，传统的重点高校借助于自身的优势，将相关行业的师资进行整合，使机器人教育更加科学化和系统化。例如中国矿业大学，就将机械、电子和信息进行整合，以机械与信息学院的形式出现，这样可以在组织内部实现师资的配比，整合资源促进机器人教育的发展。

2.1.3配套教育逐渐自主化

在传统的重点院校，由于开展机器人教育比较早，特别是有较多的机器人竞赛和机器人实践经验，加之不少教师在相关的企业都进行校企方面的合作研究，因此这些院校的机器人配套教育已经从借鉴国外的设备内容逐步改为自己实验室动手设计实现，将相关的机器人配套教育由博士、硕士设计开发，向本科生应用的配套教育自主化方面发展。

2.2应用型本科院校机器人教育现状

2.2.1尚未形成课程体系与学科专业

现阶段，应用型本科院校主要是由以前的二本院校发展或者刚刚成立而来，学校的科技和师资实力均与传统的重点高校有一定的差距。许多院校的教师有这一面的想法，但是自身的水平有限，尚未能够编写相关的课程教材体系。许多学校想涉及相关的学科专业，但由于全国本科院校目录的限制，很难直接设定。使用本人的教材，又不能很好的与本校应用型特色相结合。另外，由于机器人教育发展时间较短，缺乏标准的教材和成熟的教学方案。

2.2.2师资极度缺乏

应用型本科院校本身学科整合程度不高，加之这些学校基本遵循我国分学科的人才培养体制，因此导致多学科融合的机器人教学师资非常缺乏，再加之应用型本科院校教师自身水平有限，即使专门从事机器人研究的老师也只是对某一专项擅长，无法从事其他学科领域的研究，也就很难形成宏观的整体把握，从而阻碍了创新研究。

2.2.3配套教育设备不规范

由于应用型本科院校，师资、设备以及自身科研条件的限制，无法像传统的重点院校那样自己制作教育配套设备，而市面上现有教学机器人的价格比较昂贵，导致应用型本科院校只能购买少数的设备用于教师科研或机器人竞赛，直接导致课堂教学的普及几乎不可能。与此同时，收到各个商家商业炒作的影响，使应用型本科院校的老师，感觉设计配套设备较难，从而打消了动手的积极性，对学生的能力培养也起不到应有的作用。

3　应用型本科院校发展机器人教育的有效途径

3.1以竞赛促教学

应用型本科在教学过程中要突出应用性，而各类大学生机器人大赛恰好是机器人在比赛中的应用。因此，应用型本科的机器人教育教学起步阶段应该以机器人竞赛作为引导，以竞赛促进教学。通过参加机器人比赛，可以激发学生对机器人学习的兴趣，使学生能够了解机器人在不同场景中的应用实例，掌握有关机器人的发展方向；通过参加机器人比赛，教师可以与其他不同高校和不同层次的老师进行交流、沟通，可以借鉴不同院校机器人教育教学的手段综合运用，找出适应应用型本科院校机器人教学的新思路。另外，通过参加比赛获奖，还可以提高学校的知名度，有利于学院对机器人教学的重视和资金支持。

目前我国已经形成了国家级、地区级、省部级等各个层次的各类机器人比赛，应用型本科院校的教师和学生可以根据本学院的办学定位以及本专业的培养目标进行比赛或者现场观摩交流，使学生能够身临其境地感受机器人应用，促进本学校的教学良性发展。

3.2实施教学差异化策略

机器人本身种类繁多，对技术的要求和资金的投入也千差万别。因此，不同类型的应用型本科院校可以根据自身的实际情况在机器人教学的过程中采取差异化教学。比如：偏重于机械类专业的学生可以重点研究机器人机械设计与机械动力方面的应用；而从事电子类专业的学生，可以主要研究机器人电路设计及电路成型与优化方面的应用；从事信息、控制类专业的学生，主要从事机器人软件控制编程方面的应用。应用型本科院校的教师也应该根据学校自身条件确立符合本校实际发展的机器人项目，突出自身的优势所在，对于自己不熟悉的项目，可以通过购买适量的成熟机器人配套产品来解决。这样，一方面可以与本学校的办学定位相结合，突出自身应用性的专业特色，也可以使教师在有限的条件下发挥自身的长处，专门研究某一方面相关的领域，促进专业的分工合作；另外一方面，购买机器人配套产品还能获得厂商的技术支持，有利于初期的学习和实践。

在这里需要说明的是，实施差异化策略不是不让相关的教师涉猎相关的行业，机器人涉及到机械、电子、信息、控制和软件编程等多个学科，进行机器人教学、设计机器人应用无疑是一个长期的工程。虽然应用型本科院校的教师可以专门针对某一方面研究，但是也要走出去，与其他专业的教师多沟通、交流，尽量做到学科之间的融合贯通，以便对本校机器人教育教学的规划和实施起到专业的指导作用，避免走弯路。

3.3社团带动，促进兴趣发展

应用型本科院校的机器人教学还应该发挥学院学生实际动手能力强的特点，在课堂学习理论课程与实践实训的基础上，可以通过机器人协会或者机器人社团等学生自身的组织形式，促进本院学生对机器人的兴趣。社团可以在教师的带领下，让学生参与到“机器人的功能确定——总计设计——结构设计——电路板设计——零件加工——元器件焊接——程序设计——组装调试——现场应用等过程中来。由于通过社团由学生完全自主开发设计和加工，不但可以大大降低机器人的开发成本，而且更重要的是，使学生能够参与其中，发挥学生的动手想象力，还可以扩大学生学习机器人的范围。老师也应该对教学过程进行总结，形成系统的教学方案，同时编写适合于教学的教材。

3.4建立自身应用平台

通过上述的各种形式，在进行一段时间的尝试性探索后，应用型本科院校可以结合自身的特点，建立适合应用型发展的机器人平台。可以在这一机器人平台上进行适合自身发展的各种科学研究，特别在与本学校办学目标和培养方案相一致的领域，进行非常深入的研究。对于学生来说，利用这里的平台可以真正做到学习与应用相结合，做到学与用一体化。真正培养应用型人才。

机器人作为“后信息时代”与人工智能的产物，既是当代高端智能制造的典型代表，是衡量一个国家科技创新和制造业水平的重要标志，更是新一轮科技和产业变革的先锋力量。机器人教育教学则是实现机器人产业的现实基础与可持续发展驱动力，应用型本科院校作为培养应用型专业技术人才的机构，应当积极探索机器人教育的新模式，为社会培养出适应未来机器人工业环境下的新型制造和应用人才而努力。

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[责任编辑：郝晓梅]

2016-04-08

姚志广(1979- )，男，山东博兴人，硕士，现工作于山西能源学院，讲师，研究方向：自动控制。

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