“人工智能”浪潮下的機器人創新教育與應用型工科專業教學結合的改革研究

龍詩科

摘 要 人工智能技術是我國新一代戰略發展規劃，其中35所大學獲批新增人工智能本科專業。傳統應用型工科教學如何跟人工智能技術接軌，必須依靠機器人創新教育平臺。本文分析了國內外機器人創新教育現狀，指出了傳統應用型工科教學的現實問題，以空中機器人教育為例，分別從教學前分析、教學設計與開發、教學推廣、教學評價與反饋這四個方面提出應用工科專業教學結合的實施方案。形成“課堂-實踐-課外”、“教學-科研-創新”良性機制，推動整個行業師資和人才培養的發展。

關鍵詞 人工智能 機器人 創新教育 應用型工科

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.06.018

Research on the Reform of the Combination of Robot Innovation Education and Applied Engineering Teaching under the Wave of "Artificial Intelligence"

LONG Shike

（Institute of Electronic Information and Automation， Guilin University of Aerospace Technology， Guilin， Guangxi 541004）

Abstract Artificial intelligence technology is a new generation of strategic development plan in China. Among them， 35 universities have been approved to add artificial intelligence undergraduate majors. How to integrate traditional applied engineering teaching with artificial intelligence technology depends on the innovative education platform of robots. This paper analyses the current situation of innovative education of robotics at home and abroad， points out the practical problems of traditional applied engineering teaching， and takes aerial robot education as an example， puts forward the implementation plan of combining teaching of Applied Engineering Specialty from four aspects： pre-teaching analysis， teaching design and development， teaching promotion， teaching evaluation and feedback. Form a benign mechanism of "classroom - practice - extracurricular" and "teaching - scientific research - innovation" to promote the development of teachers and personnel training in the whole industry.

Keywords artificial intelligence； innovative education of robots； applied engineering

0 引言

隨著人工智能浪潮的興起，人工智能和機器人產業發展突飛猛進，加上社會老齡化的到來和人口紅利的逐漸消失。智能化的設備來替代人類重復繁重勞動成為必然趨勢。這個過程中，人才缺口將會是社會上最大的缺口。[1]為此，2017年國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，明確提出實施全民智能教育項目。那么作為傳統應用型工科類型的普通高校工科專業，如何進行教學改革轉型，緊跟科技前沿潮流，彌補社會人才缺口，將是今后高校教育界長期的一個研究改革議題。

從國家政策層面來看，教育部越來越重視高校教育的改革，提出了“新工科”的目標，其主要內涵是培養多元化、創新型卓越工程人才。這項目目標符合目前整個社會經濟的發展需要。實業興邦，基礎實際應用人才才能真正創造社會價值。同時，機器人教育在其中具有舉足輕重的地位，從2000年世界機器人大賽開始，國內也開始提倡機器人教育。[2]

從個人層面來講，本人經歷過科研學習、企業工程師再到高校教師的過程，深感目前普通高校的應用型工科專業學生需要跟外界實用技術接軌。而機器人是一個非常好的平臺，蘊含著豐富的科學知識，對學生有著極大的吸引力。所以筆者認為機器人創新教育跟工科專業教學結合，將會極大提高學生的實際創新能力。

1 國內外機器人創新教育現狀分析

國外機器人創新教育列為STEM（科學、技術、工程與數學）教育范圍內，從1986年起開始推廣，到2016年的《教育中的創新愿景》等報告，旨在推廣STEM教育，保證不同年齡段的學習者享受STEM教育的公平。那么機器人教育跟STEM教育類似，具有某些特征：[2]（1）綜合性強，覆蓋知識面廣；如編程知識、機械設計知識、物理和數學知識、嵌入式軟件和硬件知識等；（2）趣味性強；在學習過程中以任務為導向，讓學習者復有成就感；（3）協作性；往往需要一個小組來完成任務；（4）實踐性；考察學習者的實踐動手能力；（5）開放性；可以公開讓更多學習者加入，可以拓展開發。那么，基于這些特征，國外也涌現了不少優秀教育產品，如丹麥的樂高機器人（LEGO）、德國的慧魚（FISCHER）、韓國的ROBOROBO、美國的RB5X機器人。[3]它們的推廣模式主要是機器人技術課程、課外活動、夏令營等。