《機器人技術基礎》線上金課建設研究

摘?要：《機器人技術基礎》是機器人工程專業的一門理論和實踐并重的專業基礎課，本文依據教育部線上金課的要求，對《機器人技術基礎》課程的教學現狀做了總結，并探討了該課程理論和實踐教學內容開展線上教學的具體途徑。

關鍵詞：機器人技術基礎;金課;線上

1?緒論

2018年6月，教育部在新時代全國高等學校本科教育工作會議上提出“淘汰水課、打造金課”要求。目前金課建設一般分為以下五大類：線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會實踐“金課”。[1]線上“金課”目前主要是慕課形式;虛擬仿真“金課”利用信息技術、智能技術與實驗教學的深度融合破解了高等學校在實驗、實習、實訓中的問題。《機器人技術基礎》作為機器人工程專業的一門兼具理論性和實踐性的專業基礎課，在本次全國大規模線上教學大演練中，對標線上金課與虛擬仿真金課的建設要求，研究打造線上教學+虛擬仿真教學相結合的在線金課是必然趨勢。文獻[2]在機器人學課程中引入項目式教學，使用Matlab軟件輔助教學，建設在線課程增加與學生互動。文獻[3]騰訊會議與云班課相結合開展“機器人技術基礎”課程網絡直播教學實踐，以解決特殊情況線下無法教學的問題。以上均是對《機器人技術基礎》課程線上教學的有效方式，本文在這些研究基礎之上，提出了針對該門課程理論教學和實踐教學的一種新的實施途徑。

2?《機器人技術基礎》課程現狀

自2016年東南大學首開機器人工程本科專業以來，截至2020年，全國已有249所本科高校開設該專業。《機器人技術基礎》作為該專業的一門重要專業必修課，此課程涉及機械設計、傳感器、機械工程等多學科的內容。該課程一般以工業機器人為主要研究對象，總結介紹機器人的各項技術基礎內容，為后續各門專業課的深入學習打好基礎。本門課程培養學生在機器人技術方面分析與解決問題的能力，培養學生在機器人技術應用方面的實踐動手能力，為畢業后從事機器人工程領域相關工作打下必要的基礎知識。

目前，華中科技大學、東北大學、北京航空航天大學等研究型大學該門課程的教學側重理論深度，教學模式主要是課堂教學。高職高專院校開設有《工業機器人技術基礎》的類似課程，這些大學以培養“操作型”的技術人才為主，此類課程的講授側重實際操作，教學模式主要是實踐教學。應用型本科院校該門課程的教學目標是要求學生掌握機器人的組成、工作原理、分類和主要研究領域并在實踐中靈活運用。

《機器人技術基礎》課程在線上教學環節中有以下幾個方面的問題值得思考：（1）如何有效的采用“自主學習+課程直播”的師生雙主體在線教學范式，解決學生單一慕課自主學習過程中感覺學習難度較大，產生畏難情緒，缺乏學習的動力與興趣的問題;解決教師直播教學模式中學生缺乏主動練習、獨立操作及深入思考的時間和機會的問題[4];（2）如何有效地利用虛擬仿真教學資源解決在線教學過程中實踐環節無法開展，實際教學過程中，教學學時和實驗教學資源的都受到一定限制，教學手段與方法無法充分施展、教學課時與教學內容矛盾的問題;（3）如何有效地整合線上教育資源，解決不同線上慕課選用教材不同，培養目標不一而無法適應本校課程線上教學要求和人才培養要求的問題。

3?《機器人技術基礎》課程線上教學實施方案

目前，同一門課程在各種平臺下的慕課眾多，由于選用教材不同，培養目標不一，不同慕課各有千秋。本文將根據應用型本科高校的人才培養特點，研究如何融合《機器人技術基礎》課程各類共享資源，形成武漢商學院《機器人技術基礎》線上教學大綱，編制線上教學講義。

3.1?理論教學線上實施方案

常見的線上教學形式有以下三種：（1）教師采取線上平臺進行直播授課，類似于傳統的線下“面對面”授課，主要由教師主導大部分教學活動;（2）學生自主學習，一般由學生主導整體過程，合理利用自身時間進行自我學習，類似課堂自習;（3）學生自主學習+教師直播授課相結合，在這種模式下，教師和學生不再是課堂教學的單一主體，而是教師和學生互為主導和主體，其實質是以學生在線慕課自學學習和教師直播授課兩種模式為基礎，師生雙主體模式下的在線教學實施過程。在2020年上半學年，本門課程理論教學的具體授課模式如下表所示：

3.2?實踐教學線上實施方案

（1）研究《機器人技術基礎》課程虛擬仿真教學資源開發。《機器人技術基礎》該門課程在傳統的線下教學模式中有大量的實踐教學環節，然而實踐教學環節是在線教學的一大痛點問題，一種可行的手段是通過各類仿真軟件制作虛擬仿真教學資源，解決在線教學過程中的實踐教學問題。本門課程利用Matlab和Demia等仿真軟件制作了大量的虛擬仿真資源，如圖1所示。

（2）利用國家虛擬仿真實踐教學平臺等共享資源。國家虛擬仿真實踐教學平臺是一個聚集了大量教學資源的虛擬仿真平臺，里面包含一些制作精良的虛擬仿真實驗，其中部分機器人主題的虛擬實驗可以有效地解決《機器人技術基礎》該門課程的實踐教學問題，如圖2所示：

4?總結

目前，全國已有200多所高校開設機器人工程專業，《機器人技術基礎》作為該專業的第一門專業課，重要性不言而喻。本文探討的在線教學模式以國家金課課程為目標，對這一新興專業的課程教學具有理論指導意義;同時，本項目以武漢商學院機器人工程專業學生為對象，同步進行實證研究，打造基于線上教學與虛擬仿真教學相結合的在線金課。

參考文獻：

[1]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：49.

[2]尹斌，馬策，宋黎明，馮崇，盧文濤.機器人學課程的“金課”建設[J].教育信息化論壇，2020（07）：5253.

[3]張玉林，劉娟，李立成，謝金利.機器人技術基礎課程網絡教學探索與實踐[J].科技視界，2020（16）：811.

[4]余娜.《工業機器人技術基礎》混合課程建設與應用[J].科技風，2019（20）：53.

本文是武漢商學院2020年校級教研項目：基于虛擬仿真的線上“金課”建設研究——以機器人技術基礎》課程為例（編號2020N014）的階段性研究成果

作者簡介：周浩，男，講師，武漢商學院機器人教研室，研究方向：機器人產業發展。