“機器人時代”通識教育課程建設實踐與思考

楊 揚

(上海大學 機電工程與自動化學院， 上海 200444)

縱觀當今科技和產業發展態勢，機器人技術及應用已成為各科技強國公認的戰略必爭領域。美國《從互聯網到機器人》、德國“工業4.0”戰略、日本《機器人新戰略》等都將機器人產業作為國家發展的重要方向，折射出各國在新的機遇中爭奪戰略制高點的決心。我國正處于實現中華民族偉大復興中國夢的新時代，習近平同志在兩院院士大會上發表重要講話時曾指出，“機器人革命”有望成為“第三次工業革命”的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業格局，而且我國將成為全球最大的機器人市場。總書記明確提出要求：“我們不僅要把我國機器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領市場。這樣的新技術新領域還很多，我們要審時度勢、全盤考慮、抓緊謀劃、扎實推進[1]。”在人類即將邁入機器人時代之際，上海大學主動對接“中國制造2025”國家戰略，開設面向全校各年級、各專業的“機器人時代”通識教育課程。課程建設過程中，以“教育和學習應該給人帶來愉悅”為宗旨，希望把課堂“還”給學生，讓學生成為課堂的主角。開課以來，課程深受青年學生的喜愛，多次出現首輪選課即“爆滿”的現象。自2017年至今，“機器人時代”通識教育課程與本科生在每一個秋季、冬季、春季學期如約而至。經過近四年的建設，逐步探索出一條從多元視角開展通識教育課程建設的成功路徑。

1 通識教育的挑戰

我國內地的大學通識教育發軔于20世紀90年代原國家教委倡導的大學生文化素質教育試點，20多年來呈現出一種“激進”特征[2]。在“機器人時代”課程建設中，筆者作為專業技術教師在不斷加深對于通識教育的理解。

1.1 通識教育課程對任課教師的知識儲備量要求更高

長期以來，在很多專業課教師看來通識教育課程是一種換了“標簽”的選修課，難度低、深度淺、水分大。然而，由于通識教育課程本身的特殊性，它又具有與其他專業課程所不同的難點與挑戰。首先，通識教育課程的授課對象是全校各年級、各個專業的本科生。由于學科不同、專業基礎不同，學生對于課程的需求和理解程度具有顯著差異。如何能夠吸引更多學生的注意力，提高“抬頭率”始終是通識教育課程必須要面對的問題之一。其次，專業課程往往有較多的教材和參考書，是數年來、很多代優秀教師不斷實踐、不斷打磨形成的經典內容，邏輯更加合理，也更加符合學生接受專業知識的客觀規律。然而，通識教育課程更依托于主講教師的知識儲備，以及個人對于課程本身的理解。沒有現成的教材，需要教師根據思考劃分章節、形成邏輯、整合素材，因此通識教育課程是“千課千面”，不求內容的精深，而更追求知識面的廣博。

1.2 通識教育課程的時效性更強

不同于經典專業課程，通識教育課程的本質目的是幫助學生開闊視野、打開腦洞，要求時效性強，在課程中需要不斷體現最新、最前沿的研究成果。這不僅要求教師能夠實時把握學科內的科技前沿，具有一定的敏銳性，同時需要不斷調整授課內容，引入最新的研究成果，這些往往是經典的專業課教材難以做到的。以“機器人時代”通識教育課程為例，機器人工程科技屬于熱點研究，新技術、新方法、新產品日新月異，層出不窮，需要任課教師通過廣泛查閱相關文獻，準確把握前沿和熱點問題，以保持教學內容的新穎性，深入淺出地引導學生了解、掌握機器人領域最新的研究成果。

1.3 通識教育課程對教師的教學水平要求更高

通識教育課程的選課特點與選修課相似。在選課過程中，學生只需要從幾百門通識課當中選擇固定的學分即可，因此通識教育課程是真正意義上的“競爭性”課程。在課程建設中發現，通識教育課程往往會出現比較明顯的“兩級分化”現象，受歡迎的課程往往“一座難求”；然而，也有一些課程會變成“開關課”，僅開設幾輪后即無法繼續。學生選課通常是基于興趣、績點、作業量等多種因素綜合做出的決定，其中興趣依然是大多數學生選課的主導因素。因此，如果希望課程能夠保證較高的“選課率”，并在課堂上讓學生保持較高的“抬頭率”，教師需要具備較高的授課水平、合理的內容編排以及受歡迎的授課模式等特點。

2 教學目標設計

針對上述通識教育的需求和現狀，作者以“機器人時代”通識教育課程為例，創新教育理念與教育模式，旨在把課程還給學生，讓學生真正成為課堂主角。

從記里鼓車到銅壺滴漏，人類在農業文明時代就開始了對機器人的探索。機器人，這個照亮藍色星球的神燈，正在推動人類邁向新的文明。課程旨在帶領學生走入機器人的神奇世界，發掘它們的歷史，摸清它們的現狀，探索它們的未來。課程從機器人概述、發展簡史、國內外發展現狀、人工智能與機器人、文學作品中的機器人、仿生機器人、機器人倫理學和未來機器人技術展望等幾個方面展開講解，力爭從多元角度引導學生對機器人相關內容進行思考，開拓眼界，培養興趣。具體教學要求如下：

(1)掌握機器人的基本概念、發展現狀以及發展趨勢等基礎知識；

(2)能夠從技術、社會學、倫理學等多元角度把握機器人工程科技的未來發展走向；

(3)提高學習興趣，培養創造性思維、動手能力、表達能力、思辨能力與團隊協作能力，理解機器人研究方法論。

3 教學模式改革

“機器人時代”是一門面向全校各專業、各年級學生，需要多專業知識融通型的通識教育課程，內容含量豐富、實踐性強。自上海大學開設該門課程至今，教學團隊經過不斷的教學實踐，已經逐步形成較為穩定的教學內容和體系，制定出一整套“教師講解+課堂活動”的教學授課模式：在課程教學內容設置上，形成了“抓熱點、重前沿”的授課內容特色，力求開拓學生視野，提升學生認知層次；在課堂活動設計上，引入了觀點宣講、辯論、機器人競賽等多種形式，鼓勵學生發揮自身特長，積極融入課堂教學環節，鍛煉提升包括表達能力、團隊協作能力等在內的綜合素質。經過不斷的摸索與實踐，授課教師已經能夠較好地把握課程核心思想，并形成了完整的講義、課件以及其他相關素材。

課程共分為9個專題，循序漸進，每個專題將自然科學與社會科學有機聯系，破除傳統學科領域壁壘，幫助學生構建知識的關聯，激發學生對機器人相關知識的興趣，使學生成為課堂的主人。課程采用以教師主講,結合學生觀點宣講、機器人競賽、辯論等課堂活動的模式展開。具體內容如下：

3.1 課堂講解

在課堂講解方面，追蹤當今機器人領域的最新進展，聚焦熱點事件，使用大量視頻案例幫助學生加深理解，引發思考。在每次課程最后十分鐘，隨堂進行開放式、挑戰性問題練習，根據每個專題的主體思想設置相關問題，例如：

(1)請以第一堂課內容為基礎，做一份宣傳文案。

(2)請舉出一個未來會被機器人取代的職業，說明原因并暢想那時的社會會變成什么樣子。

(3)我國機器人產業發展的“痛點”在哪里。

(4)人類是否應該發展強人工智能。

(5)請根據平時在自然界中觀察到的一種現象，描述其對機器人設計的啟發。

3.2 課堂活動

鼓勵學生成為課堂主體，打開腦洞，闡述自己的觀點和認知，教學相長。對學生進行分組；以組為單位，每位學生根據自身興趣和特長，從觀點宣講、機器人競賽、辯論三項課堂活動中任選一項。將個人表現和小組得分相結合，計算學生平時成績，力求提升學生學習興趣，提高學生的思辨能力、表達能力與團隊協作能力。

(1)觀點宣講：由教師主持，學生使用多媒體宣講，限時8分鐘。

①宣講內容1：請介紹一部文學作品(小說、電影、動畫片等)中的機器人。

②宣講內容2：請暢想未來機器人會發展成什么樣子。

(2)機器人競賽：使用紙殼版、A4紙、透明膠帶等給定的材料制作具有一定強度的機械臂，將乒乓球高效率的投擲到指定區域內；按照計分規則計算兩隊得分；比賽限時3分鐘。

(3)辯論：正反雙方各4位辯手；正方開始，雙方前3名辯手依次交替完成陳述，找出對方觀點漏洞，陳述本方觀點，最后1名做總結陳述；各方辯手出場順序自定；單方累計總時長15分鐘。

①辯論題目1：是否應該賦予機器人與人同樣的權利。

②辯論題目2：是否應該允許機器人和人類結婚。

4 課程思政元素融入

課程深刻挖掘科學家精神、“海洋強國”戰略解讀等思政元素，并邀請上海大學無人艇工程研究院的一批具有杰出工匠精神的青年教師(平均年齡不滿30歲)分享他們常年堅守在海洋一線，以及在執行南海島礁測繪、南極科考、東海“桑吉輪”沉船溢油應急處置等作業任務的感人故事，讓廣大青年學生傾聽一線聲音，砥礪家國情懷，激發使命擔當。

5 結語

“機器人時代”是一門面向全校各專業、各年級學生，需要多專業知識融通型的通識教育課程，內容含量豐富、實踐性強。自上海大學開設該門課程至今，教學團隊經過不斷的教學實踐，制定出一整套“教師講解+課堂活動”的教學授課模式：在課程教學內容設置上，形成了“抓熱點、重前沿”的授課內容特色；在課堂活動設計上，引入了觀點宣講、辯論、機器人競賽等多種形式，鼓勵學生發揮自身特長，積極融入課堂教學環節，鍛煉提升包括表達能力、團隊協作能力等在內的綜合素質。“機器人時代”通識教育課程力求使學生成為課堂的主體，其授課模式對工科類通識教育課程提供了一定的參考，為實現全員育人、全程育人、全方位育人，為社會主義現代化建設培養出綜合素質優秀的機器人工程科技領域的全方位人才奠定基礎。