“人工智能”浪潮下的機(jī)器人創(chuàng)新教育與應(yīng)用型工科專業(yè)教學(xué)結(jié)合的改革研究

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摘 要 人工智能技術(shù)是我國(guó)新一代戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃，其中35所大學(xué)獲批新增人工智能本科專業(yè)。傳統(tǒng)應(yīng)用型工科教學(xué)如何跟人工智能技術(shù)接軌，必須依靠機(jī)器人創(chuàng)新教育平臺(tái)。本文分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人創(chuàng)新教育現(xiàn)狀，指出了傳統(tǒng)應(yīng)用型工科教學(xué)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，以空中機(jī)器人教育為例，分別從教學(xué)前分析、教學(xué)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、教學(xué)推廣、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋這四個(gè)方面提出應(yīng)用工科專業(yè)教學(xué)結(jié)合的實(shí)施方案。形成“課堂-實(shí)踐-課外”、“教學(xué)-科研-創(chuàng)新”良性機(jī)制，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)師資和人才培養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 人工智能 機(jī)器人 創(chuàng)新教育 應(yīng)用型工科

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，加上社會(huì)老齡化的到來(lái)和人口紅利的逐漸消失。智能化的設(shè)備來(lái)替代人類重復(fù)繁重勞動(dòng)成為必然趨勢(shì)。這個(gè)過(guò)程中，人才缺口將會(huì)是社會(huì)上最大的缺口。[1]為此，2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目。那么作為傳統(tǒng)應(yīng)用型工科類型的普通高校工科專業(yè)，如何進(jìn)行教學(xué)改革轉(zhuǎn)型，緊跟科技前沿潮流，彌補(bǔ)社會(huì)人才缺口，將是今后高校教育界長(zhǎng)期的一個(gè)研究改革議題。

從國(guó)家政策層面來(lái)看，教育部越來(lái)越重視高校教育的改革，提出了“新工科”的目標(biāo)，其主要內(nèi)涵是培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。這項(xiàng)目目標(biāo)符合目前整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。實(shí)業(yè)興邦，基礎(chǔ)實(shí)際應(yīng)用人才才能真正創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值。同時(shí)，機(jī)器人教育在其中具有舉足輕重的地位，從2000年世界機(jī)器人大賽開(kāi)始，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始提倡機(jī)器人教育。[2]

從個(gè)人層面來(lái)講，本人經(jīng)歷過(guò)科研學(xué)習(xí)、企業(yè)工程師再到高校教師的過(guò)程，深感目前普通高校的應(yīng)用型工科專業(yè)學(xué)生需要跟外界實(shí)用技術(shù)接軌。而機(jī)器人是一個(gè)非常好的平臺(tái)，蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識(shí)，對(duì)學(xué)生有著極大的吸引力。所以筆者認(rèn)為機(jī)器人創(chuàng)新教育跟工科專業(yè)教學(xué)結(jié)合，將會(huì)極大提高學(xué)生的實(shí)際創(chuàng)新能力。

1 國(guó)內(nèi)外機(jī)器人創(chuàng)新教育現(xiàn)狀分析

國(guó)外機(jī)器人創(chuàng)新教育列為STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)）教育范圍內(nèi)，從1986年起開(kāi)始推廣，到2016年的《教育中的創(chuàng)新愿景》等報(bào)告，旨在推廣STEM教育，保證不同年齡段的學(xué)習(xí)者享受STEM教育的公平。那么機(jī)器人教育跟STEM教育類似，具有某些特征：[2]（1）綜合性強(qiáng)，覆蓋知識(shí)面廣；如編程知識(shí)、機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)、物理和數(shù)學(xué)知識(shí)、嵌入式軟件和硬件知識(shí)等；（2）趣味性強(qiáng)；在學(xué)習(xí)過(guò)程中以任務(wù)為導(dǎo)向，讓學(xué)習(xí)者復(fù)有成就感；（3）協(xié)作性；往往需要一個(gè)小組來(lái)完成任務(wù)；（4）實(shí)踐性；考察學(xué)習(xí)者的實(shí)踐動(dòng)手能力；（5）開(kāi)放性；可以公開(kāi)讓更多學(xué)習(xí)者加入，可以拓展開(kāi)發(fā)。那么，基于這些特征，國(guó)外也涌現(xiàn)了不少優(yōu)秀教育產(chǎn)品，如丹麥的樂(lè)高機(jī)器人（LEGO）、德國(guó)的慧魚(yú)（FISCHER）、韓國(guó)的ROBOROBO、美國(guó)的RB5X機(jī)器人。[3]它們的推廣模式主要是機(jī)器人技術(shù)課程、課外活動(dòng)、夏令營(yíng)等。