“機(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程建設(shè)實(shí)踐與思考

楊 揚(yáng)

(上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院， 上海 200444)

縱觀當(dāng)今科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)，機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用已成為各科技強(qiáng)國(guó)公認(rèn)的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域。美國(guó)《從互聯(lián)網(wǎng)到機(jī)器人》、德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略、日本《機(jī)器人新戰(zhàn)略》等都將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的重要方向，折射出各國(guó)在新的機(jī)遇中爭(zhēng)奪戰(zhàn)略制高點(diǎn)的決心。我國(guó)正處于實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)的新時(shí)代，習(xí)近平同志在兩院院士大會(huì)上發(fā)表重要講話時(shí)曾指出，“機(jī)器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個(gè)切入點(diǎn)和重要增長(zhǎng)點(diǎn)，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國(guó)將成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)?？倳浢鞔_提出要求：“我們不僅要把我國(guó)機(jī)器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng)。這樣的新技術(shù)新領(lǐng)域還很多，我們要審時(shí)度勢(shì)、全盤考慮、抓緊謀劃、扎實(shí)推進(jìn)[1]。”在人類即將邁入機(jī)器人時(shí)代之際，上海大學(xué)主動(dòng)對(duì)接“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略，開設(shè)面向全校各年級(jí)、各專業(yè)的“機(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程。課程建設(shè)過(guò)程中，以“教育和學(xué)習(xí)應(yīng)該給人帶來(lái)愉悅”為宗旨，希望把課堂“還”給學(xué)生，讓學(xué)生成為課堂的主角。開課以來(lái)，課程深受青年學(xué)生的喜愛，多次出現(xiàn)首輪選課即“爆滿”的現(xiàn)象。自2017年至今，“機(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程與本科生在每一個(gè)秋季、冬季、春季學(xué)期如約而至。經(jīng)過(guò)近四年的建設(shè)，逐步探索出一條從多元視角開展通識(shí)教育課程建設(shè)的成功路徑。

1 通識(shí)教育的挑戰(zhàn)

我國(guó)內(nèi)地的大學(xué)通識(shí)教育發(fā)軔于20世紀(jì)90年代原國(guó)家教委倡導(dǎo)的大學(xué)生文化素質(zhì)教育試點(diǎn)，20多年來(lái)呈現(xiàn)出一種“激進(jìn)”特征[2]。在“機(jī)器人時(shí)代”課程建設(shè)中，筆者作為專業(yè)技術(shù)教師在不斷加深對(duì)于通識(shí)教育的理解。

1.1 通識(shí)教育課程對(duì)任課教師的知識(shí)儲(chǔ)備量要求更高

長(zhǎng)期以來(lái)，在很多專業(yè)課教師看來(lái)通識(shí)教育課程是一種換了“標(biāo)簽”的選修課，難度低、深度淺、水分大。然而，由于通識(shí)教育課程本身的特殊性，它又具有與其他專業(yè)課程所不同的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。首先，通識(shí)教育課程的授課對(duì)象是全校各年級(jí)、各個(gè)專業(yè)的本科生。由于學(xué)科不同、專業(yè)基礎(chǔ)不同，學(xué)生對(duì)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(xué)生的注意力，提高“抬頭率”始終是通識(shí)教育課程必須要面對(duì)的問(wèn)題之一。其次，專業(yè)課程往往有較多的教材和參考書，是數(shù)年來(lái)、很多代優(yōu)秀教師不斷實(shí)踐、不斷打磨形成的經(jīng)典內(nèi)容，邏輯更加合理，也更加符合學(xué)生接受專業(yè)知識(shí)的客觀規(guī)律。然而，通識(shí)教育課程更依托于主講教師的知識(shí)儲(chǔ)備，以及個(gè)人對(duì)于課程本身的理解。沒有現(xiàn)成的教材，需要教師根據(jù)思考劃分章節(jié)、形成邏輯、整合素材，因此通識(shí)教育課程是“千課千面”，不求內(nèi)容的精深，而更追求知識(shí)面的廣博。

1.2 通識(shí)教育課程的時(shí)效性更強(qiáng)

不同于經(jīng)典專業(yè)課程，通識(shí)教育課程的本質(zhì)目的是幫助學(xué)生開闊視野、打開腦洞，要求時(shí)效性強(qiáng)，在課程中需要不斷體現(xiàn)最新、最前沿的研究成果。這不僅要求教師能夠?qū)崟r(shí)把握學(xué)科內(nèi)的科技前沿，具有一定的敏銳性，同時(shí)需要不斷調(diào)整授課內(nèi)容，引入最新的研究成果，這些往往是經(jīng)典的專業(yè)課教材難以做到的。以“機(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程為例，機(jī)器人工程科技屬于熱點(diǎn)研究，新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)品日新月異，層出不窮，需要任課教師通過(guò)廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)，準(zhǔn)確把握前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題，以保持教學(xué)內(nèi)容的新穎性，深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生了解、掌握機(jī)器人領(lǐng)域最新的研究成果。

1.3 通識(shí)教育課程對(duì)教師的教學(xué)水平要求更高

通識(shí)教育課程的選課特點(diǎn)與選修課相似。在選課過(guò)程中，學(xué)生只需要從幾百門通識(shí)課當(dāng)中選擇固定的學(xué)分即可，因此通識(shí)教育課程是真正意義上的“競(jìng)爭(zhēng)性”課程。在課程建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，通識(shí)教育課程往往會(huì)出現(xiàn)比較明顯的“兩級(jí)分化”現(xiàn)象，受歡迎的課程往往“一座難求”；然而，也有一些課程會(huì)變成“開關(guān)課”，僅開設(shè)幾輪后即無(wú)法繼續(xù)。學(xué)生選課通常是基于興趣、績(jī)點(diǎn)、作業(yè)量等多種因素綜合做出的決定，其中興趣依然是大多數(shù)學(xué)生選課的主導(dǎo)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(xué)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(nèi)容編排以及受歡迎的授課模式等特點(diǎn)。

2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

針對(duì)上述通識(shí)教育的需求和現(xiàn)狀，作者以“機(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程為例，創(chuàng)新教育理念與教育模式，旨在把課程還給學(xué)生，讓學(xué)生真正成為課堂主角。

從記里鼓車到銅壺滴漏，人類在農(nóng)業(yè)文明時(shí)代就開始了對(duì)機(jī)器人的探索。機(jī)器人，這個(gè)照亮藍(lán)色星球的神燈，正在推動(dòng)人類邁向新的文明。課程旨在帶領(lǐng)學(xué)生走入機(jī)器人的神奇世界，發(fā)掘它們的歷史，摸清它們的現(xiàn)狀，探索它們的未來(lái)。課程從機(jī)器人概述、發(fā)展簡(jiǎn)史、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、人工智能與機(jī)器人、文學(xué)作品中的機(jī)器人、仿生機(jī)器人、機(jī)器人倫理學(xué)和未來(lái)機(jī)器人技術(shù)展望等幾個(gè)方面展開講解，力爭(zhēng)從多元角度引導(dǎo)學(xué)生對(duì)機(jī)器人相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行思考，開拓眼界，培養(yǎng)興趣。具體教學(xué)要求如下：

(1)掌握機(jī)器人的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)等基礎(chǔ)知識(shí)；

(2)能夠從技術(shù)、社會(huì)學(xué)、倫理學(xué)等多元角度把握機(jī)器人工程科技的未來(lái)發(fā)展走向；

(3)提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維、動(dòng)手能力、表達(dá)能力、思辨能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，理解機(jī)器人研究方法論。

3 教學(xué)模式改革

“機(jī)器人時(shí)代”是一門面向全校各專業(yè)、各年級(jí)學(xué)生，需要多專業(yè)知識(shí)融通型的通識(shí)教育課程，內(nèi)容含量豐富、實(shí)踐性強(qiáng)。自上海大學(xué)開設(shè)該門課程至今，教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷的教學(xué)實(shí)踐，已經(jīng)逐步形成較為穩(wěn)定的教學(xué)內(nèi)容和體系，制定出一整套“教師講解+課堂活動(dòng)”的教學(xué)授課模式：在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，形成了“抓熱點(diǎn)、重前沿”的授課內(nèi)容特色，力求開拓學(xué)生視野，提升學(xué)生認(rèn)知層次；在課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)上，引入了觀點(diǎn)宣講、辯論、機(jī)器人競(jìng)賽等多種形式，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自身特長(zhǎng)，積極融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，鍛煉提升包括表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等在內(nèi)的綜合素質(zhì)。經(jīng)過(guò)不斷的摸索與實(shí)踐，授課教師已經(jīng)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(guān)素材。

課程共分為9個(gè)專題，循序漸進(jìn)，每個(gè)專題將自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)有機(jī)聯(lián)系，破除傳統(tǒng)學(xué)科領(lǐng)域壁壘，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的關(guān)聯(lián)，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)的興趣，使學(xué)生成為課堂的主人。課程采用以教師主講,結(jié)合學(xué)生觀點(diǎn)宣講、機(jī)器人競(jìng)賽、辯論等課堂活動(dòng)的模式展開。具體內(nèi)容如下：

3.1 課堂講解

在課堂講解方面，追蹤當(dāng)今機(jī)器人領(lǐng)域的最新進(jìn)展，聚焦熱點(diǎn)事件，使用大量視頻案例幫助學(xué)生加深理解，引發(fā)思考。在每次課程最后十分鐘，隨堂進(jìn)行開放式、挑戰(zhàn)性問(wèn)題練習(xí)，根據(jù)每個(gè)專題的主體思想設(shè)置相關(guān)問(wèn)題，例如：

(1)請(qǐng)以第一堂課內(nèi)容為基礎(chǔ)，做一份宣傳文案。

(2)請(qǐng)舉出一個(gè)未來(lái)會(huì)被機(jī)器人取代的職業(yè)，說(shuō)明原因并暢想那時(shí)的社會(huì)會(huì)變成什么樣子。

(3)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點(diǎn)”在哪里。

(4)人類是否應(yīng)該發(fā)展強(qiáng)人工智能。

(5)請(qǐng)根據(jù)平時(shí)在自然界中觀察到的一種現(xiàn)象，描述其對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)的啟發(fā)。

3.2 課堂活動(dòng)

鼓勵(lì)學(xué)生成為課堂主體，打開腦洞，闡述自己的觀點(diǎn)和認(rèn)知，教學(xué)相長(zhǎng)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組；以組為單位，每位學(xué)生根據(jù)自身興趣和特長(zhǎng)，從觀點(diǎn)宣講、機(jī)器人競(jìng)賽、辯論三項(xiàng)課堂活動(dòng)中任選一項(xiàng)。將個(gè)人表現(xiàn)和小組得分相結(jié)合，計(jì)算學(xué)生平時(shí)成績(jī)，力求提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思辨能力、表達(dá)能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

(1)觀點(diǎn)宣講：由教師主持，學(xué)生使用多媒體宣講，限時(shí)8分鐘。

①宣講內(nèi)容1：請(qǐng)介紹一部文學(xué)作品(小說(shuō)、電影、動(dòng)畫片等)中的機(jī)器人。

②宣講內(nèi)容2：請(qǐng)暢想未來(lái)機(jī)器人會(huì)發(fā)展成什么樣子。

(2)機(jī)器人競(jìng)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(qiáng)度的機(jī)械臂，將乒乓球高效率的投擲到指定區(qū)域內(nèi)；按照計(jì)分規(guī)則計(jì)算兩隊(duì)得分；比賽限時(shí)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(duì)方觀點(diǎn)漏洞，陳述本方觀點(diǎn)，最后1名做總結(jié)陳述；各方辯手出場(chǎng)順序自定；單方累計(jì)總時(shí)長(zhǎng)15分鐘。

①辯論題目1：是否應(yīng)該賦予機(jī)器人與人同樣的權(quán)利。

②辯論題目2：是否應(yīng)該允許機(jī)器人和人類結(jié)婚。

4 課程思政元素融入

課程深刻挖掘科學(xué)家精神、“海洋強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略解讀等思政元素，并邀請(qǐng)上海大學(xué)無(wú)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(jiān)守在海洋一線，以及在執(zhí)行南海島礁測(cè)繪、南極科考、東?！吧＜啞背链缬蛻?yīng)急處置等作業(yè)任務(wù)的感人故事，讓廣大青年學(xué)生傾聽一線聲音，砥礪家國(guó)情懷，激發(fā)使命擔(dān)當(dāng)。

5 結(jié)語(yǔ)

“機(jī)器人時(shí)代”是一門面向全校各專業(yè)、各年級(jí)學(xué)生，需要多專業(yè)知識(shí)融通型的通識(shí)教育課程，內(nèi)容含量豐富、實(shí)踐性強(qiáng)。自上海大學(xué)開設(shè)該門課程至今，教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)不斷的教學(xué)實(shí)踐，制定出一整套“教師講解+課堂活動(dòng)”的教學(xué)授課模式：在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置上，形成了“抓熱點(diǎn)、重前沿”的授課內(nèi)容特色；在課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)上，引入了觀點(diǎn)宣講、辯論、機(jī)器人競(jìng)賽等多種形式，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自身特長(zhǎng)，積極融入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，鍛煉提升包括表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等在內(nèi)的綜合素質(zhì)?！皺C(jī)器人時(shí)代”通識(shí)教育課程力求使學(xué)生成為課堂的主體，其授課模式對(duì)工科類通識(shí)教育課程提供了一定的參考，為實(shí)現(xiàn)全員育人、全程育人、全方位育人，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出綜合素質(zhì)優(yōu)秀的機(jī)器人工程科技領(lǐng)域的全方位人才奠定基礎(chǔ)。