“人工智能”浪潮下的机器人创新教育与应用型工科专业教学结合的改革研究

龙诗科

摘 要 人工智能技术是我国新一代战略发展规划，其中35所大学获批新增人工智能本科专业。传统应用型工科教学如何跟人工智能技术接轨，必须依靠机器人创新教育平台。本文分析了国内外机器人创新教育现状，指出了传统应用型工科教学的现实问题，以空中机器人教育为例，分别从教学前分析、教学设计与开发、教学推广、教学评价与反馈这四个方面提出应用工科专业教学结合的实施方案。形成“课堂-实践-课外”、“教学-科研-创新”良性机制，推动整个行业师资和人才培养的发展。

关键词 人工智能 机器人 创新教育 应用型工科

中图分类号：G642 文献标识码：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

随着人工智能浪潮的兴起，人工智能和机器人产业发展突飞猛进，加上社会老龄化的到来和人口红利的逐渐消失。智能化的设备来替代人类重复繁重劳动成为必然趋势。这个过程中，人才缺口将会是社会上最大的缺口。[1]为此，2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确提出实施全民智能教育项目。那么作为传统应用型工科类型的普通高校工科专业，如何进行教学改革转型，紧跟科技前沿潮流，弥补社會人才缺口，将是今后高校教育界长期的一个研究改革议题。

从国家政策层面来看，教育部越来越重视高校教育的改革，提出了“新工科”的目标，其主要内涵是培养多元化、创新型卓越工程人才。这项目目标符合目前整个社会经济的发展需要。实业兴邦，基础实际应用人才才能真正创造社会价值。同时，机器人教育在其中具有举足轻重的地位，从2000年世界机器人大赛开始，国内也开始提倡机器人教育。[2]

从个人层面来讲，本人经历过科研学习、企业工程师再到高校教师的过程，深感目前普通高校的应用型工科专业学生需要跟外界实用技术接轨。而机器人是一个非常好的平台，蕴含着丰富的科学知识，对学生有着极大的吸引力。所以笔者认为机器人创新教育跟工科专业教学结合，将会极大提高学生的实际创新能力。

1 国内外机器人创新教育现状分析

国外机器人创新教育列为STEM（科学、技术、工程与数学）教育范围内，从1986年起开始推广，到2016年的《教育中的创新愿景》等报告，旨在推广STEM教育，保证不同年龄段的学习者享受STEM教育的公平。那么机器人教育跟STEM教育类似，具有某些特征：[2]（1）综合性强，覆盖知识面广；如编程知识、机械设计知识、物理和数学知识、嵌入式软件和硬件知识等；（2）趣味性强；在学习过程中以任务为导向，让学习者复有成就感；（3）协作性；往往需要一个小组来完成任务；（4）实践性；考察学习者的实践动手能力；（5）开放性；可以公开让更多学习者加入，可以拓展开发。那么，基于这些特征，国外也涌现了不少优秀教育产品，如丹麦的乐高机器人（LEGO）、德国的慧鱼（FISCHER）、韩国的ROBOROBO、美国的RB5X机器人。[3]它们的推广模式主要是机器人技术课程、课外活动、夏令营等。