《机器人技术基础》线上金课建设研究

摘 要：《机器人技术基础》是机器人工程专业的一门理论和实践并重的专业基础课，本文依据教育部线上金课的要求，对《机器人技术基础》课程的教学现状做了总结，并探讨了该课程理论和实践教学内容开展线上教学的具体途径。

关键词：机器人技术基础;金课;线上

1 绪论

2018年6月，教育部在新时代全国高等学校本科教育工作会议上提出“淘汰水课、打造金课”要求。目前金课建设一般分为以下五大类：线下“金课”、线上“金课”、线上线下混合式“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”。[1]线上“金课”目前主要是慕课形式;虚拟仿真“金课”利用信息技术、智能技术与实验教学的深度融合破解了高等学校在实验、实习、实训中的问题。《机器人技术基础》作为机器人工程专业的一门兼具理论性和实践性的专业基础课，在本次全国大规模线上教学大演练中，对标线上金课与虚拟仿真金课的建设要求，研究打造线上教学+虚拟仿真教学相结合的在线金课是必然趋势。文献[2]在机器人学课程中引入项目式教学，使用Matlab软件辅助教学，建设在线课程增加与学生互动。文献[3]腾讯会议与云班课相结合开展“机器人技术基础”课程网络直播教学实践，以解决特殊情况线下无法教学的问题。以上均是对《机器人技术基础》课程线上教学的有效方式，本文在这些研究基础之上，提出了针对该门课程理论教学和实践教学的一种新的实施途径。

2 《机器人技术基础》课程现状

自2016年东南大学首开机器人工程本科专业以来，截至2020年，全国已有249所本科高校开设该专业。《机器人技术基础》作为该专业的一门重要专业必修课，此课程涉及机械设计、传感器、机械工程等多学科的内容。该课程一般以工业机器人为主要研究对象，总结介绍机器人的各项技术基础内容，为后续各门专业课的深入学习打好基础。本门课程培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术应用方面的实践动手能力，为毕业后从事机器人工程领域相关工作打下必要的基础知识。

目前，华中科技大学、东北大学、北京航空航天大学等研究型大学该门课程的教学侧重理论深度，教学模式主要是课堂教学。高职高专院校开设有《工业机器人技术基础》的类似课程，这些大学以培养“操作型”的技术人才为主，此类课程的讲授侧重实际操作，教学模式主要是实践教学。应用型本科院校该门课程的教学目标是要求学生掌握机器人的组成、工作原理、分类和主要研究领域并在实践中灵活运用。

《机器人技术基础》课程在线上教学环节中有以下几个方面的问题值得思考：（1）如何有效的采用“自主学习+课程直播”的师生双主体在线教学范式，解决学生单一慕课自主学习过程中感觉学习难度较大，产生畏难情绪，缺乏学习的动力与兴趣的问题;解决教师直播教学模式中学生缺乏主动练习、独立操作及深入思考的时间和机会的问题[4];（2）如何有效地利用虚拟仿真教学资源解决在线教学过程中实践环节无法开展，实际教学过程中，教学学时和实验教学资源的都受到一定限制，教学手段与方法无法充分施展、教学课时与教学内容矛盾的问题;（3）如何有效地整合线上教育资源，解决不同线上慕课选用教材不同，培养目标不一而无法适应本校课程线上教学要求和人才培养要求的问题。

3 《机器人技术基础》课程线上教学实施方案

目前，同一门课程在各种平台下的慕课众多，由于选用教材不同，培养目标不一，不同慕课各有千秋。本文将根据应用型本科高校的人才培养特点，研究如何融合《机器人技术基础》课程各类共享资源，形成武汉商学院《机器人技术基础》线上教学大纲，编制线上教学讲义。

3.1 理论教学线上实施方案

常见的线上教学形式有以下三种：（1）教师采取线上平台进行直播授课，类似于传统的线下“面对面”授课，主要由教师主导大部分教学活动;（2）学生自主学习，一般由学生主导整体过程，合理利用自身时间进行自我学习，类似课堂自习;（3）学生自主学习+教师直播授课相结合，在这种模式下，教师和学生不再是课堂教学的单一主体，而是教师和学生互为主导和主体，其实质是以学生在线慕课自学学习和教师直播授课两种模式为基础，师生双主体模式下的在线教学实施过程。在2020年上半学年，本门课程理论教学的具体授课模式如下表所示：

3.2 实践教学线上实施方案

（1）研究《机器人技术基础》课程虚拟仿真教学资源开发。《机器人技术基础》该门课程在传统的线下教学模式中有大量的实践教学环节，然而实践教学环节是在线教学的一大痛点问题，一种可行的手段是通过各类仿真软件制作虚拟仿真教学资源，解决在线教学过程中的实践教学问题。本门课程利用Matlab和Demia等仿真软件制作了大量的虚拟仿真资源，如图1所示。

（2）利用国家虚拟仿真实践教学平台等共享资源。国家虚拟仿真实践教学平台是一个聚集了大量教学资源的虚拟仿真平台，里面包含一些制作精良的虚拟仿真实验，其中部分机器人主题的虚拟实验可以有效地解决《机器人技术基础》该门课程的实践教学问题，如图2所示：

4 总结

目前，全国已有200多所高校开设机器人工程专业，《机器人技术基础》作为该专业的第一门专业课，重要性不言而喻。本文探讨的在线教学模式以国家金课课程为目标，对这一新兴专业的课程教学具有理论指导意义;同时，本项目以武汉商学院机器人工程专业学生为对象，同步进行实证研究，打造基于线上教学与虚拟仿真教学相结合的在线金课。

参考文献：

[1]吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）：49.

[2]尹斌，马策，宋黎明，冯崇，卢文涛.机器人学课程的“金课”建设[J].教育信息化论坛，2020（07）：5253.

[3]张玉林，刘娟，李立成，谢金利.机器人技术基础课程网络教学探索与实践[J].科技视界，2020（16）：811.

[4]余娜.《工业机器人技术基础》混合课程建设与应用[J].科技风，2019（20）：53.

本文是武汉商学院2020年校级教研项目：基于虛拟仿真的线上“金课”建设研究——以机器人技术基础》课程为例（编号2020N014）的阶段性研究成果

作者简介：周浩，男，讲师，武汉商学院机器人教研室，研究方向：机器人产业发展。