“机器人时代”通识教育课程建设实践与思考

杨 扬

(上海大学 机电工程与自动化学院， 上海 200444)

纵观当今科技和产业发展态势，机器人技术及应用已成为各科技强国公认的战略必争领域。美国《从互联网到机器人》、德国“工业4.0”战略、日本《机器人新战略》等都将机器人产业作为国家发展的重要方向，折射出各国在新的机遇中争夺战略制高点的决心。我国正处于实现中华民族伟大复兴中国梦的新时代，习近平同志在两院院士大会上发表重要讲话时曾指出，“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局，而且我国将成为全球最大的机器人市场。总书记明确提出要求：“我们不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。这样的新技术新领域还很多，我们要审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进[1]。”在人类即将迈入机器人时代之际，上海大学主动对接“中国制造2025”国家战略，开设面向全校各年级、各专业的“机器人时代”通识教育课程。课程建设过程中，以“教育和学习应该给人带来愉悦”为宗旨，希望把课堂“还”给学生，让学生成为课堂的主角。开课以来，课程深受青年学生的喜爱，多次出现首轮选课即“爆满”的现象。自2017年至今，“机器人时代”通识教育课程与本科生在每一个秋季、冬季、春季学期如约而至。经过近四年的建设，逐步探索出一条从多元视角开展通识教育课程建设的成功路径。

1 通识教育的挑战

我国内地的大学通识教育发轫于20世纪90年代原国家教委倡导的大学生文化素质教育试点，20多年来呈现出一种“激进”特征[2]。在“机器人时代”课程建设中，笔者作为专业技术教师在不断加深对于通识教育的理解。

1.1 通识教育课程对任课教师的知识储备量要求更高

长期以来，在很多专业课教师看来通识教育课程是一种换了“标签”的选修课，难度低、深度浅、水分大。然而，由于通识教育课程本身的特殊性，它又具有与其他专业课程所不同的难点与挑战。首先，通识教育课程的授课对象是全校各年级、各个专业的本科生。由于学科不同、专业基础不同，学生对于课程的需求和理解程度具有显著差异。如何能够吸引更多学生的注意力，提高“抬头率”始终是通识教育课程必须要面对的问题之一。其次，专业课程往往有较多的教材和参考书，是数年来、很多代优秀教师不断实践、不断打磨形成的经典内容，逻辑更加合理，也更加符合学生接受专业知识的客观规律。然而，通识教育课程更依托于主讲教师的知识储备，以及个人对于课程本身的理解。没有现成的教材，需要教师根据思考划分章节、形成逻辑、整合素材，因此通识教育课程是“千课千面”，不求内容的精深，而更追求知识面的广博。

1.2 通识教育课程的时效性更强

不同于经典专业课程，通识教育课程的本质目的是帮助学生开阔视野、打开脑洞，要求时效性强，在课程中需要不断体现最新、最前沿的研究成果。这不仅要求教师能够实时把握学科内的科技前沿，具有一定的敏锐性，同时需要不断调整授课内容，引入最新的研究成果，这些往往是经典的专业课教材难以做到的。以“机器人时代”通识教育课程为例，机器人工程科技属于热点研究，新技术、新方法、新产品日新月异，层出不穷，需要任课教师通过广泛查阅相关文献，准确把握前沿和热点问题，以保持教学内容的新颖性，深入浅出地引导学生了解、掌握机器人领域最新的研究成果。

1.3 通识教育课程对教师的教学水平要求更高

通识教育课程的选课特点与选修课相似。在选课过程中，学生只需要从几百门通识课当中选择固定的学分即可，因此通识教育课程是真正意义上的“竞争性”课程。在课程建设中发现，通识教育课程往往会出现比较明显的“两级分化”现象，受欢迎的课程往往“一座难求”；然而，也有一些课程会变成“开关课”，仅开设几轮后即无法继续。学生选课通常是基于兴趣、绩点、作业量等多种因素综合做出的决定，其中兴趣依然是大多数学生选课的主导因素。因此，如果希望课程能够保证较高的“选课率”，并在课堂上让学生保持较高的“抬头率”，教师需要具备较高的授课水平、合理的内容编排以及受欢迎的授课模式等特点。

2 教学目标设计

针对上述通识教育的需求和现状，作者以“机器人时代”通识教育课程为例，创新教育理念与教育模式，旨在把课程还给学生，让学生真正成为课堂主角。

从记里鼓车到铜壶滴漏，人类在农业文明时代就开始了对机器人的探索。机器人，这个照亮蓝色星球的神灯，正在推动人类迈向新的文明。课程旨在带领学生走入机器人的神奇世界，发掘它们的历史，摸清它们的现状，探索它们的未来。课程从机器人概述、发展简史、国内外发展现状、人工智能与机器人、文学作品中的机器人、仿生机器人、机器人伦理学和未来机器人技术展望等几个方面展开讲解，力争从多元角度引导学生对机器人相关内容进行思考，开拓眼界，培养兴趣。具体教学要求如下：

(1)掌握机器人的基本概念、发展现状以及发展趋势等基础知识；

(2)能够从技术、社会学、伦理学等多元角度把握机器人工程科技的未来发展走向；

(3)提高学习兴趣，培养创造性思维、动手能力、表达能力、思辨能力与团队协作能力，理解机器人研究方法论。

3 教学模式改革

“机器人时代”是一门面向全校各专业、各年级学生，需要多专业知识融通型的通识教育课程，内容含量丰富、实践性强。自上海大学开设该门课程至今，教学团队经过不断的教学实践，已经逐步形成较为稳定的教学内容和体系，制定出一整套“教师讲解+课堂活动”的教学授课模式：在课程教学内容设置上，形成了“抓热点、重前沿”的授课内容特色，力求开拓学生视野，提升学生认知层次；在课堂活动设计上，引入了观点宣讲、辩论、机器人竞赛等多种形式，鼓励学生发挥自身特长，积极融入课堂教学环节，锻炼提升包括表达能力、团队协作能力等在内的综合素质。经过不断的摸索与实践，授课教师已经能够较好地把握课程核心思想，并形成了完整的讲义、课件以及其他相关素材。

课程共分为9个专题，循序渐进，每个专题将自然科学与社会科学有机联系，破除传统学科领域壁垒，帮助学生构建知识的关联，激发学生对机器人相关知识的兴趣，使学生成为课堂的主人。课程采用以教师主讲,结合学生观点宣讲、机器人竞赛、辩论等课堂活动的模式展开。具体内容如下：

3.1 课堂讲解

在课堂讲解方面，追踪当今机器人领域的最新进展，聚焦热点事件，使用大量视频案例帮助学生加深理解，引发思考。在每次课程最后十分钟，随堂进行开放式、挑战性问题练习，根据每个专题的主体思想设置相关问题，例如：

(1)请以第一堂课内容为基础，做一份宣传文案。

(2)请举出一个未来会被机器人取代的职业，说明原因并畅想那时的社会会变成什么样子。

(3)我国机器人产业发展的“痛点”在哪里。

(4)人类是否应该发展强人工智能。

(5)请根据平时在自然界中观察到的一种现象，描述其对机器人设计的启发。

3.2 课堂活动

鼓励学生成为课堂主体，打开脑洞，阐述自己的观点和认知，教学相长。对学生进行分组；以组为单位，每位学生根据自身兴趣和特长，从观点宣讲、机器人竞赛、辩论三项课堂活动中任选一项。将个人表现和小组得分相结合，计算学生平时成绩，力求提升学生学习兴趣，提高学生的思辨能力、表达能力与团队协作能力。

(1)观点宣讲：由教师主持，学生使用多媒体宣讲，限时8分钟。

①宣讲内容1：请介绍一部文学作品(小说、电影、动画片等)中的机器人。

②宣讲内容2：请畅想未来机器人会发展成什么样子。

(2)机器人竞赛：使用纸壳版、A4纸、透明胶带等给定的材料制作具有一定强度的机械臂，将乒乓球高效率的投掷到指定区域内；按照计分规则计算两队得分；比赛限时3分钟。

(3)辩论：正反双方各4位辩手；正方开始，双方前3名辩手依次交替完成陈述，找出对方观点漏洞，陈述本方观点，最后1名做总结陈述；各方辩手出场顺序自定；单方累计总时长15分钟。

①辩论题目1：是否应该赋予机器人与人同样的权利。

②辩论题目2：是否应该允许机器人和人类结婚。

4 课程思政元素融入

课程深刻挖掘科学家精神、“海洋强国”战略解读等思政元素，并邀请上海大学无人艇工程研究院的一批具有杰出工匠精神的青年教师(平均年龄不满30岁)分享他们常年坚守在海洋一线，以及在执行南海岛礁测绘、南极科考、东海“桑吉轮”沉船溢油应急处置等作业任务的感人故事，让广大青年学生倾听一线声音，砥砺家国情怀，激发使命担当。

5 结语

“机器人时代”是一门面向全校各专业、各年级学生，需要多专业知识融通型的通识教育课程，内容含量丰富、实践性强。自上海大学开设该门课程至今，教学团队经过不断的教学实践，制定出一整套“教师讲解+课堂活动”的教学授课模式：在课程教学内容设置上，形成了“抓热点、重前沿”的授课内容特色；在课堂活动设计上，引入了观点宣讲、辩论、机器人竞赛等多种形式，鼓励学生发挥自身特长，积极融入课堂教学环节，锻炼提升包括表达能力、团队协作能力等在内的综合素质。“机器人时代”通识教育课程力求使学生成为课堂的主体，其授课模式对工科类通识教育课程提供了一定的参考，为实现全员育人、全程育人、全方位育人，为社会主义现代化建设培养出综合素质优秀的机器人工程科技领域的全方位人才奠定基础。