跨校修读课程实践类教学资源建设及共享机制研究——以机器人技术及其应用课程为例

祝尚臻，雷彦华，年佳琪

（沈阳工程学院，辽宁沈阳 110136）

随着高等教育的深入发展和学生需求的多样化，跨校修读作为一种基于“互联网+”的全新教学模式，越来越受到师生的欢迎，其实施有效地推动了相关高校优质教学资源的共享，促进了校际间的学术和文化交流，是推进优质教育大众化、消除校际教育壁垒的有效途径，也是现代教育发展的必然趋势[1]。跨校修读课程教学对于丰富学生的知识储备、提高其学术素养和综合能力具有重要意义，通过跨校修读课程，学生可以拓宽学科领域，增加专业技能，丰富学习经历，获取更多的学术资源，提高学术水平和综合能力。然而，跨校修读课程面临的一个重要问题是教学资源的建设和共享不完善，尤其是实践类教学资源的建设和共享存在诸多困难，使得实践类教学资源的跨校修读效果欠佳，难以大规模有效开展。本文以机器人技术及其应用课程为例，从课程实践教学特点、课程实践类教学资源硬件建设和共享机制构建等方面进行了探索研究，为后续实践性较强课程的跨校修读工作的深入开展提供了有益参考。

1 机器人技术及其应用跨校修读课程实践教学现状

实践教学是高等教育的重要组成部分，高质量的实践教学是学生从学校走向社会的坚实桥梁，是培养应用型、创新型人才的必要环节，因此，跨校修读课程实践教学的效果直接影响跨校修读课程的教学效果和人才培养质量。机器人技术及其应用课程作为一门更加侧重于实践教学的课程[2]，其教学更加注重学生动手能力和实践操作技能的培养，需要通过大量的实际操作编程、实验和项目设计，使学生更加直观、深入地理解和应用机器人技术相关知识，因此，实践教学对于此类课程的教学尤为重要[3]。目前，机器人技术及其应用跨校修读课程的实践教学主要存在以下几个问题。

1.1 高校实践类教学资源共享的意愿较低，跨校修读学生对线下教学的参与性和可操作性不强

首先是知识产权保护：机器人作为新兴产业和专业，普适性的教学资源匮乏，各高校主要通过自身的摸索和实践，实现了教材、课件、实验指导等教学资源的原始积累，教师和学校对资源共享导致知识产权的侵犯和盗用有所顾虑，因此，共享资源的积极性不高。

其次是奖励与激励机制不足：目前，高校在实践教学资源共享方面缺乏相应的奖励和激励机制，教师和学校在实践类教学资源共享方面要付出更多的时间和精力，但没有得到相应的回报和认可，大大降低了教师参与的意愿和动力。

最后是实践类教学资源往往需要特定的实验设备和实习场所等条件：相比线上视频教学来说，学生对线下教学的参与性和可操作性存在时间、交通、住宿、经费、安全等诸多障碍，这些障碍加大了跨校修读学生参与的难度。

1.2 机器人相关实践教学内容陈旧单一、教学设备匮乏

机器人产业发展迅速，新的技术和应用不断涌现，导致了传统机器人课程的内容无法跟上行业的发展[4]。例如，传统机器人课程只涵盖基础的机械结构、控制原理和传感器技术，忽略了人工智能、机器学习、机器视觉等新兴技术的应用[5]。同时，由于机器人品牌、厂家众多，不同品牌机器人之间的编程语言差异明显，对教师的知识更新和教材的编写提出了更高的要求[6]。

机器人系统尤其是工业机器人系统价格通常较高，且需要定期维护和保养，在使用过程中的损坏率也较高。很多高校受限于教学经费和师资不足，无法在设备数量、设备人均占有率、使用率及教学内容更新方面提供充足的软硬件保障，导致机器人教学无法完成相关实验、实验实训时间较短、学生实践不深入等问题[7]，在实践教学方面满足不了跨校修读学生的需求和应用型人才培养的要求[8]。

参与跨校修读课程的学生目前多为本科高校学生，本科与职业院校类的跨校修读由于层次差异、制度建设滞后等原因还没有真正实现。通过对近几年沈阳工程学院机器人技术及其应用跨校修读课程教学统计，学生的专业分布主要有机器人工程、自动化、通信工程、机电一体化等，课程的性质约70%以上为必修课，其余为选修课。这就导致学生对所选课程教学内容、学时、深度等存在差异化需求，为跨校修读工作带来了新的挑战。

1.3 缺乏顺畅有效的共享机制

一个运行顺畅、职责清晰、保障有力的跨校共享合作机制能够大大提升跨校修读课程的运转效率和教学水平，促进不同学校之间的有效合作与交流，真正实现资源共享、优势互补，提高教育质量和学术水平。目前，高校之间各自为政，缺乏统一、顺畅、有效的共享机制，实际工作中无条可依、无章可循，难以在共享机制的框架下开展工作，导致跨校修读课程实践类教学难以实现。通过建立完善、条理清晰的跨校合作机制，可以促进校际之间在教学、科研、人才培养等方面的良好合作，推动教育资源的共享与流动，切实提高教育资源的利用效率。

2 跨校修读课程实践类教学资源建设、共享机制构建

2.1 建立相关的管理机构和规章制度

高校建立专门的版权管理机构，负责教学资源的版权审查和保护工作，为教师提供相关的法律支持和指导，鼓励教师共享优质教学资源。在目前以科研成果和论文发表为主的职称评价体系中引入跨校实践类教学资源共享效果评价指标，建立奖励制度，对于积极参与教学资源共享的教师进行表彰和奖励，提高教师的积极性。

同时，要建立《跨校修读学生日常管理规定》等一系列规章制度，加强跨校修读的制度化管理工作，为教师和学生提供更为完善的跨校修读制度保障，确立学生管理与服务的内容和责任：包括学生选课、学籍管理、学籍证明及食宿等方面。建立学生交流与互动平台，促进学生之间的交流和合作，增强校际间合作的规范化、流程化，切实扩大优质实践类教育资源的共享范围，提升人才培养质量和效果。

2.2 整合现有教学资源，引入企业、行业专家参与教学过程

实践类教学资源建设的效果，直接影响实践教学的落实效果。优质的教学环境和教学设施，可以为教师和学生开展更为全面、实践性更强的教学活动提供场所和设备，对于增强学生的学习兴趣，培养学生的创新能力、实践能力和职业素养，全面提升学生的竞争力有着重要意义，因此，加强实践类教学资源硬件建设，是提高实践教学水平的重要一环。

2.2.1 优化资源配置，实现校内机器人相关实验实训场所的设备和师资的有效共享

目前，学校已经实现了数控机床实验室、传感器应用实验室、工业4.0 实验室和工业机器人实验室的校内共享；招聘机器人领域的企业专家为兼职教师，参与人才培养方案制定、教材编写、理论实践教学和实验室建设等教学过程，确保知识体系和课程内容与行业发展保持紧密联系，确保教师的专业水平与课程需求相匹配[9]。

2.2.2 引入工业机器人虚拟仿真技术

工业机器人虚拟仿真技术是一种利用计算机技术模拟和仿真工业机器人操作过程的技术，它通过构建数字化的虚拟环境，将实际的机器人、工作场景和任务进行模型化和仿真，以实现对机器人操作性能、路径规划、碰撞检测、运动轨迹等的预测和评估[10]，主要实现方法为虚拟机器人仿真平台，如ABB 公司的RobotStudio 离线仿真软件[11]、Gazebo仿真平台、上海第二工业大学蔡宝等人研究的虚实融合的工业机器人实验平台[12]、华中科技大学黄弢等人研究的基于TwinCAT 的机器人实验平台[13]、天津大学庄水管等人研究的可折展机器人实验平台[14]等，通过该类仿真平台，建立虚拟机器人模型，可以实现运动规划、路径规划、动力学仿真等分析和实验。

虚拟现实仿真：利用虚拟现实设备，如头盔、手套等，将用户置身于虚拟环境中，与虚拟机器人进行交互操作和任务执行仿真[15]。

通过以上虚拟仿真技术，可以在计算机上模拟机器人的操作过程，进行程序的编写和调试。其应用可有效解决机器人实物平台建设成本高、设备数量少、设备易损坏、实操风险高等问题[16-17]，大大降低了实际机器人的使用成本，避免了机器人与周围环境、其他物体碰撞的风险，减少撞机和人身伤害等意外事故的发生，提高了程序的开发效率和质量,待程序开发验证安全后即可转入真实的机器人操作。通过虚拟仿真技术和实物的有机结合，大大提高了学生的学习效率和效果，提高了设备使用的安全性和效率，为后续大规模实施跨校修读提供了可能[18]。

2.2.3 为学生提供固定的实习、实践场所，以保证实践教学有序正常实施

目前学校已经与沈阳中德新松教育集团签订合作协议，双方在学生实习、校外实训基地建设等方面取得了重要进展，可以为在校学生提供每年100 人次的校外实习培训服务，极大地缓解了校内实验实训设备紧张的状况[19-20]。

2.3 构建完善、合理、有效的保障机制，推动跨校修读工作的制度性建设

建立跨校合作的机制，包括建立合作协议、设立联络机构或领导小组等，通过合作协议明确各高校之间的合作方式、课程共享的条件和要求等。此类合作协议应该具有可操作性和灵活性，能够适应不同高校的现实需求。联络机构或领导小组负责统筹跨校修读工作的运行和协调指挥，保障跨校修读工作的有效运行。

建立资源共享的评估机制，筹建教学资源评估专家组，负责对教学资源的质量进行评估和监控，确保跨校修读的课程具有一定的质量和学术水平，确保学生能够获得有效的学分和有益的学习成果。

建立学生支持和服务管理机制，包括为学生提供咨询和指导，协助学生选择合适的课程和制定学习计划，解决线上线下学习过程中遇到的问题等。

建立完善的监管与评估机制。跨校修读课程需要进行定期的监管和评估，确保机制的有效运行和课程质量的保证。可以建立评估机构或委员会，负责对教学效果进行评估和监督，并及时进行改进和调整，不断改进和完善教学资源。跨校修读工作制度建设图见图1。

图1 跨校修读工作制度建设图

上述机制的建立可以促进高校之间的有效沟通与合作，协调各方的利益和需求，解决学生跨校修读过程中出现的各种问题和困难，为跨校修读课程实践类教学的顺利开展保驾护航。

3 结束语

长远看来，跨校修读模式在实现优质教育资源共享、降低办学成本、避免实验室资源浪费及重复性建设和促进教育公平等方面极具发展潜力，大学生参与跨校修读课程有望成为全国高校资源共享的一种主流方式。实践教学作为应用型人才培养的重要途径，其作用和地位日益凸显。跨校修读课程实践类教学资源建设和共享机制的研究是一个任重道远的过程，其能否顺利实施及实施效果对跨校修读课程实施效果的影响巨大。本文从制度和政策入手，通过建立相关的版权管理机构和规章制度，建立跨校合作、资源共享评估等机制，实现了跨校修读工作的制度化管理，同时整合现有教学资源，与企业共建实验室，引入企业、行业专家参与教学，确保跨校修读课程知识体系的实时性、专业性和实用性；同时在实验室资源建设方面引入工业机器人虚拟仿真技术，实现了虚拟仿真和实物的线上线下有机结合。上述举措有效地推动了跨校修读课程实践类教学工作的顺利开展，为后续实践类课程跨校修读工作提供了思路和借鉴。