习近平总书记在两院院士大会上提出, 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, 机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”, 其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。而早在2015年政府工作报告中, 李克强总理就提到“大众创业、万众创新”, 并将其提升到中国经济转型和保增长的“双引擎”之一的高度。
同一时间, “创客”、“创客空间”、“创客人才”、“创客教育”等创新型人才培养的关键词成为社会特别是高等教育界关注的焦点。由此可见, 创客与机器人技术对于国家的发展, 尤其是对科技与经济的发展有着巨大的影响。因此, 在应用型本科高校, 探析创客人才培养模式在机器人工程专业中的应用显得尤为重要。
一、创客教育与创客人才培养模式
克里斯·安德森在《创客:新工业革命》一书中对“创客”这一术语进行了界定。与其说创客教育是一个严格意义上的学术名词, 不如说它是一个应景定制的概念, 是将创客运动潮流引入到教育领域后萌生的一种新的教育形态。
国外学者对创客教育的研究主要侧重于实践方面, 采用的主要是实验研究法。Maarten H.Lamers (2013) 对创客活动和科学课程相结合进行了探索;Johnson L (2015) 指出:越来越多的学校领导正在考虑将创客空间引入到传统的学习环境中来进行实践教学;Gary S.Stage (2015) 则通过对麻省理工学院媒体实验室、纽约大学工ITP项目、波士顿Artisan's Asylum创客空间等的考察, 对美国高校创新教育实验室和社会创客空间的发展进行了探讨。
创客教育于2013年在中国兴起, 随着创客教育的不断发展, 国内学者逐渐开始关注创客教育在实践教学模式中的研究。胡星等 (2016) 从开放模式、运行模式以及管理模式三个方面探索了高校创新实验室的建设模式;祝文峰 (2016) 对创客教育模式下的实验室建设问题进行了具体论述;曾婷 (2016) 探讨了在开放式资源环境下构建创客空间的过程。国内学者所采用的主要是理论研究法。
创客人才培养模式, 以“专业能力”为教育基础, 以“工匠精神”为精神内核, 以“协同环链”为发展关键, 以“大成智慧者”为终极目标, 是一种应用现代化信息技术, 倡导“创新”、“分享”、“合作”和“实践”理念, 以培养各类创新型人才为目标的新型人才培养模式。
二、机器人工程专业
武汉商学院机电工程与汽车服务学院于2017年成功通过教育部审批开设机器人工程本科专业, 并于当年9月份招收第一批本科专业学生 (两个班共75名学生) , 于2018年9月招收第二批本科专业学生 (三个班共92个学生) , 学生总人数达167人。依托行业企业优势, 机电工程与汽车服务学院与安川电机、杭州凯尔达、华中数控以及武汉杜瑞博等机器人公司合作, 已建成面积约1000㎡, 拥有弧焊机器人工作站、柔性打磨机器人工作站、视觉抓取归类转运机器人工作站、装配机器人工作站、搬运码垛机器人工作站、柔性生产流水线以及机器人仿真实验室等主要设备的机器人产学研中心。
机器人产学研中心设备总值260余万元, 其功能主要对接《机器人计算机编程》、《机器人系统集成技术》以及《机器人仿真技术》等机器人工程专业主要课程教学。省市各级领导对我校对接智能产业开办湖北省首个机器人本科专业给予了充分肯定。同时, 机器人产学研中心可为地区机器人及智能制造企业提供机器人操作、机器人系统集成应用等社会培训, 并面向企业提供机器人自动化成套装备、机器人自动化生产线设计与改造等技术解决方案。
三、创客人才培养模式在机器人工程专业中的应用
创客教育的培养目标, 是培养符合信息时代、智能时代需要的具有创新意识、创新能力和创新思维的创新型人才。而机器人工程专业的培养目标, 是培养掌握工业机器人技术工作必备的知识、技术, 有较强实践能力、创新精神, 主要从事机器人工作站设计、装调与改造, 机器人自动化生产线的设计、应用及运行管理等相关岗位工作, 具有较强综合职业能力的高素质应用型专门人才。因此, 二者是各有侧重又是相互融合的。
根据前期的分析研究, 结合创客人才培养模式的特点, 以机电工程与汽车服务学院机器人工程专业为例, 从教学体系、课程体系、教学方法及教学评价四个方面, 实施应用型本科高校创客人才培养模式:
教学体系:以应用为主线, 以学科竞赛为纽带, 建立“两堂融合” (第一课堂与第二课堂融合) 的互动式教学体系。其中, 第二课堂可以以基于创客空间开展的专业社团活动来进行。
在机器人工程专业中, 第一课堂包括单片机技术、可编程控制技术、机械制图、高级语言程序设计等基础课程的学习;第二课堂以机器人社团、机械创新社团等专业大学生社团为载体, 以大学生创新创业孵化基地 (创客空间) 为训练场所, 结合第一课堂学习的知识, 经过不断的训练与积累, 鼓励学生参加各级各类的学科竞赛, 如:全国机器人竞赛、大学生工程训练综合能力竞赛、大学生机械创新设计大赛、大学生三维数字化创新设计大赛、大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛等。同时, 经过近一年半的积累, 学生在学科竞赛中取得了不俗的成绩:2017级机器人工程专业的大一学生, 首次参加2018年湖北省机械创新设计比赛, 荣获一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项;参加全国机械创新设计大赛荣获慧鱼组赛区三等奖。同时, 机器人产学研中心团队研发的弧焊机器人工作站荣获2018智能制造创新大赛“智能创新产品奖”。
课程体系:以学生创新创业能力培养为主旨, 构建B (Base学科基础课程体系) 、D (Discipline学科应用课程体系) 、I (Innovate创新实践课程体系) 三层服务学科竞赛的阶梯式课程体系。
创客教育的课程体系, 是相互融合又相互促进的。一方面, 创客教育课程整合了多学科内容, 授课内容紧跟社会经济、文化科技发展脉搏, 特别是信息技术的应用, 大量引入各种技术工具、软件平台、媒体素材等, 达到促进课程教学质量与提升学生的素养同步并进;另一方面, 创客教育强调课程活动为导向, 广泛开展实践性教学, 鼓励学生根据授课内容头脑风暴, 实践并通过不断尝试, 寻求最优解决方案, 保质保量完成各项任务。
机器人工程专业除了开设专门的创客课程, 还可以设置以公选课的形式开设系列化的创客教育课程。譬如:开设多个学科交叉的辅修创客课程项目、多门跨学科的以大学生创新创业孵化基地 (大学生创客空间) 为载体的创客教育课程等。同时, 武汉商学院也可充分利用本校的专业化资源开设特定的创客教育课程供学生选择。例如, 开设面向本科生的创客课程“制作物品”、“数字制作”、“利用3D打印技术参与创客行动”等。
目前, 武汉商学院机器人 (Robot-team) 社团的成立, 为机器人专业提供了丰富的第二课堂空间, 机器人专业老师在专业技能、文体技能、社交技能等方面积极指导机器人专业学生茁壮成长。因此, 对机器人社团的进一步提升, 也是实现创客教育课程体系的一个重要方面。
教学方法:建立并实施了以激发学生学习兴趣为目标, 注重问题解决的“项目+竞赛”教学方法。即:以竞赛项目为课程教学项目的切入点, 归纳相关知识点, 教学过程中引导学生形成创新点, 形成竞赛项目—课程知识点—创新点的递进式教学方式。
教学评价:建立并实施了以过程评价为主体, 关注学生学习过程, 有限激励与无限发展相结合的多元教学评价手段。创客人才培养模式与机器人工程专业的结合既为教育教学改革提供了新的机遇, 也提出了巨大的挑战。在后续的研究中, 我们计划让二者更好的结合, 从而产生更优的效果。
摘要：文章通过分析创客、创客教育、创客人才培养模式基本概念, 简述了武汉商学院机器人工程专业及机器人产学研中心的发展现状。提出创客人才培养模式与机器人专业相融合的基本观点, 阐述了二者融合、发展、优化对教育教学的作用, 探析了创客人才培养模式在机器人工程专业中的应用。
关键词：创客,人才培养模式,机器人工程
参考文献
[1] 祝智庭, 孙妍妍.创客教育:信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育, 2015 (01) :14-21.
[2] 祝智庭, 雒亮.从创客运动到创客教育:培植众创文化[J].电化教育研究, 2015, 36 (07) :5-13.
[3] 郑燕林, 李卢一.技术支持的基于创造的学习——美国中小学创客教育的内涵、特征与实施路径[J].开放教育研究, 2014, 20 (06) :42-49.
[4] 傅骞, 王辞晓.当创客遇上STEAM教育[J].现代教育技术, 2014, 24 (10) :37-42.
[5] 傅骞.基于“中国创造”的创客教育支持生态研究[J/OL].中国电化教育, 2015 (11) :6-12.