跨校修讀課程實(shí)踐類教學(xué)資源建設(shè)及共享機(jī)制研究
——以機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用課程為例

祝尚臻，雷彥華，年佳琪

（沈陽(yáng)工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110136）

隨著高等教育的深入發(fā)展和學(xué)生需求的多樣化，跨校修讀作為一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的全新教學(xué)模式，越來(lái)越受到師生的歡迎，其實(shí)施有效地推動(dòng)了相關(guān)高校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，促進(jìn)了校際間的學(xué)術(shù)和文化交流，是推進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育大眾化、消除校際教育壁壘的有效途徑，也是現(xiàn)代教育發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]?？缧Ｐ拮x課程教學(xué)對(duì)于豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、提高其學(xué)術(shù)素養(yǎng)和綜合能力具有重要意義，通過(guò)跨校修讀課程，學(xué)生可以拓寬學(xué)科領(lǐng)域，增加專業(yè)技能，豐富學(xué)習(xí)經(jīng)歷，獲取更多的學(xué)術(shù)資源，提高學(xué)術(shù)水平和綜合能力。然而，跨校修讀課程面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是教學(xué)資源的建設(shè)和共享不完善，尤其是實(shí)踐類教學(xué)資源的建設(shè)和共享存在諸多困難，使得實(shí)踐類教學(xué)資源的跨校修讀效果欠佳，難以大規(guī)模有效開展。本文以機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用課程為例，從課程實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)、課程實(shí)踐類教學(xué)資源硬件建設(shè)和共享機(jī)制構(gòu)建等方面進(jìn)行了探索研究，為后續(xù)實(shí)踐性較強(qiáng)課程的跨校修讀工作的深入開展提供了有益參考。

1 機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用跨校修讀課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

實(shí)踐教學(xué)是高等教育的重要組成部分，高質(zhì)量的實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生從學(xué)校走向社會(huì)的堅(jiān)實(shí)橋梁，是培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的必要環(huán)節(jié)，因此，跨校修讀課程實(shí)踐教學(xué)的效果直接影響跨校修讀課程的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用課程作為一門更加側(cè)重于實(shí)踐教學(xué)的課程[2]，其教學(xué)更加注重學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐操作技能的培養(yǎng)，需要通過(guò)大量的實(shí)際操作編程、實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使學(xué)生更加直觀、深入地理解和應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)相關(guān)知識(shí)，因此，實(shí)踐教學(xué)對(duì)于此類課程的教學(xué)尤為重要[3]。目前，機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用跨校修讀課程的實(shí)踐教學(xué)主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.1 高校實(shí)踐類教學(xué)資源共享的意愿較低，跨校修讀學(xué)生對(duì)線下教學(xué)的參與性和可操作性不強(qiáng)

首先是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)：機(jī)器人作為新興產(chǎn)業(yè)和專業(yè)，普適性的教學(xué)資源匱乏，各高校主要通過(guò)自身的摸索和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了教材、課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等教學(xué)資源的原始積累，教師和學(xué)校對(duì)資源共享導(dǎo)致知識(shí)產(chǎn)權(quán)的侵犯和盜用有所顧慮，因此，共享資源的積極性不高。

其次是獎(jiǎng)勵(lì)與激勵(lì)機(jī)制不足：目前，高校在實(shí)踐教學(xué)資源共享方面缺乏相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)和激勵(lì)機(jī)制，教師和學(xué)校在實(shí)踐類教學(xué)資源共享方面要付出更多的時(shí)間和精力，但沒有得到相應(yīng)的回報(bào)和認(rèn)可，大大降低了教師參與的意愿和動(dòng)力。

最后是實(shí)踐類教學(xué)資源往往需要特定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)習(xí)場(chǎng)所等條件：相比線上視頻教學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)線下教學(xué)的參與性和可操作性存在時(shí)間、交通、住宿、經(jīng)費(fèi)、安全等諸多障礙，這些障礙加大了跨校修讀學(xué)生參與的難度。

1.2 機(jī)器人相關(guān)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊單一、教學(xué)設(shè)備匱乏

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，新的技術(shù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，導(dǎo)致了傳統(tǒng)機(jī)器人課程的內(nèi)容無(wú)法跟上行業(yè)的發(fā)展[4]。例如，傳統(tǒng)機(jī)器人課程只涵蓋基礎(chǔ)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制原理和傳感器技術(shù)，忽略了人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺等新興技術(shù)的應(yīng)用[5]。同時(shí)，由于機(jī)器人品牌、廠家眾多，不同品牌機(jī)器人之間的編程語(yǔ)言差異明顯，對(duì)教師的知識(shí)更新和教材的編寫提出了更高的要求[6]。

機(jī)器人系統(tǒng)尤其是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)價(jià)格通常較高，且需要定期維護(hù)和保養(yǎng)，在使用過(guò)程中的損壞率也較高。很多高校受限于教學(xué)經(jīng)費(fèi)和師資不足，無(wú)法在設(shè)備數(shù)量、設(shè)備人均占有率、使用率及教學(xué)內(nèi)容更新方面提供充足的軟硬件保障，導(dǎo)致機(jī)器人教學(xué)無(wú)法完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間較短、學(xué)生實(shí)踐不深入等問(wèn)題[7]，在實(shí)踐教學(xué)方面滿足不了跨校修讀學(xué)生的需求和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求[8]。

參與跨校修讀課程的學(xué)生目前多為本科高校學(xué)生，本科與職業(yè)院校類的跨校修讀由于層次差異、制度建設(shè)滯后等原因還沒有真正實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)近幾年沈陽(yáng)工程學(xué)院機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用跨校修讀課程教學(xué)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生的專業(yè)分布主要有機(jī)器人工程、自動(dòng)化、通信工程、機(jī)電一體化等，課程的性質(zhì)約70%以上為必修課，其余為選修課。這就導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所選課程教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)、深度等存在差異化需求，為跨校修讀工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

1.3 缺乏順暢有效的共享機(jī)制

一個(gè)運(yùn)行順暢、職責(zé)清晰、保障有力的跨校共享合作機(jī)制能夠大大提升跨校修讀課程的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和教學(xué)水平，促進(jìn)不同學(xué)校之間的有效合作與交流，真正實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高教育質(zhì)量和學(xué)術(shù)水平。目前，高校之間各自為政，缺乏統(tǒng)一、順暢、有效的共享機(jī)制，實(shí)際工作中無(wú)條可依、無(wú)章可循，難以在共享機(jī)制的框架下開展工作，導(dǎo)致跨校修讀課程實(shí)踐類教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)建立完善、條理清晰的跨校合作機(jī)制，可以促進(jìn)校際之間在教學(xué)、科研、人才培養(yǎng)等方面的良好合作，推動(dòng)教育資源的共享與流動(dòng)，切實(shí)提高教育資源的利用效率。

2 跨校修讀課程實(shí)踐類教學(xué)資源建設(shè)、共享機(jī)制構(gòu)建

2.1 建立相關(guān)的管理機(jī)構(gòu)和規(guī)章制度

高校建立專門的版權(quán)管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)教學(xué)資源的版權(quán)審查和保護(hù)工作，為教師提供相關(guān)的法律支持和指導(dǎo)，鼓勵(lì)教師共享優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。在目前以科研成果和論文發(fā)表為主的職稱評(píng)價(jià)體系中引入跨校實(shí)踐類教學(xué)資源共享效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立獎(jiǎng)勵(lì)制度，對(duì)于積極參與教學(xué)資源共享的教師進(jìn)行表彰和獎(jiǎng)勵(lì)，提高教師的積極性。

同時(shí)，要建立《跨校修讀學(xué)生日常管理規(guī)定》等一系列規(guī)章制度，加強(qiáng)跨校修讀的制度化管理工作，為教師和學(xué)生提供更為完善的跨校修讀制度保障，確立學(xué)生管理與服務(wù)的內(nèi)容和責(zé)任：包括學(xué)生選課、學(xué)籍管理、學(xué)籍證明及食宿等方面。建立學(xué)生交流與互動(dòng)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，增強(qiáng)校際間合作的規(guī)范化、流程化，切實(shí)擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)實(shí)踐類教育資源的共享范圍，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和效果。

2.2 整合現(xiàn)有教學(xué)資源，引入企業(yè)、行業(yè)專家參與教學(xué)過(guò)程

實(shí)踐類教學(xué)資源建設(shè)的效果，直接影響實(shí)踐教學(xué)的落實(shí)效果。優(yōu)質(zhì)的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)施，可以為教師和學(xué)生開展更為全面、實(shí)踐性更強(qiáng)的教學(xué)活動(dòng)提供場(chǎng)所和設(shè)備，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，全面提升學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)力有著重要意義，因此，加強(qiáng)實(shí)踐類教學(xué)資源硬件建設(shè)，是提高實(shí)踐教學(xué)水平的重要一環(huán)。

2.2.1 優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)機(jī)器人相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的設(shè)備和師資的有效共享

目前，學(xué)校已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床實(shí)驗(yàn)室、傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)4.0 實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的校內(nèi)共享；招聘機(jī)器人領(lǐng)域的企業(yè)專家為兼職教師，參與人才培養(yǎng)方案制定、教材編寫、理論實(shí)踐教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等教學(xué)過(guò)程，確保知識(shí)體系和課程內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展保持緊密聯(lián)系，確保教師的專業(yè)水平與課程需求相匹配[9]。

2.2.2 引入工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬和仿真工業(yè)機(jī)器人操作過(guò)程的技術(shù)，它通過(guò)構(gòu)建數(shù)字化的虛擬環(huán)境，將實(shí)際的機(jī)器人、工作場(chǎng)景和任務(wù)進(jìn)行模型化和仿真，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人操作性能、路徑規(guī)劃、碰撞檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)軌跡等的預(yù)測(cè)和評(píng)估[10]，主要實(shí)現(xiàn)方法為虛擬機(jī)器人仿真平臺(tái)，如ABB 公司的RobotStudio 離線仿真軟件[11]、Gazebo仿真平臺(tái)、上海第二工業(yè)大學(xué)蔡寶等人研究的虛實(shí)融合的工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[12]、華中科技大學(xué)黃弢等人研究的基于TwinCAT 的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[13]、天津大學(xué)莊水管等人研究的可折展機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[14]等，通過(guò)該類仿真平臺(tái)，建立虛擬機(jī)器人模型，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、路徑規(guī)劃、動(dòng)力學(xué)仿真等分析和實(shí)驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)仿真：利用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，如頭盔、手套等，將用戶置身于虛擬環(huán)境中，與虛擬機(jī)器人進(jìn)行交互操作和任務(wù)執(zhí)行仿真[15]。

通過(guò)以上虛擬仿真技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)上模擬機(jī)器人的操作過(guò)程，進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試。其應(yīng)用可有效解決機(jī)器人實(shí)物平臺(tái)建設(shè)成本高、設(shè)備數(shù)量少、設(shè)備易損壞、實(shí)操風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題[16-17]，大大降低了實(shí)際機(jī)器人的使用成本，避免了機(jī)器人與周圍環(huán)境、其他物體碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，減少撞機(jī)和人身傷害等意外事故的發(fā)生，提高了程序的開發(fā)效率和質(zhì)量,待程序開發(fā)驗(yàn)證安全后即可轉(zhuǎn)入真實(shí)的機(jī)器人操作。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)和實(shí)物的有機(jī)結(jié)合，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，提高了設(shè)備使用的安全性和效率，為后續(xù)大規(guī)模實(shí)施跨校修讀提供了可能[18]。

2.2.3 為學(xué)生提供固定的實(shí)習(xí)、實(shí)踐場(chǎng)所，以保證實(shí)踐教學(xué)有序正常實(shí)施

目前學(xué)校已經(jīng)與沈陽(yáng)中德新松教育集團(tuán)簽訂合作協(xié)議，雙方在學(xué)生實(shí)習(xí)、校外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等方面取得了重要進(jìn)展，可以為在校學(xué)生提供每年100 人次的校外實(shí)習(xí)培訓(xùn)服務(wù)，極大地緩解了校內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備緊張的狀況[19-20]。

2.3 構(gòu)建完善、合理、有效的保障機(jī)制，推動(dòng)跨校修讀工作的制度性建設(shè)

建立跨校合作的機(jī)制，包括建立合作協(xié)議、設(shè)立聯(lián)絡(luò)機(jī)構(gòu)或領(lǐng)導(dǎo)小組等，通過(guò)合作協(xié)議明確各高校之間的合作方式、課程共享的條件和要求等。此類合作協(xié)議應(yīng)該具有可操作性和靈活性，能夠適應(yīng)不同高校的現(xiàn)實(shí)需求。聯(lián)絡(luò)機(jī)構(gòu)或領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)統(tǒng)籌跨校修讀工作的運(yùn)行和協(xié)調(diào)指揮，保障跨校修讀工作的有效運(yùn)行。

建立資源共享的評(píng)估機(jī)制，籌建教學(xué)資源評(píng)估專家組，負(fù)責(zé)對(duì)教學(xué)資源的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)控，確?？缧Ｐ拮x的課程具有一定的質(zhì)量和學(xué)術(shù)水平，確保學(xué)生能夠獲得有效的學(xué)分和有益的學(xué)習(xí)成果。

建立學(xué)生支持和服務(wù)管理機(jī)制，包括為學(xué)生提供咨詢和指導(dǎo)，協(xié)助學(xué)生選擇合適的課程和制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，解決線上線下學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題等。

建立完善的監(jiān)管與評(píng)估機(jī)制。跨校修讀課程需要進(jìn)行定期的監(jiān)管和評(píng)估，確保機(jī)制的有效運(yùn)行和課程質(zhì)量的保證?？梢越⒃u(píng)估機(jī)構(gòu)或委員會(huì)，負(fù)責(zé)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)督，并及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)資源?？缧Ｐ拮x工作制度建設(shè)圖見圖1。

圖1 跨校修讀工作制度建設(shè)圖

上述機(jī)制的建立可以促進(jìn)高校之間的有效溝通與合作，協(xié)調(diào)各方的利益和需求，解決學(xué)生跨校修讀過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題和困難，為跨校修讀課程實(shí)踐類教學(xué)的順利開展保駕護(hù)航。

3 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，跨校修讀模式在實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享、降低辦學(xué)成本、避免實(shí)驗(yàn)室資源浪費(fèi)及重復(fù)性建設(shè)和促進(jìn)教育公平等方面極具發(fā)展?jié)摿Γ髮W(xué)生參與跨校修讀課程有望成為全國(guó)高校資源共享的一種主流方式。實(shí)踐教學(xué)作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要途徑，其作用和地位日益凸顯?？缧Ｐ拮x課程實(shí)踐類教學(xué)資源建設(shè)和共享機(jī)制的研究是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的過(guò)程，其能否順利實(shí)施及實(shí)施效果對(duì)跨校修讀課程實(shí)施效果的影響巨大。本文從制度和政策入手，通過(guò)建立相關(guān)的版權(quán)管理機(jī)構(gòu)和規(guī)章制度，建立跨校合作、資源共享評(píng)估等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了跨校修讀工作的制度化管理，同時(shí)整合現(xiàn)有教學(xué)資源，與企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室，引入企業(yè)、行業(yè)專家參與教學(xué)，確?？缧Ｐ拮x課程知識(shí)體系的實(shí)時(shí)性、專業(yè)性和實(shí)用性；同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室資源建設(shè)方面引入工業(yè)機(jī)器人虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真和實(shí)物的線上線下有機(jī)結(jié)合。上述舉措有效地推動(dòng)了跨校修讀課程實(shí)踐類教學(xué)工作的順利開展，為后續(xù)實(shí)踐類課程跨校修讀工作提供了思路和借鑒。