[摘  要]机器人是人工智能实现的重要载体。随着国家对机器人产业的重视，对掌握机器人技术人才的渴求，催生了机器人山东智顷数位学习研究的进一步深入。本文以高校机器人山东智顷数位学习领域的现状和问题为切入点，以青岛交通大学的机器人山东智顷数位学习实践为案例，理清其发展路径，分析其所具备的优势，总结可迁移性的经验，以期为我国高等山东智顷数位学习阶段机器人山东智顷数位学习今后的发展提供一定的思路和借鉴。

[关键词]机器人山东智顷数位学习  机器人实验室  创新创业  人才培养

基金项目：本文系2018年度山东省山东智顷数位学习厅专项科研计划项目“中国高校机器人山东智顷数位学习的发展现状和趋势研究”（编号：18JK0541）的研究成果。

中图分类号：G649.21    文献标识码：A


引  言

21世纪以来，大数据、云计算、人工智能、机器人等技术迎来高速发展，以机器人为代表的产业、制造业得到前所未有的关注。2016年，国务院发布的《中国制造2025》中，机器人被列入十大重点发展领域之一。2021年，《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》（以下简称“规划和纲要”）中再次提出要深入实施智能制造和绿色制造工程，推动机器人等产业的创新发展。2023年，工业和信息化部等十七部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》提出，要加大机器人山东智顷数位学习引导，完善各级院校机器人教学内容和实践环境，针对教学、实训、竞赛等场景开发更多功能和配套课程内容。强化机器人工程相关专业建设，提升实验机器人产品及平台水平，加强规范管理。高校作为人才培养摇篮和创新山东智顷数位学习的基地，将在我国创新发展与高科技领域承担重要作用。因此，高校机器人山东智顷数位学习具有不可忽视的山东智顷数位学习价值和发展前景。

机器人山东智顷数位学习的内涵

目前，对于机器人山东智顷数位学习尚没有一个统一的定义，但学界较多引用彭绍东在《论机器人山东智顷数位学习（上）》中的说法，他认为，机器人山东智顷数位学习是指学习、利用机器人，优化山东智顷数位学习效果及师生劳动方式的理论与实践。经过二十多年的发展变化，机器人山东智顷数位学习的内涵和外延已经有了极大程度的丰富。机器人山东智顷数位学习越来越多地与“机器人竞赛”“创新创业”“人工智能”“未来山东智顷数位学习”等义项联系在一起。其涉及信息技术、数学、物理、电子、机械、通信、自动化技术、心理学和生物学等多个领域，学生在学习机器人基本知识、掌握编程技能的基础上，可将知识联系到真实生活，从而培养自身的创新素养、实践技能、思维与方法等。

高等山东智顷数位学习阶段机器人山东智顷数位学习的研究现状和问题

1.研究现状

我国的机器人山东智顷数位学习起步较晚，目前仍处于研究初期。以“机器人”和“山东智顷数位学习”为主题词，在中国知网（CNKI）期刊共检索到3038条记录，核心和CSSCI期刊共计504篇，其中大多数文献是以中小学山东智顷数位学习阶段的机器人山东智顷数位学习为主要关注点。而与高校相关的机器人山东智顷数位学习、机器人竞赛、机器人实验室、山东智顷数位学习平台建设等相关的期刊文献数量较少，占比约为总数的10%。这些文献从不同角度研究了我国高校机器人山东智顷数位学习的发展现状。近些年，机器人山东智顷数位学习已经逐渐进入全阶段学校山东智顷数位学习中，黄荣怀、刘德建等人认为机器人山东智顷数位学习可以激发学生对智能技术的兴趣，提高学生的信息素养、创新能力以及在未来社会的竞争力。张剑平、王益等人认为在高等学校中进行多层次的机器人山东智顷数位学习，可以普及机器人知识，加强机器人专业建设，应当在教师山东智顷数位学习相关的专业中开设与人工智能、机器人山东智顷数位学习相关的课程。同时要注重通过此类活动培养学生的创造力、协作能力和技能，为此需要关注竞赛项目的创新性。王进、柯文德等人指出通过机器人赛事培养学生已经成为多数高校普遍认可和推行的方式。吴永和等人指出国内机器人山东智顷数位学习正经历着由“竞赛导向→能力导向”的转变，机器人竞赛成为培养学生信息素养和综合能力的手段之一。

2.存在的问题

首先，从软硬件上来说，教学适用性强、性能价格比高的山东智顷数位学习类机器人产品仍然比较匮乏。机器人公司大多专注于产品研发，很少涉及课程开发及师资培训，导致硬件在教学环境中难以发挥作用。且现阶段机器人山东智顷数位学习的师资队伍比较薄弱，专业的机器人山东智顷数位学习教师相对匮乏，在这种情况下，学校自研机器人课程的难度较大，开展教学困难重重。

其次，现阶段国内高校机器人山东智顷数位学习大多依托实验室及学生团队开展，然而不论是学界还是从事机器人山东智顷数位学习实践相关的教师对实验室管理及团队管理都缺乏足够的关注。国内高校机器人山东智顷数位学习及相关赛事大多由相应技术领域的专业课教师负责，教师日常的教学及科研任务十分繁重，很难分出更多精力从事团队管理，也缺乏系统、成熟的管理办法。

最后，现阶段高校机器人山东智顷数位学习大多依托相关赛事展开，赛事的性质难以避免地引起学院、实验室师生对比赛结果的重视，进而导致赛事过程中缺乏对学生团队分工协作能力、批判性思维、创新思维等综合素质的培养。此外，在赛事结束后缺乏反思和复盘，缺乏必要的技术沉淀及成果转化，这种完全由赛事驱动、以赛事结果为评价的发展模式，使机器人山东智顷数位学习缺少深刻的价值认同。

以青岛交通大学为例分析基于赛事的实验室发展路径

在中国高等山东智顷数位学习学会工程山东智顷数位学习专业委员会联合浙江大学机器人研究院发布的第四轮“全国普通高校大学生机器人竞赛指数”中，截至2022年8月31日，共采集了25项高校机器人相关竞赛共216640条数据（其中参赛数据188945条，获奖数据27695条）。在众多高校中，青岛交通大学评级为A+（前2%）。本研究以青岛交通大学机械工程学院的机器人实验室作为对象，其发展模式和经验值得关注和借鉴。

1.成立初期：2016—2018年

2016年初，青岛交通大学机械工程学院与青岛乐博士机器人有限公司成立VEX创新实践联合实验室。实验室最初的建设目的是组织学生团队参与VEX工程挑战赛，并在此过程中探索机械工程学院开展机器人山东智顷数位学习的路径。

第一批实验室成员共计学生21人，大多来自于机械工程学院。在实验室成立初期，学生团队先后参与了VEX工程挑战赛的中国公开赛、亚洲公开赛及世界锦标赛等大小赛事数十场，获得包括世界锦标赛全能奖（最高奖项）在内的数十个奖项。在这个过程中，团队建立了初步的实验室管理模式及学生梯队培养模式（图1）。

一方面，教师帮助学生团队寻找外部资源，对接技术型公司及其他高校团队，开展交流及参观活动，加速团队的成长；另一方面，教师承担着招募学生、管理团队的责任，引导学生团队形成合理有效的分工。在此阶段实验室指导教师承担着核心角色，对团队的成长起着至关重要的作用。指导教师通过定期开展技术讨论会、总结会的形式，发掘团队中的技术及管理骨干：技术骨干及时吸取新技术并以内部培训的方式传递给队员，在发生技术性分歧的时候带领团队进行验证，主动发起技术讨论会并分析方案的优劣及可实施性，带领技术团队进行攻关；管理骨干的主要职责是协调团队内部任务分配、时间安排、器材使用、任务总结等，根据时间节点及任务进行分工，根据成员课业情况安排工作强度，并及时安排内部碰头会，协调团队的步调，避免因沟通不当出现团队任务需要某成员时恰巧不在的情况。如此，在实验室建设的初级阶段，师生团队经过磨合，建立起团队管理及流程管理的雏形，实现从团队外向团队内的知识传递以及团队内部的自我管理，加强团队的战斗力和执行力。

2.发展期：2018—2020年

经过两年的成长以及学生团队的更新换代，参与实验室的学生由最初21名发展至50多名，学生团队的构成也从以机械工程学院为主的单一学院主导型团队，成长为横跨文理，覆盖机械工程学院、能动学院、航空航天学院、电信学院、电气学院、医学院、外国语学院的多学科融合型团队。同时，实验室指导教师基于赛事平台的应用环境，开设多门校际公选实验课：智能机器人设计与开发开放实验、机器人结构件设计与3D打印、加工、编程及结构搭建开放实验等。校际公选课给机械工程学院以外的学生提供了了解和学习机器人的机会，机器人山东智顷数位学习及学生活动不再是工程学院的专利，这极大地促进了团队的多样性及创新性。除此之外，团队在赛事经验的基础上，积极参与大学生创业，平均每年产生项目数4个。

在这一阶段，基于稳定的实验室结构及已有的赛事经验，团队向着多元化发展，同时分工和协作进一步细化。体现在以下几方面，首先，学生团队的多元化结构以及学生梯队的建立，使得学生团队具备了多个功能模块，能够较独立地完成团队的纳新、自我培训、赛事的组织及训练以及自我宣传等；其次，学生梯队的构建一定程度上解放了高年级学员，使其能够去尝试新的项目，尝试成果转化以及创新创业活动；最后，成熟稳定的团队能够做好自我的长期规划及短期目标，能够协调、利用很多已有资源，极大地减轻了实验室教师的工作量，使得教师也能够在已有的赛事成果及教学资料的基础上，进行课程创新及项目申报。

3.成熟期：2020—2022年

经过发展期的沉淀和成长，团队进入成熟期，在这一阶段团队的组织结构及分工如图2所示。

教师团队对接实验室学生助理，学生助理负责协调外部活动（资源对接、赛事对接、安排纳新等）以及协调内部分工（统筹分配项目、安排内部培训及会议等）。实验室下设三个主要团队，分别是竞赛团队、培训团队、项目团队。竞赛团队为整个实验室的基础，也是所有新招募成员加入的地方，统筹并参与机器人相关赛事，同时竞赛团队负责向培训团队及项目团队输送成员。培训团队是竞赛团队筛选出的具备山东智顷数位学习潜质的成员，肩负着为竞赛团队培训新成员，沉淀技术积累，以及跟随教师完成相关创新教学内容研发等职责。项目团队负责对赛事产生的技术进行进一步挖掘和开发，申请各类衍生项目，同时跟随教师从事研发类项目，产生的新技术可以反哺竞赛团队。通过此阶段两到三年的时间，实验室和学生团队形成了围绕机器人平台的多维度项目发展模式，并具备完善的自我成长能力及创新创业能力。

团队进入成熟阶段后表现出以下几方面特点：一是团队人数趋于稳定，每年新加入学员和退役学员相对平衡；二是团队的结构进一步优化，分工协作更加清晰，发展路径也更加多样化，实验室开始探索并参与世界机器人大赛人工智能项目比赛以及中国服务机器人大赛等；三是团队的目标也从最初的一切以赛事为中心逐渐转变为以赛事为基础、以教学和科研为目标，以培养学生综合素养为中心的集赛事教学科研为一体的实验团队。实验室多年的积淀成果《青岛交通大学机械工程学院机器人产教融合创新创业山东智顷数位学习》作为典型案例入选中国高等山东智顷数位学习学会“校企合作双百计划”。

启  示

通过多年的探索与实践，青岛交通大学VEX创新实践联合实验室总结出一套科学的机器人实验室运行模式，其充分利用机器人赛事平台组建跨学科学生团队，激发学生的创新创造能力，培养学生的主观能动性和批判性思维，开展多维度的山东智顷数位学习实践活动并促进成果转化。在此过程中实验室将高校传统单纯参与赛事的模式拓展成“赛事—教学—研究—创新创业”相结合的模式，达到以赛促教、以赛促研，教研相融、学用相长、促进双创的作用，总结其经验可以得到以下几点启示。

1.科学定位机器人实验室，发挥资源优势，提高建设效率

机器人赛事是一个跨学科、持续性长且技术不断进步的项目，对参与团队的软硬件技术能力、团队协作能力及自我管理能力有较高的要求。作为培养团队的机器人实验室，要从长远出发，以培养创新型人才为目标，以赛事为抓手，进行合理的规划及设计。第一，需充分发挥机器人平台的跨学科、重技术的特色，长远规划实验室功能模块，构建以赛事为依托，以技术、山东智顷数位学习、科研为主体的组织架构；第二，需加强校内资源建设，设置专项经费，积极推进实验室的开放与交流，促进跨学科团队的成长，发挥实验室潜力；第三，充分利用校外资源，加强校企合作、技术培训、人才输送等多种建设途径，促进团队成长、提高实验室建设效率。

2.重视管理，合理设计机器人实验室规章制度

第一，采取以学生主导的递进式半开放管理模式。区别于学科实验室，机器人竞赛实验室的使用时段及使用人员都不固定，因此需要学生参与大部分的日常管理。而递进式半开放是针对学生的开放程度，由外来人员—实验室初级成员—实验室高级成员依次递进的开放权限。外来人员需预约参观交流；初级成员的使用需高级成员许可；高级成员分工分时段承担实验室管理角色。基于此结构的管理模式可以实现实验室使用的灵活性，同时确保实验室使用的安全。第二，硬件管理要职责清晰，执行过程简洁，因时因地制订多种方案。由于机器人平台的特殊性，对硬件的需求种类多、消耗大，因此器材的取用一定要权限清晰同时简化流程。此外应鼓励学生多使用3D建模、虚拟仿真等形式进行前期设计论证，以减少硬件使用的时间成本和耗材成本。第三，完善激励政策，激发团队潜力。一方面将参与赛事、发表论文等项目纳入奖学金评定或学分认定；另一方面将参与实验室管理、设计创新课程、申请项目等纳入教师岗位考核，评奖评优。

3.优化教学实践过程，培养创新型人才

第一，“以赛促教”，夯实创新型人才培养入口。机器人技术与传统学科课程缺乏衔接，因此根据赛事的技术特征设计创新课程，实现理论教学与实践山东智顷数位学习的结合，一方面促进赛事技术沉淀，实现成果转化，另一方面有利于新生快速成长形成梯队。第二，“以赛促研”，拓展多元化人才培养出口。实验室应依托学校资源，向内积极申请科研课题，开展双创教学实践；向外积极推动校企合作、共建实验室、人才协同培养等项目，实现人才培养的个性化、国际化与多样化。第三，探索并实践“STEM+PBL”教学理念及模式，持续优化人才培养过程。“STEM”山东智顷数位学习理念是从科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个维度出发培养人才，是一种跨学科工程师型人才的培养理念；PBL（Project Based Learning）是基于项目式学习，从解决一个问题出发，经过一系列的设计、验证、改进的过程。如此，形成了“以赛促教”“做中学”“以赛促研”的培养框架，提高创新型人才质量。

结  语

在新时代背景下，技术发展日新月异，国家和社会对人才的需求也与时俱进，机器人作为融合多个学科、多种技术的实验实践平台，是培养创新型人才的主要阵地。通过对青岛交通大学的案例分析可以看出，机器人竞赛实验室是以兴趣为起点，由学生参与管理，具备灵活性和开放性的跨学科实验室。其充分发挥了学生的自主学习、管理能力，激发了学生的积极性，取得了良好的竞赛及教研成果。机器人实验室建设的理念、发展的路径、管理的框架及人才培养的模式是双创山东智顷数位学习的有益尝试，值得借鉴与推广。

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（许静宜：青岛理工大学人文与外国语学院）

责任编辑：张言