新工科背景下應(yīng)用型本科院校機器人工程人才培養(yǎng)模式探索

王成琳 谷明信

摘 ? 要：隨著科技全球化進程的不斷深入和國內(nèi)工業(yè)化、信息化的深度融合，以機器人為代表的先進智能制造設(shè)備正實現(xiàn)蓬勃發(fā)展。為應(yīng)對變化、塑造未來，培養(yǎng)未來多元性、創(chuàng)新性工程技術(shù)人才對工程教育提出新的要求。本文以新工科專業(yè)建設(shè)要求、工程教育專業(yè)認證，專業(yè)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，按服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展的目標(biāo)，對機器人工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，以重慶文理學(xué)院為例對地方應(yīng)用型本科院校機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、實驗實訓(xùn)條件、人才培養(yǎng)模式等進行分析和探索，通過校企協(xié)同育人培養(yǎng)模式，完善機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，提高地方應(yīng)用型高校機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機器人工程 ?新工科 ?應(yīng)用型本科 ?人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642.0;TP242 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0155-03

近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代信息技術(shù)和傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的快速融合，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命浪潮席卷全球，智能制造成為全球制造業(yè)發(fā)展的核心方向。作為智能制造產(chǎn)業(yè)的核心裝備，機器人被譽為制造業(yè)皇冠頂端的明珠，其研發(fā)、設(shè)計、制造、裝配和應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造水平的重要標(biāo)志。機器人技術(shù)是集機械工程、電子信息、計算機科學(xué)、電氣工程、通信工程、傳感與檢測、材料科學(xué)等多學(xué)科于一體的交叉融合型科學(xué)工程。機器人作為工程教育人才培養(yǎng)的教學(xué)載體，涉及多學(xué)科交叉融合、理論與實踐結(jié)合、軟件與硬件、創(chuàng)意創(chuàng)新并舉。據(jù)估計，到2020年產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家戰(zhàn)略對機器人工程技術(shù)人才的需求將達750萬，缺口達300萬。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》中的第二十二條優(yōu)化結(jié)構(gòu)辦出特色部分指出：重點擴大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模。應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)的定位是服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”和“一帶一路”等重要國家戰(zhàn)略對中國高等教育的改革和發(fā)展提出了新的要求，工科專業(yè)面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。機器人工程專業(yè)作為典型的新工科專業(yè)，探索應(yīng)用型本科院校服務(wù)地方經(jīng)濟的新工科背景下機器人工程人才培養(yǎng)模式具有重要意義[1-3]。

1 ?新工科背景下機器人工程專業(yè)教學(xué)概況

1.1 機器人工程專業(yè)特點

機器人工程專業(yè)具有綜合性強、交叉融合性強、實踐性強、前沿創(chuàng)新強等特點[4]。因此，對機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)具有厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實踐、多學(xué)科、有創(chuàng)意創(chuàng)新等新要求。機器人工程專業(yè)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的交叉和融合，學(xué)生獲取知識面寬，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的提高。以機器人為載體的教學(xué)，會增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性，要求實踐性強和綜合性強，會提升學(xué)生工程應(yīng)用能力。

1.2 機器人工程專業(yè)開設(shè)情況

據(jù)統(tǒng)計，截止到目前全國共有187所本科高校（如圖1）開設(shè)機器人工程本科專業(yè)，其中北京大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等“985”、“211”重點高校僅20余所，大部分院校為普通本科院校，且地方應(yīng)用型本科院校居多（如圖2）。國內(nèi)外開設(shè)機器人工程專業(yè)的高校，根據(jù)自身傳統(tǒng)學(xué)科優(yōu)勢和服務(wù)地方經(jīng)濟社會、產(chǎn)業(yè)背景的不同，多開設(shè)在機械工程類、自動化類、電子電氣工程類二級學(xué)院中。

1.3 應(yīng)用型本科院校與機器人工程專業(yè)

長期以來，我國機器人人才培養(yǎng)多集中在機械工程、自動化、計算機應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)某一個方向的碩士、博士研究生階段進行培養(yǎng)，整體上機器人人才培養(yǎng)規(guī)模小、層次較高、不成體系。近年來，隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國家戰(zhàn)略發(fā)展需要，國內(nèi)各本科院校、高職院校、中職學(xué)校相繼開設(shè)了機器人工程或工業(yè)機器人技術(shù)專業(yè)，中、小學(xué)也引入機器人或人工智能的相關(guān)課程內(nèi)容，機器人人才的培養(yǎng)逐步規(guī)模化、層次化、體系化，有效滿足了機器人全產(chǎn)業(yè)鏈的人才需求。

應(yīng)用型本科院校作為本科院校機器人人才培養(yǎng)的主力軍，服務(wù)地方經(jīng)濟社會發(fā)展和提供智力和人力資源。重慶文理學(xué)院服務(wù)永川高新區(qū)建設(shè)機器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)基地和重慶以大數(shù)據(jù)智能化為引領(lǐng)的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，為永川和重慶汽車摩托車和筆記本電腦產(chǎn)業(yè)中機器人應(yīng)用企業(yè)提供服務(wù)。

既區(qū)別于高職院校機器人人才培養(yǎng)定位于工業(yè)機器人使用與維護（安裝、調(diào)試、使用、維修、維護、銷售），又區(qū)別于研究型大學(xué)機器人人才培養(yǎng)定位于機器人系統(tǒng)及零部件的研發(fā)與設(shè)計，應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)定位于工業(yè)機器人系統(tǒng)集成工程師，即包括工業(yè)機器人應(yīng)用的工藝流程設(shè)計、夾具設(shè)計、工業(yè)機器人與數(shù)控機床、變位器、AGV、PLC等智能產(chǎn)線的系統(tǒng)集成等。

2 ?機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式

按服務(wù)地方經(jīng)濟社會目標(biāo)，結(jié)合學(xué)校機械工程一流學(xué)科建設(shè)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，以及自動化、機器人工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，工程教育認證等制定人才培養(yǎng)方案。分析機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、實驗實訓(xùn)條件、人才培養(yǎng)模式等進行分析和探索，通過校企協(xié)同育人培養(yǎng)模式，完善機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，提高地方應(yīng)用型高校機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.1 培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)特色

機器人工程畢業(yè)生主要從事機器人工程領(lǐng)域的機器人整機、核心零部件、機器人系統(tǒng)集成應(yīng)用、智能制造與服務(wù)等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、科技開發(fā)、應(yīng)用與維護、運營與管理工作，并具備在工作中持續(xù)學(xué)習(xí)、不斷更新知識的能力。以工業(yè)機械臂集成應(yīng)用夾具設(shè)計、制造與裝配、維護與使用等實踐能力培養(yǎng)為特色，結(jié)合學(xué)生個人興趣和特點，培養(yǎng)智能化自動化為核心的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。

2.2 課程體系

結(jié)合本校機械工程傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，以CDIO工程教育模式為理念，以機械類專業(yè)工程教育認證、機械類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，側(cè)重機電系統(tǒng)設(shè)計、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)，特別是機器人機械部件、機電傳動、機器人應(yīng)用與測試工具、機器人工裝設(shè)備、機器人輔助聯(lián)動與作業(yè)機械設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計與加工[5]。將機器人產(chǎn)業(yè)鏈與課程體系相映射，實現(xiàn)初步的課程體系，以機器人系統(tǒng)集成（工業(yè)機器人）和智能機機器人（服務(wù)機器人）為模塊構(gòu)建課程體系（如圖3）。

2.3 教學(xué)條件

實驗實訓(xùn)中心設(shè)備在數(shù)量和功能上滿足教學(xué)需要，計算機網(wǎng)絡(luò)、圖書電子資源滿足學(xué)生、教師的教研需要，穩(wěn)定的師資和規(guī)范的教學(xué)管理服務(wù)等教學(xué)條件。

基礎(chǔ)性大類課程既有基礎(chǔ)驗證性實驗，又有綜合性實驗，滿足足夠的臺套數(shù)，和較高的利用率。實驗實訓(xùn)課程要有相對獨立的實驗實訓(xùn)室和實驗設(shè)備，如桌面級機械臂、智能移動小車，串并聯(lián)工業(yè)機器人、工業(yè)機器人應(yīng)用工作站、柔性國產(chǎn)線、標(biāo)準(zhǔn)化開源機器人軟件硬件設(shè)備等。

2.4 人才培養(yǎng)模式

根據(jù)機器人工程專業(yè)多學(xué)科交叉、實踐性、創(chuàng)新性、前沿性等特點。需要構(gòu)建以學(xué)校為主體、多位聯(lián)動的培養(yǎng)機制，即構(gòu)建“產(chǎn)、學(xué)、研、用”機器人全生態(tài)鏈的一體化校企協(xié)同育人機制，聯(lián)合制定人才培養(yǎng)方案、協(xié)同實施實踐教學(xué)、實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。以學(xué)生為中心，構(gòu)建“教、學(xué)、做、用”四位一體的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

3 ?結(jié)語

2013年，重慶文理學(xué)院機電工程學(xué)院在機械工程專業(yè)開設(shè)工業(yè)機器人技術(shù)方向開始了機器人工程技術(shù)人才培養(yǎng)，2017年，設(shè)置機器人工程本科專業(yè)開始系統(tǒng)地探索地方應(yīng)用型本科院校機器人人才培養(yǎng)模式。本文通過對機器人工程專業(yè)教學(xué)思考，不斷探索校企協(xié)同育人培養(yǎng)模式，完善人才培養(yǎng)方案，提高地方應(yīng)用型高校機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻

[1] 張立偉.新工科背景下的機器人工程人才培養(yǎng)探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（4）：4-6.

[2] 龍樟.中國制造2025背景下本科院校機器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2019，3（5）：94-95.

[3] 魏長赟.新工科背景下研究型高校機器人工程專業(yè)課程體系建設(shè)與探究[J].教育教學(xué)論壇，2019，6（23）：87-88.

[4] 李湛，林偉陽，楊學(xué)博.機器人教育在自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的理論與實踐[J].理論研究，2018（12）：24-25.

[5] 信息技術(shù)新工科產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟機器人專業(yè)工作委員會.機器人工程專業(yè)建設(shè)方案（建議稿）[Z].2019（3）：6-8.