人工智能背景下應(yīng)用型本科高校機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

李罡，李景麗，程一洋，包括

人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個分支，被稱為世界三大尖端技術(shù)之一，其作為科技創(chuàng)新產(chǎn)物，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動人類社會進(jìn)步和改善人們生活水平等方面起到越來越重要的作用。高校是國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，更需要不斷創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，調(diào)整人才培養(yǎng)方案，開設(shè)前沿專業(yè)來培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需人才。這樣才能夠引領(lǐng)我國人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用示范，從而帶動我國人工智能總體實(shí)力的提升，滿足國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略需求。［1］

機(jī)器人是人工智能領(lǐng)域的一個典型代表，被稱為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，已成為全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的重要切入點(diǎn)。我國也從國家層面制定了“中國制造2025”戰(zhàn)略，智能制造是此戰(zhàn)略的主攻方向，而機(jī)器人又是智能制造中的關(guān)鍵裝備，所以將機(jī)器人技術(shù)列為重要內(nèi)容之一，這就需要大量的機(jī)器人專業(yè)技術(shù)人才。因此，培養(yǎng)機(jī)器人專業(yè)人才為我國人工智能和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科技和人才支撐，對推動我國占據(jù)人工智能科技制高點(diǎn)至關(guān)重要。［2］

一、機(jī)器人技術(shù)人才需求分析

受勞動力的供需矛盾、企業(yè)迫切轉(zhuǎn)型升級的影響，中國在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域保持著35%的高增長率，中國機(jī)器人市場增長潛力巨大，但機(jī)器人專業(yè)人才嚴(yán)重缺失是在中國推行機(jī)器人技術(shù)、發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的最大瓶頸。［3］

2021年12月28日，工業(yè)和信息化部等十五部門聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出到2025年我國成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地，同時提出了2025年的具體目標(biāo)：一批機(jī)器人核心技術(shù)和高端產(chǎn)品取得突破，整機(jī)綜合指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，關(guān)鍵零部件性能和可靠性達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平；機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過20%；形成一批具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)及一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、成長性好的專精特新“小巨人”企業(yè)，建成3～5個有國際影響力的產(chǎn)業(yè)集群；制造業(yè)機(jī)器人密度實(shí)現(xiàn)翻番。到2035年，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力達(dá)到國際領(lǐng)先水平，機(jī)器人成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活、社會治理的重要組成。隨著我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展及智能制造業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來十年，工業(yè)機(jī)器人的年增速有望達(dá)到2%，高技能機(jī)器人人才缺口將逐年加大。［4］

為推動“十四五”發(fā)展目標(biāo)落實(shí)落地，《規(guī)劃》部署了健全人才保障體系，指出要提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、夯實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)、支持高校和科研院所培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)和復(fù)合型高端人才，推進(jìn)新工科建設(shè)，鼓勵校企聯(lián)合開展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，共建現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院，推行訂單培養(yǎng)、現(xiàn)代學(xué)徒制等模式，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的高層次技術(shù)人才。目前，雖然清華大學(xué)、北京大學(xué)、吉林大學(xué)、東北大學(xué)、湖南大學(xué)、北京信息科技大學(xué)等學(xué)校開設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)，但遠(yuǎn)不能滿足機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對高素質(zhì)應(yīng)用型專門人才的需求。

二、國內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)狀況

隨著機(jī)器人在工業(yè)、智能家庭、醫(yī)療、軍事、航空航天、公共服務(wù)和研究等方面的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人將為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、思維方式和社會關(guān)系帶來新的變革，機(jī)器人技術(shù)也必將成為催化科技突破、推進(jìn)科技革命的關(guān)鍵領(lǐng)域。作為衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平重要標(biāo)志的機(jī)器人技術(shù)，無論是推動智能制造裝備、資源開發(fā)、國防軍事，還是發(fā)展未來服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，推動社會發(fā)展建設(shè)，均具有無可替代的戰(zhàn)略作用。［5］

（一）國外

美國、韓國、日本等世界各經(jīng)濟(jì)和軍事強(qiáng)國都非常重視機(jī)器人技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，把機(jī)器人列為未來戰(zhàn)略新興技術(shù)，將其作為國家的重要發(fā)展領(lǐng)域。世界各國也將機(jī)器人作為新一輪產(chǎn)業(yè)革命的核心，全方位布局，加緊機(jī)器人技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)，搶占機(jī)器人市場制高點(diǎn)，并在國家層面建立了相對完整的研發(fā)促進(jìn)機(jī)制，以此作為保持和重獲制造業(yè)競爭優(yōu)勢的重要手段。

（二）國內(nèi)

與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)器人技術(shù)及教育起步較晚，相對薄弱，相關(guān)人才缺口較大導(dǎo)致機(jī)器人技術(shù)與國際水平存在較大差距，極大地制約我國機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展。因此，我國高度重視機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的高等教育工作，主動布局人工智能和機(jī)器人等工程科技人才培養(yǎng)，將機(jī)器人納入國家科技創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域，大力推動機(jī)器人研發(fā)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。近5年，全國共有三百余所高校成功申報(bào)“機(jī)器人工程”專業(yè)，其培養(yǎng)的機(jī)器人領(lǐng)域人才，為我國占領(lǐng)世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)提供堅(jiān)強(qiáng)保障。［6］

三、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

機(jī)器人技術(shù)是集機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化、電氣工程、智能檢測、人工智能與控制、電子等眾多學(xué)科于一體的交叉學(xué)科。以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的特色發(fā)展方式建設(shè)機(jī)器人學(xué)科不僅僅是適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求的大勢所趨，也是培育和發(fā)展學(xué)校新的學(xué)科增長點(diǎn)的客觀需要。創(chuàng)新應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)模式要樹立OBE教學(xué)改革理念，人才培養(yǎng)方案的制定要堅(jiān)持以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過校企深度融合共建，與人工智能產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)和行業(yè)需求相融合。2021年，白城師范學(xué)院與百科榮創(chuàng)（北京）科技發(fā)展有限公司簽訂了校企戰(zhàn)略合作協(xié)議，針對機(jī)器人工程專業(yè)開展深入的校企合作。通過訂單班培養(yǎng)模式，學(xué)校與百科榮創(chuàng)有限公司在人才培養(yǎng)、學(xué)生就業(yè)、實(shí)踐教學(xué)和校內(nèi)外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等方面進(jìn)行深度融合，以“后訂單班—工作能力”一體化訓(xùn)練基地為依托，構(gòu)建“校內(nèi)—校外”人才培養(yǎng)體系，為機(jī)器人工程專業(yè)提供定制化專業(yè)人才培養(yǎng)方案、師資培訓(xùn)等產(chǎn)教融合服務(wù)。［7］白城師范學(xué)院機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的整體思路如圖1所示。

（一）人才培養(yǎng)定位

機(jī)器人工程專業(yè)人才是適應(yīng)行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，能夠勝任人工智能、軟件開發(fā)等新興領(lǐng)域工作，具有對制造、交通和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域進(jìn)行智能化改造的能力，能夠在機(jī)器人領(lǐng)域中的產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)支持、項(xiàng)目管理等工作崗位從事機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)、技術(shù)服務(wù)以及業(yè)務(wù)管理等工作的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

（二）人才培養(yǎng)目標(biāo)

機(jī)器人工程專業(yè)畢業(yè)生在未來5年預(yù)期達(dá)成以下目標(biāo)。

1.社會責(zé)任與職業(yè)素養(yǎng)：具有良好的人文科學(xué)素養(yǎng)和工程師的職業(yè)道德規(guī)范，擁有健康的體魄，誠實(shí)守信，具有較強(qiáng)的社會責(zé)任感。

2.工程實(shí)踐能力：能夠在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、設(shè)備維護(hù)調(diào)試、服務(wù)管理等工作，在工程實(shí)踐中理解并遵守行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和政策法規(guī)。

3.知識運(yùn)用能力：能夠適應(yīng)自動化領(lǐng)域中技術(shù)發(fā)展的要求，對復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析和研究。

4.協(xié)調(diào)與合作能力：具有創(chuàng)新能力、合作溝通能力，能夠適應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，并且能夠進(jìn)行跨文化背景下的技術(shù)交流與團(tuán)隊(duì)合作。

5.終身學(xué)習(xí)與發(fā)展：能夠有效地持續(xù)學(xué)習(xí)和自我完善，適應(yīng)社會和行業(yè)發(fā)展需求，并在智能機(jī)器人領(lǐng)域中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)、系統(tǒng)集成、設(shè)備操作和運(yùn)維管理等工作中逐步形成職業(yè)競爭優(yōu)勢。

（三）課程體系構(gòu)建

課程體系設(shè)置是響應(yīng)專業(yè)特色和培養(yǎng)目標(biāo)的具體手段。機(jī)器人工程專業(yè)具有多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)，該專業(yè)的課程體系包括通識教育、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心、專業(yè)選修和專業(yè)實(shí)踐等課程以及實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。［8］在設(shè)置專業(yè)課程體系時，需考慮各類課程對畢業(yè)要求的遞進(jìn)支撐關(guān)系，按照知識學(xué)習(xí)、分析設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練、復(fù)雜工程問題解決的思路培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力，突出機(jī)器人工程專業(yè)人才所需的“新內(nèi)容”“新素養(yǎng)”。課程體系中還包括課程大綱的制定、審定和修訂，行業(yè)企業(yè)專家參與課程體系設(shè)計(jì)的過程，全體教師參與等制度。另外，應(yīng)根據(jù)能力導(dǎo)向明確課程支撐的畢業(yè)要求并給出詳細(xì)充分的支撐理由，由此確定課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，確保支撐畢業(yè)要求課程的內(nèi)容是可教學(xué)、可評估、可評價的。［9］機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的課程體系如表1所示，課程修讀關(guān)系圖如圖2和圖3所示。

表1 機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系

（四）教師隊(duì)伍建設(shè)

人工智能時代是高速發(fā)展的時代，技術(shù)快速迭代，為培養(yǎng)新時代發(fā)展需求的高素質(zhì)人才，教師的教學(xué)理念要不斷更新，教學(xué)水平要不斷提高。高等院校教師不但要有“雙師型”教師所具有的相關(guān)技能，還要樹立“終身學(xué)習(xí)”的觀念，不斷學(xué)習(xí)新內(nèi)容，將本領(lǐng)域最新的知識傳授給學(xué)生。

1.加強(qiáng)應(yīng)用型本科高校機(jī)器人工程專業(yè)教師隊(duì)伍建設(shè)。建立一種高校、企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)師資團(tuán)隊(duì)的機(jī)制，通過“引進(jìn)來”和“走出去”形式和采用“引進(jìn)—鍛煉—認(rèn)證—重組—激勵”等機(jī)制，建設(shè)一支穩(wěn)定的專業(yè)教學(xué)教師隊(duì)伍。建設(shè)一支具有較高教學(xué)水平和較強(qiáng)實(shí)踐能力的“雙師雙能型”機(jī)器人專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，合理分工、協(xié)同教學(xué)。借助于機(jī)器人工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新基地的校企合作平臺，支持機(jī)器人工程專業(yè)教師去其他院校或?qū)嵺`教學(xué)基地考察學(xué)習(xí)、交流經(jīng)驗(yàn)，取長補(bǔ)短，不斷提高理論和實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

2.以校企合作為依托，為專業(yè)教師提供參與校企合作公司的相關(guān)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目開發(fā)機(jī)會。加強(qiáng)基地的“產(chǎn)教融合、校企合作”建設(shè)，通過學(xué)校自身的實(shí)訓(xùn)平臺開展不定期的機(jī)器人技術(shù)培訓(xùn)，充分利用和共享合作企業(yè)等各方面教育資源，促進(jìn)專職教師的知識更新和技能提升。定期安排專業(yè)教師參加企業(yè)組織的專業(yè)技能培訓(xùn)，在實(shí)踐中選用和聘用一批實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，具有一定指導(dǎo)能力的實(shí)踐教師，提高實(shí)踐教學(xué)效果，使機(jī)器人工程專業(yè)的專兼職教師可以勝任人工智能、智能制造、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)和機(jī)器人工程應(yīng)用等方面的理論和實(shí)踐教學(xué)、科研工作，滿足機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求，保障機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

四、機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐基地建設(shè)

面對新一代人工智能發(fā)展的重大機(jī)遇，高校要站在國家戰(zhàn)略發(fā)展高度，創(chuàng)新“校企聯(lián)合培養(yǎng)、整合互動”實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地的建設(shè)，培養(yǎng)新型的人工智能、智能制造人才。［10］

（一）機(jī)器人工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地運(yùn)行機(jī)制建設(shè)

1.實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地管理組織建設(shè)。包括實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地管理領(lǐng)導(dǎo)小組、實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地日常管理人員、校企管理人員分工等。

2.實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地管理制度建設(shè)。包括制定實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地管理人員職責(zé)、指導(dǎo)教師職責(zé)、學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)守則、實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地安全規(guī)定等。

（二）機(jī)器人工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地的師資建設(shè)

1.根據(jù)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地的特點(diǎn)，對實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地指導(dǎo)教師進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面培訓(xùn)。

2.為實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地指導(dǎo)教師提供參與校企合作公司的相關(guān)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目開發(fā)機(jī)會。

（三）機(jī)器人工程專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地“產(chǎn)教融合、校企合作”建設(shè)

1.技能培訓(xùn)。實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地與企業(yè)進(jìn)行合作，聯(lián)合對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技能培訓(xùn)，提升就業(yè)能力。

2.工程實(shí)踐訓(xùn)練。依托實(shí)踐創(chuàng)新平臺和實(shí)踐基地的硬件條件和實(shí)踐平臺開展相關(guān)的工程訓(xùn)練，并通過各類學(xué)科競賽，如人工智能創(chuàng)新大賽、中國工程機(jī)器人大賽、中國機(jī)器人技能大賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、世界機(jī)器人大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽和國際青年人工智能大賽等來檢驗(yàn)學(xué)生的工程訓(xùn)練效果和工程實(shí)踐能力。［11］

五、結(jié)語

人才是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在發(fā)展人工智能的推動下，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展期，但符合企業(yè)需求的專業(yè)人才稀缺問題一直是制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。高校要創(chuàng)新機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)理論知識教學(xué)，同時重視實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，通過校企合作訂單班的培養(yǎng)模式，以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的特色發(fā)展方式建設(shè)機(jī)器人學(xué)科，培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略發(fā)展和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)應(yīng)用型工程技術(shù)專門人才。［12］