吳文強 蕭仲敏 朱大昌 王勇 陳首彥

摘? 要：面向智能制造與機器人行業當前及未來人才重大需求，針對智能制造與機器人實踐創新型人才培養過程中，面臨的價值塑造作用不足、實踐創新能力培養不足、體制機制支持度不夠等問題，提出“專業交叉、行業交叉”“科教融合、產教融合、專創融合”的科產教融合機器人專業課程實踐教學改革實施方案，重構機器人課程設計理念，深度開展科產教融合育人模式與實踐基地建設，強化課程實踐教學相關的知識、平臺、學科和管理支撐，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈的有機銜接，培養機器人實踐創新型人才和高層次應用型未來領軍人才。

關鍵詞：科產教融合；機器人；實踐課程；創新型人才；教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）08-0015-05

Abstract： Facing the current and future major demand for talents in the intelligent manufacturing and robot industry， in view of the insufficient role of value shaping， the insufficient cultivation of practical innovation ability， the insufficient support of systems and mechanisms and other problems in the training process of practical innovative talents in intelligent manufacturing and robot industry， we put forward the implementation plan of the practical teaching reform of the robotics professional course of "interdisciplinary， interdisciplinary"， "integration of science and education， integration of industry and education， and integration of specialized innovation"， and reconstruct the design concept of robot curriculum， deepen the construction of science industry education integration education mode and practice base， strengthen the knowledge， platform， discipline and management support related to curriculum practice teaching， promote the organic connection of education chain， talent chain with industrial chain and innovation chain， and cultivate innovative talents in robot practice and high-level application-oriented future leaders.

Keywords： integration of science， industry and education; robot; practice course; innovative talents; teaching reform

作為數字經濟時代最具標志性的工具，機器人在促進科技創新、推動產業升級、保障國家安全、守護人民健康等方面發揮越來越重要的作用。機器人智能裝備在《中國制造2025》《廣東省智能制造發展規劃（2015—2025年）》[1]和《廣州制造2025戰略規劃》[2]都被作為重點發展領域之一。據《中國機器人產業發展報告（2022年）》[3]預計，2022年全球機器人市場規模將達到513億美元，2017—2022年的年均增長率達14%；2022年中國機器人市場規模將達到174億美元，五年的年均增長率達到22%，2024年工業機器人市場規模將有望達到230億美元。巨大的市場容量帶來了對智能制造與機器人專業創新型人才更為迫切的需求。

智能制造與機器人作為新工科專業，各大高校加大了建設力度。然而目前多數高校培養的人才類型與行業各單位的用人需求匹配度偏低，造成了畢業生就業難的問題[4]。為此，2017年國務院辦公廳發布了《關于深化產教融合的若干意見》，意見提出，要切實深化產教融合，逐步提高行業企業參與辦學程度，全面推行校企協同育人[5]。產教融合模式已成為高職教育實現高水平可持續發展的重要舉措[6]，為應用型人才的培養提供了一條有效的途徑。

機器人的研發和產業化應用是衡量國家科技創新和高端制造發展水平的重要標志之一[7]，多學科知識交叉、多行業技能交叉的特點，造成了機器人實踐創新型人才培養困難，人才供應“兩張皮”的矛盾日益突出。2022年中國工程教育專業認證協會發布《工程教育認證標準》[8]，強調“以學生為中心”“工程教育”“復雜工程問題”和“實踐環節”，對高校工科教育提出了更高的要求。

廣州大學建設有機器人工程專業和智能制造工程等新工科專業，初衷就是培養“智能制造與機器人”的復合實踐創新型人才，為華南乃至全國的智能制造機器人產業輸出新鮮血液。本研究則是立足智能制造與機器人專業課程實踐能力培養層面，面向智能制造與機器人行業當前及未來人才重大需求，研究提出“專業交叉、行業交叉”“科教融合、產教融合、專創融合”的科產教融合機器人專業課程實踐教學改革實施方案，制定學校監督、教師指導、企業協同、學生創新的“責、權、利”主體責任劃分與激勵機制，建設“全視角”項目驅動式教學案例庫，形成“全方位”科產教融合、協同創新課程內容，提煉出多元化、個性化、定制化的實踐教學方式，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈的有機銜接，培養機器人實踐創新型人才和高層次應用型未來領軍人才。

一? 機器人實踐課程教學面臨的問題

在《關于深化產教融合的若干意見》和《工程教育認證標準》的指引下，廣州大學機器人新專業建立伊始便注重對學生創新實踐能力的培養，自2018年起逐步加強對外合作，與智能制造機器人領域多個龍頭企業建立協同育人基地，開發機器人實踐教學資源，開展學生的協同培養，在取得一定成績的同時，也暴露了諸多問題。

（一）? 思政教育不充分，價值塑造作用不足

智能制造與機器人行業具有工作強度高、任務重、產出周期長等特點，要求從業人員具備堅定的信念和毅力，需具備長期坐冷板凳、十年磨一劍的工匠奉獻精神。而傳統思政教育融入專業課程教育與科研開發全過程的深度不足，校企政多個環節對研究生的價值塑造作用有待加強。

（二）? 科產教融合度不高，實踐創新能力培養不足

科產教是分屬不同又相互聯系的社會系統，科產教融合面臨著“產教脫節”“兩張皮”等現象，具體表現為培養目標不明確、教學實踐環節不夠充分深入、雙師型導師數量匱乏等，導致科產教融合模式不成熟，培養學生發現問題、解決“卡脖子”技術難題的能力有待提升。本項目長期和智能制造與機器人企業深入合作，提煉企業工程項目與創新型人才需求，構建項目驅動式實踐教學資源與多方全方位參與的實踐教學內容與模式，致力于卓越工程師實踐創新型人才的培養。

（三）? 體制機制對高層次專業人才培養的支持度不夠

針對智能制造與機器人領域高層次人才的培養，現行的培養機制亟待完善，主要體現在以下方面：知識支撐，當前知識更新速度前所未有，亟待建立快速有效的更新機制，打破壁壘，實現知識傳授與技能培養的有機結合；平臺支撐，校企聯合培養平臺所需的實驗條件、師資等落實不到位，作用發揮有限；學科支撐，工程問題涉及多個學科，制約交叉學科學生的培養；管理支撐，全周期教學質量管理監督機制不完善，與高質量人才培養的要求脫節。

二? 改革方案與舉措

機器人課程是機器人專業、智能制造專業和機械專業開設的實踐性較強的課程，強調多學科交叉，涉及多項行業技術點。本研究則是以《關于深化產教融合的若干意見》和《工程教育認證標準》為指導，針對價值塑造作用不足、科產教融合機制不清晰、體制支持力度不高等問題，著力構建“學科交叉、行業交叉”雙交叉，“產教融合、科教融合、專創融合”三融合的機器人課程設計理念，依托省級實踐教學基地，科產教融合，建設“全視角”項目驅動式教學案例庫，充分將實際工程應用實例和團隊的科研開發項目引入教學活動，著重培養學生解決復雜工程問題的能力，總體改革目標與內容如圖1所示。

（一）? 重構機器人課程設計理念，加強課程思政建設，解決價值塑造作用不足的問題

以機器人實踐創新能力培養為目標，以現有實踐教學價值塑造作用不足、理論與實踐脫節、機制支撐力度不夠等問題為導向，對機器人實踐課程的知識能力、技能能力、綜合能力重新定義，融入思政元素，重構實踐教學內容與模式。①重新梳理相關學科知識點、機器人各行業核心技術及各類科研開發創新類項目，明確機器人實踐課程的思政目標；②充分利用校企協同育人平臺，科教融合、產教融合、專創融合，將企業優勢技術和科研成果融入專業課程實踐教學與創新實踐；③融入“中國制造2025”“中國智造”“基建狂魔”“新中國第一”“新四大發明”“大國工匠紀錄片”等思政元素，構建案例教學資源，出版教材；④加強建設社會實踐一流課程，并將思政元素充分融入工業機器人應用技術、機器人技術、先進制造技術、機器人控制技術、計算智能與路徑規劃等專業課程中，激勵學生勇攀科技高峰，激發愛國情懷和民族使命感。

“學科交叉、行業交叉”，理實結合，理論方面融入機械、機構、傳感、控制、計算機、電子和工業設計等多學科核心知識點，實踐方面則面向機器人上游行業（核心零部件）、中游行業（核心技術）、下游行業（集成與應用）等多行業，提煉核心共性技術，依托省級實踐教學基地，校企各方開展深入的產學研合作，貫徹“產教融合、科教融合、專創融合”三融合的課程設計理念，明確機器人課程認知能力、技術技能和綜合能力的要求，充分融入思政元素，重構實踐教學內容體系，同時打造一支“雙師型”課程教學團隊，在課程建設過程中貫徹項目驅動教學理念，構建“認知-技能-實踐”能力培養體系，充分將實際工程應用實例和團隊的科研開發項目引入教學活動，著重培養學生解決復雜工程問題的能力，如圖2所示。

在明確課程教學知識與思政目標的基礎上，對課程大綱進行修訂，增加思政教育目標要求，深挖教學內容，探尋專業知識與思政教育的結合點，設計思政教學案例，完善教學課件，創新教學方法，設計思政教育的典型教學環節，豐富教學手段，真正落實潤物無聲的思政教育目標。

（二）? 深度開展科產教融合育人模式與實踐基地建設，解決理論與實踐脫節問題

以產業實踐基地為支撐，行業交叉、學科交叉，通過校企共建方式建立工程實踐創新平臺、實踐教學中心、聯合實驗室等，將科產教融合育人模式貫穿機器人課程實踐教學的全過程。首先，圍繞機器人領域科學問題與技術難題，綜合考慮前沿性、應用性、創新性和可行性等，從工程問題中凝練實踐教學內容；其次，構建校企雙導師創新培養模式，依托項目攻關團隊，強化系統科研訓練，著力提升創新思維能力；最后，深入工程一線實習實踐，提升實踐育人成效。

1? 加強實踐教學基地建設

在與廣鐵集團、廣州數控、廣東智能制造研究所、廣州巨輪、廣州伯樂、廣東利元亨、廣州圣益龍和佛山海天等10余家智能制造與機器人研發、生產、應用的企事業單位聯合建立的產學研合作關系的基礎上，搜集整理科研成果與企業優勢技術項目，創新“科教融合”“產教融合”實踐教學資源，以產業實踐基地為支撐，通過校企共建方式建立工程實踐創新平臺、實踐教學中心等，采取“企業入校、師生入企”的雙向互動機制，促進校企雙方優勢互補、資源共享、深度融合。一方面，激發學生主觀能動性，強化發現問題能力、創新意識與團隊協作能力；另一方面，通過創新平臺，加強科研合作與成果轉化，反哺企業技術革新，促進科技進步與產業升級，互惠共贏。

2? 開發實踐教學資源

在實踐教學資源開發方面，圍繞智能制造與機器人領域的產品設計、研發、制造、應用等實踐教學項目的需求，完善軟硬件建設，為創新型高層次人才實踐能力的培養創造條件。實驗條件方面，采取以企業為主，校企共建的方式，加強校企資源整合，共同建立聯合教學實驗室，同時，繼續強化虛擬教學手段，升級現有的虛擬教學環境以適應機器人技術的不斷進步；教學資源方面，基于已開發的實踐教學資源，貫徹項目驅動教學理念，以項目導向，重構教學內容與體系結構，編寫具有特色的精品教材、實驗指導書及多媒體教學資源；線上資源方面，加大在線課程資源建設，構建豐富的教學資源庫，為本科生和研究生及相關工程師建設全天候的課程學習環境。

3? 積極開展機器人實踐教學改革

探索企業深度參與培養過程的教學模式，從傳統的以校內培養為主，過渡到校內、校外相結合的培養模式，校企合作完成課程實踐教學大綱、實踐教學內容的制定，共同完成實踐教學課程。在教學內容方面，強調“強基礎、重實踐、擅應用、能創新”，將企業實際生產和項目開發過程融于教學；在實踐教學方法方面，遵循案例法教學模式，項目驅動，采用理論與實踐、教學內容與工程項目、課堂教學與課外教學相結合的“三結合”教學方法。

（三）? 強化課程實踐教學相關的知識、平臺、學科和管理支撐，解決體制機制對高層次專業人才培養的支持度不夠的問題

針對智能制造與機器人領域高層次人才的培養，現行的課程體系與培養機制亟待完善的問題，在知識方面，構建快速有效的機器人知識更新機制，打破壁壘，實現知識傳授與技能培養的有機結合；在平臺方面，加強聯合培養平臺所需的實驗條件、師資條件的建設，積極發揮行業、產業的作用；學科支撐方面，探索機械、控制、傳感、計算機、軟件等多學科交叉融合，打破制約交叉學科學生的培養壁壘；管理支撐方面，完善全周期實踐教學質量管理監督機制，減弱與高質量人才培養要求的脫節程度。

1? 加強基礎前沿知識供給

以生為本，構建“科教融合、產教融合、專創融合”的三融合機制，拓寬實踐教學內容，為“卓越工程師”培養建好專業核心課：科教融合，開展深入的產學研合作，打造“雙師型”課程教學團隊，將優勢科研成果融入實踐教學，永葆課程“創新性”，提高“挑戰度”；產教融合，依托省級研究生聯合培養基地和科產教融合實踐教學基地，將基地優勢資源轉化為課程實踐案例教學資源，共同制定大綱、共同開發資源，共同實施實踐教學；專創融合，構建機器人創新項目體系，將知識與應用充分融合，學以致用。

2? 強化校企協同育人平臺建設

繼續開展已獲批的省部級產教融合基地、研究生聯合培養基地的建設，以廣州為核心，輻射珠三角，加強和智能制造與機器人領域的企事業單位產學研合作與交流，深度開展協同育人、項目合作、成果轉化等工作，打造一個全方位校企協同育人體系。

3? 突出學科交叉能力培養

聚焦智能制造與機器人關鍵核心技術，設置智能制造、機器人等新興交叉學科，設立學科交叉本科生培養專項，實施導師組聯合培養，探索交叉學科人才培養新模式。

4? 構建全過程質量監督機制

項目組定期帶隊走訪協同育人單位，了解高層次專業人才培養需求及難點問題，共同商討，破解困局，反饋改進培養制度體系，逐步建立了一套評價指標體系、打造一支院級督導隊伍、建立一個檢測分析系統、發布一份質量發展報告。

四? 改革基礎與成果

（一）? 實踐教學平臺與科研平臺建設取得新突破

在實踐教學平臺建設方面，獲批廣東省戰略新興產業專業（機器人工程）1個、省綜合改革試點專業/特色專業2個，省聯合培養研究生示范基地1個，省科產教融合實踐教學基地1個，省級教學團隊2個，獲批國家級、省部級、市廳級教育教學改革項目20余項。

在科研平臺建設方面，建有省工程中心、市重點實驗室、智能制造與人機共融重點實驗室、廣州市服務機器人及智能裝備研究平臺等，獲廣州市推薦申報國家發改委2020年產教融合實訓基地建設項目“廣州智能制造產教融合實訓基地”。

實踐教學平臺與科研平臺建設成果如圖3所示。

（二）? 機器人實踐教學資源建設長足發展

全面修訂了智能制造工程與機器人工程專業人才培養方案與課程教學大綱，申報國家一流課程1門，獲批省一流課程3門（數控技術、機器人學、工業機器人應用技術），建設在線開放課程2門，建設教學案例庫1項（機器人研發與應用案例庫），出版專著和教材1部（機器人機構學基礎），與企業聯合開發實踐教學課程資源6項（機器人設計、工業機器人應用、智能裝備設計、Mastercam高級教程、工業機器人編程與操作和先進制造技術）。

（三）? 雙師型師資能力提升顯著

學院每年有10余名智能制造與機器人方向的專職教師參與廣州數控、廣東利元亨、廣州巨輪、廣州伯樂、廣州圣益龍、佛山南海數控和海天味業等實踐教學基地的建設與人才聯合培養工作，期間，在《高教學刊》《高等工程教育研究》《教學研究》等期刊上發表研究生教改論文3篇。協同育人企業方面，共投入了由正高級工程帶隊的近20人工程師隊伍，共同管理、共同開展實踐教學任務，同時合作產學研項目研究開發，并將研發過程與成果融入教學。

參與改革的專職教師中，1人獲廣東特支計劃教學名師，2人任省級教指委委員，6人次獲各級教學優秀獎、教學競賽獎等。教學成果“‘3S協同、4C評價機電類創新型工程人才培養模式探索與實踐”獲2019年廣東省教學成果獎一等獎，“項目驅動-產教融合-協同創新”三位一體的機械工程專業學位研究生實踐教學研究與實踐獲廣州大學第一屆研究生教學成果獎一等獎。

（四）? 科研成果豐碩

團隊主持和承擔國家863計劃，國家科技支持計劃，國家自然科學基金項目在內的縱、橫向項目20余項。團隊獲得的5項省部級、市廳級科研獎勵均與科產教融合協同育人有關，其中廣東省科技進步獎二等獎1項（高鐵鋼軌機器人修磨）、機械工業科學技術獎發明獎二等獎1項（模塊化機器人）、廣東省機械工程學會科學技術獎二等獎1項（玻璃幕墻注膠裝備），如圖4所示。團隊共申請國家專利30余件。

（五）? 人才培養成效顯著，學生實踐創新能力顯著提升

2018—2023年共有包括20余名機械專業研究生在內的200余名學生，參加了實踐創新能力提升的校企協同育人聯合培養。參與聯合培養的畢業生深受企業青睞，多名學生畢業后留在協同育人企業工作，部分已成為企業技術骨干。有5人獲優秀畢業設計/論文（本科生階段）、2人獲廣東省優秀學生（研究生階段）、1人獲省級優秀碩士論文、多人次在讀期間獲國家獎學金和優秀畢業生榮譽稱號。

五? 結束語

作為新工科專業，機器人工程和智能制造工程專業的人才培養模式還處于摸索階段，除培養學生實操能力之外，還需要重點培養其技術研發與創新應用能力。本文針對廣州大學新工科專業的內涵要求，探索機器人實踐課程“學科交叉、產業交叉”“產教融合、科教融合、專創融合”的科產教融合教學模式，力求培養學生的實踐創新能力，為珠三角乃至全國智能制造與機器人行業長期穩定地輸送機器人實踐創新型人才打下堅實的基礎。

參考文獻：

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基金項目：2021年廣東省本科高校教學質量與教學改革工程建設項目（科產教融合實踐教學基地）“廣州大學-廣州數控設備有限公司實踐教學基地”（粵教高函[2021]29號）；2022年廣東省研究生教育創新計劃項目（專業學位研究生教學案例庫建設項目）“機器人研發與應用案例”（2022ANLK045）；2021年廣東省一流本科課程建設（社會實踐一流本科課程）“工業機器人應用技術”（粵教高函[2022]10號）；2023年廣州市高等教育教學質量與教學改革工程項目“‘理虛實一體、科產教融合的機器人探索性實踐教學改革”（2023QTJG038）；廣州大學2022年度探索性實驗建設項目“機器人綜合創新實踐”（SJ202208）

第一作者簡介：吳文強（1983-），男，漢族，河南太康人，博士，副教授，系主任。研究方向為機器人技術教學與科研。

*通信作者：蕭仲敏（1975-），男，漢族，廣東廣州人，碩士，實驗師，實驗室主任。研究方向為機器人與數控技術。