高校機器人工程專業(yè)課程建設(shè)研究

［摘 要］隨著科技的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，促使高校機器人工程專業(yè)興起。文章聚焦于高校機器人工程專業(yè)課程建設(shè)，提出以行業(yè)需求為導向，優(yōu)化課程體系，加強實踐教學，更新課程內(nèi)容，改進教學方法與手段等課程建設(shè)思路與實踐策略，旨在應(yīng)對機器人技術(shù)發(fā)展對專業(yè)人才的需求。研究成果有望為完善機器人工程專業(yè)課程體系、提高教學質(zhì)量、培養(yǎng)專業(yè)人才提供有力支撐，并推動高校機器人工程專業(yè)良好發(fā)展，滿足機器人產(chǎn)業(yè)對高素質(zhì)人才的需求，助力培養(yǎng)滿足行業(yè)需求的高素質(zhì)專業(yè)人才，推動機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］高校；機器人工程專業(yè)；課程建設(shè)

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2025.08.070

［中圖分類號］G642；TP242 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2025）08-0-03

0" " "引 言

隨著科技的飛速進步，機器人技術(shù)已成為當今世界有較大影響力的技術(shù)之一。機器人在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療服務(wù)、教育娛樂等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對社會發(fā)展和經(jīng)濟增長起到了巨大的推動作用。在此背景下，高校機器人工程專業(yè)應(yīng)運而生，旨在培養(yǎng)滿足時代需求的高素質(zhì)機器人專業(yè)人才。本文將圍繞機器人工程專業(yè)課程建設(shè)的相關(guān)問題展開研究，以期為提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提供參考。

1" " "高校機器人工程專業(yè)課程建設(shè)的思路與目標

1.1" "建設(shè)思路

1.1.1" "以行業(yè)需求為導向，明確專業(yè)人才培養(yǎng)目標

深入調(diào)研機器人行業(yè)的發(fā)展趨勢，以及市場對人才的具體要求。與行業(yè)內(nèi)的知名企業(yè)、科研機構(gòu)建立緊密的合作關(guān)系，定期開展交流活動，了解行業(yè)的最新動態(tài)和前沿技術(shù)。例如，通過舉辦行業(yè)研討會、企業(yè)專家講座等方式收集第一手資料，分析機器人工程領(lǐng)域涉及的核心技術(shù)、關(guān)鍵崗位能力要求等。根據(jù)行業(yè)需求，確定專業(yè)人才應(yīng)具備的知識、技能和素質(zhì)結(jié)構(gòu)［1］。將人才培養(yǎng)目標細化為具體的能力指標，如機器人系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)能力、編程與調(diào)試能力、故障診斷與維護能力、團隊協(xié)作與溝通能力等，使人才培養(yǎng)目標具有明確的指向性和可操作性。

1.1.2" "遵循教育教學規(guī)律，優(yōu)化課程體系

根據(jù)學生的認知規(guī)律和學習階段特點，對課程進行合理排序和分層設(shè)置。首先，安排基礎(chǔ)課程，為學生奠定扎實的數(shù)學、物理、電子電路等知識基礎(chǔ)。其次，逐步引入專業(yè)基礎(chǔ)課程，如機械設(shè)計、自動控制原理等，使學生掌握機器人工程的基本原理和方法。再次，開設(shè)專業(yè)核心課程和前沿選修課程，讓學生深入學習機器人的先進技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，拓寬學生的視野和知識面［2］。最后，整合課程內(nèi)容，打破學科界限，實現(xiàn)多學科知識的交叉融合。比如，在機器人設(shè)計課程中融入機械工程、電子工程、計算機科學等多學科知識，使學生能夠從系統(tǒng)的角度理解和設(shè)計機器人。同時，注重課程之間的銜接與過渡，避免內(nèi)容重復(fù)和脫節(jié)，確保課程體系的連貫性和完整性。

1.1.3" "強化實踐教學，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力與實踐能力

加大對實踐教學的投入，建設(shè)先進的機器人實驗室和實踐教學基地，配備齊全的實驗設(shè)備和工具，如各類機器人樣機、傳感器、控制器等，為學生提供良好的實踐條件。同時，加強與企業(yè)的合作，建立校外實習基地，讓學生有機會參與實際工程項目，了解企業(yè)的生產(chǎn)流程和管理模式，提高學生的實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)［3］。設(shè)計豐富多樣的實踐教學項目，包括課程實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、科技創(chuàng)新活動等；提高綜合性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗的比例，引導學生自主思考、探索和解決問題。比如，設(shè)置機器人競賽項目，鼓勵學生組隊參加國內(nèi)外各類機器人競賽，通過競賽鍛煉學生的創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力和實際操作能力。

1.2" "建設(shè)目標

1.2.1" "構(gòu)建科學合理的課程體系，滿足機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求

高校需要建立起涵蓋公共基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、選修課程和實踐教學環(huán)節(jié)的課程體系。課程體系設(shè)置要符合機器人工程專業(yè)的學科特點和人才培養(yǎng)規(guī)律，能夠滿足學生未來從事機器人研發(fā)、設(shè)計、制造、應(yīng)用等工作的需要［4］。在課程體系中突出專業(yè)特色，設(shè)置具有本校特色的課程模塊或方向，如結(jié)合學校的優(yōu)勢學科和地方產(chǎn)業(yè)需求，開設(shè)機器人智能制造、服務(wù)機器人應(yīng)用等特色課程，培養(yǎng)具有特色專長的機器人工程專業(yè)人才。

1.2.2" "提高課程教學質(zhì)量，使學生在知識、能力和素質(zhì)等方面得到全面提升

高校可制定科學合理的課程教學大綱和教學質(zhì)量標準，明確教學目標、教學內(nèi)容、教學方法和考核方式等，加強對教學過程的管理和監(jiān)督，確保教學質(zhì)量穩(wěn)步提高，使學生掌握扎實的機器人工程專業(yè)知識，包括數(shù)學、物理、機械、電子、控制、計算機等方面的基礎(chǔ)知識，以及機器人系統(tǒng)設(shè)計、編程、控制等方面的專業(yè)知識。同時，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，以及創(chuàng)新思維和實踐動手能力，提高學生的綜合素質(zhì)。

1.2.3" "打造一批優(yōu)質(zhì)課程資源，包括精品課程、在線開放課程

在課程建設(shè)中，注重教學內(nèi)容的更新和優(yōu)化，教學方法的創(chuàng)新和改革，教學團隊的建設(shè)和發(fā)展，以及教學資源的整合和共享，爭取在省級、國家級精品課程評選中取得優(yōu)異成績，并推進在線開放課程建設(shè)，利用網(wǎng)絡(luò)平臺將優(yōu)質(zhì)課程資源對校內(nèi)外開放。同時，建設(shè)一批在線課程，包括視頻課程、在線測試、在線討論等功能模塊，方便學生自主學習和遠程學習；加強與其他高校的合作，開展在線課程共建共享，提高課程資源的利用效率和影響力。

2" " "高校機器人工程專業(yè)課程建設(shè)的實踐策略

2.1" "優(yōu)化課程體系

2.1.1" "進行課程體系的整體設(shè)計

高校應(yīng)成立由專業(yè)教師、行業(yè)專家和教育專家組成的課程體系設(shè)計團隊，通過對機器人工程專業(yè)的深入研究和對行業(yè)需求的全面調(diào)研，制定出符合專業(yè)發(fā)展趨勢和人才培養(yǎng)目標的課程體系。明確各課程在人才培養(yǎng)中的地位和作用，將課程分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)拓展課程和實踐課程等模塊。例如，將機器人學、機器人控制技術(shù)等作為專業(yè)核心課程，培養(yǎng)學生的專業(yè)核心能力；將機器人創(chuàng)新設(shè)計、人工智能與機器人等作為專業(yè)拓展課程，拓寬學生的知識面和視野；將實驗、實習、課程設(shè)計等作為實踐課程，強化學生的實踐動手能力［5］。對課程的開設(shè)順序、教學時間安排、教學方法選擇等進行詳細規(guī)劃，同時建立課程質(zhì)量監(jiān)控機制，定期對課程體系的實施效果進行評估和反饋，及時調(diào)整和優(yōu)化課程體系。

2.1.2" "整合相關(guān)課程內(nèi)容

對專業(yè)課程內(nèi)容進行全面梳理，找出存在重復(fù)或交叉的部分。比如，在機械設(shè)計基礎(chǔ)和機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計兩門課程中，關(guān)于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的部分內(nèi)容重復(fù)，可對這部分內(nèi)容進行整合，避免學生在不同課程中重復(fù)學習相同的知識。同時，加強課程之間的銜接與融合，建立課程之間的邏輯關(guān)系。以機器人控制系統(tǒng)設(shè)計為例，該課程需要先修自動控制原理、電路原理等課程，在教學過程中要注重將先修課程的知識與本課程的內(nèi)容進行有機銜接，使學生能夠順利過渡到新知識的學習階段。同時，在課程設(shè)計中可設(shè)置一些綜合性的項目，要求學生綜合運用多門課程的知識來完成，促進不同課程內(nèi)容之間的融合。

2.2" "加強實踐教學

2.2.1" "建設(shè)高質(zhì)量的實踐教學基地

高?？膳c機器人相關(guān)企業(yè)、科研機構(gòu)合作，共同建設(shè)實踐教學基地，選擇具有一定規(guī)模和實力、在機器人領(lǐng)域具有先進技術(shù)和豐富經(jīng)驗的企業(yè)作為合作伙伴，簽訂合作協(xié)議，明確雙方在實踐教學中的權(quán)利和義務(wù)。比如，與某機器人制造企業(yè)合作建立實習基地，企業(yè)為學生提供實習崗位和指導教師，學校為企業(yè)提供人才支持和技術(shù)服務(wù)。同時，加強實踐教學基地的管理和建設(shè)，制定實踐教學基地的管理制度和運行機制；建立實踐教學基地的評估體系，定期對基地的教學條件、教學質(zhì)量、管理水平等進行評估，對優(yōu)秀的實踐教學基地給予表彰和獎勵，對存在問題的基地進行及時整改，確保實踐教學基地的質(zhì)量。

2.2.2" "開展綜合性、設(shè)計性實驗項目和實踐教學活動

高?？稍O(shè)計綜合性、設(shè)計性實驗項目，取代部分傳統(tǒng)的驗證性實驗。比如，在機器人編程實驗中設(shè)置綜合性項目，要求學生編寫程序并實現(xiàn)機器人的自主導航、避障和物品抓取等功能，讓學生在實驗過程中綜合運用機器人學、編程技術(shù)、傳感器技術(shù)等多方面的知識，提高學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。同時，開展機器人競賽、科技創(chuàng)新、實踐社團等活動，組織學生參加各類機器人競賽，如全國大學生機器人大賽、RoboCup機器人世界杯等，通過競賽激發(fā)學生的學習興趣和競爭意識；設(shè)立科技創(chuàng)新項目基金，支持學生開展機器人相關(guān)的科研項目和創(chuàng)新實踐，提高學生的科研能力和實踐能力。

2.3" "更新課程內(nèi)容

2.3.1" "增強課程內(nèi)容的實用性和針對性

高校應(yīng)深入企業(yè)調(diào)研，了解企業(yè)對機器人工程專業(yè)人才的實際需求和崗位技能要求。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，對課程內(nèi)容進行優(yōu)化，增加與實際工作密切相關(guān)的內(nèi)容，如在機器人編程課程中，增加企業(yè)常用的編程框架和開發(fā)工具等教學內(nèi)容，使學生畢業(yè)后能夠更快地適應(yīng)企業(yè)的工作環(huán)境。將實際工程案例引入教學，通過案例分析和實踐操作，讓學生掌握解決實際問題的方法和技巧。教師可收集企業(yè)的實際工程項目案例，將其改編成教學案例，在課堂上進行講解和討論。比如，在機器人控制系統(tǒng)設(shè)計課程中，引入工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的實際案例，讓學生分析系統(tǒng)的組成、工作原理和設(shè)計方法，并進行模擬設(shè)計和調(diào)試，提高學生的實踐能力和問題解決能力。

2.3.2" "編寫或選用優(yōu)質(zhì)教材及教學參考資料

高校應(yīng)組織專業(yè)教師編寫具有本校特色的機器人工程專業(yè)教材，要緊密結(jié)合專業(yè)課程體系和教學內(nèi)容，注重理論與實踐的結(jié)合，體現(xiàn)學科的前沿性和實用性，以及邀請行業(yè)專家參與教材的編寫和審核，確保教材內(nèi)容滿足行業(yè)實際需求。如編寫機器人工程實踐教程，需要涵蓋機器人設(shè)計、制造、編程、調(diào)試等方面的實踐內(nèi)容，以項目驅(qū)動的方式引導學生進行學習和實踐。

同時，利用網(wǎng)絡(luò)收集相關(guān)的學術(shù)論文、研究報告、教學視頻等資料，豐富教學內(nèi)容，拓寬學生的學習渠道。比如，推薦學生閱讀《機器人學導論》等經(jīng)典教材，并引導學生關(guān)注機器人領(lǐng)域的學術(shù)期刊和網(wǎng)站，獲取最新的研究成果和技術(shù)資訊。

2.4" "改進教學方法與手段

2.4.1" "采用多樣化的教學方法

高校應(yīng)廣泛應(yīng)用項目驅(qū)動教學法，將課程教學內(nèi)容分解為若干個項目，讓學生在完成項目的過程中學習和掌握知識與技能。如在機器人綜合設(shè)計課程中，教師確定機器人項目任務(wù)，如設(shè)計智能物流機器人，要求學生分組進行項目設(shè)計、實施和調(diào)試，這樣不僅可以使學生掌握機器人的機械設(shè)計、電子電路設(shè)計、編程控制等知識，還能培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和項目管理能力。實施案例教學法時，教師可選擇一些具有代表性的機器人工程案例，如機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用案例、機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新案例等，在課堂上進行講解和討論，讓學生了解實際工程中的問題和解決方案，提高學生分析和解決問題的能力。

2.4.2" "加強課程教學資源建設(shè)

高?？山ㄔO(shè)課程網(wǎng)站，整合課程教學資源，為學生提供一站式的學習服務(wù)。課程網(wǎng)站應(yīng)包括課程簡介、教學大綱、教學日歷、教學課件、教學視頻、習題庫、在線測試、討論區(qū)等功能模塊，方便學生隨時隨地進行學習和交流。例如，學生可以在課程網(wǎng)站上下載教學課件和視頻，進行自主學習；在習題庫中進行練習和測試，檢驗自己的學習效果；在討論區(qū)中與教師和同學進行交流和討論，解決學習中遇到的問題。同時，制作高質(zhì)量的教學課件和教學視頻，注重圖文并茂和動畫效果，增強教學內(nèi)容的直觀性和趣味性。比如，在制作機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計的教學課件時，可以運用三維動畫展示機器人的結(jié)構(gòu)組成和運動原理，使學生更加直觀地理解和掌握相關(guān)知識；在制作機器人編程教學視頻時，可以通過實際操作演示和詳細講解，讓學生輕松掌握編程技巧和方法。

3" " "結(jié)束語

高校機器人工程專業(yè)課程建設(shè)是一項系統(tǒng)性、長期性的工程，關(guān)系到人才培養(yǎng)質(zhì)量和機器人產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展。本文從優(yōu)化課程體系、加強實踐教學、更新課程內(nèi)容以及改進教學方法與手段等方面提出了機器人工程專業(yè)課程建設(shè)的實踐策略。此外，高校需要持續(xù)關(guān)注行業(yè)動態(tài)，緊密結(jié)合教育教學規(guī)律，不斷探索創(chuàng)新，構(gòu)建出更加科學、完善且富有特色的機器人工程專業(yè)課程體系，為推動我國機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻力量。

主要參考文獻

［1］薛光輝.新工科背景下煤炭類高校機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)研究與實踐［J］.教育理論與實踐，2022（30）：14-18.

［2］栗琳，鄭莉芳，馬飛，等.產(chǎn)教融合的機器人工程專業(yè)實踐教學體系構(gòu)建研究［J］.高等工程教育研究，2021（4）：88-92.

［3］房立金，王帥.機器人工程專業(yè)課程建設(shè)的思考與實踐

［J］.電氣電子教學學報，2023（4）：55-58.

［4］劉新玉，彭緩緩，平燕娜，等.機器人工程專業(yè)課程體系構(gòu)建探析［J］.科教導刊，2022（29）：53-56.

［5］劉源，解芳，周宏胭，等.地方應(yīng)用型本科院校機器人工程專業(yè)課程體系建設(shè)初探［J］.科技風，2023（17）：35-37，54.

［收稿日期］2024-10-10

［基金項目］2023年度鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學院校級課程思政項目“工業(yè)機器人編程與應(yīng)用、機器人創(chuàng)新實踐訓練”（鄭工政〔2023〕264號）。