多學科交叉復合的機器人工程專業(yè)建設探索與實踐

錢鵬 王洪海

摘要：機器人工程屬于多學科交叉復合專業(yè)，也是新型專業(yè)。由于該專業(yè)的特殊性，機器人工程專業(yè)在我國高校沒有成熟的先例。該文以安徽三聯(lián)學院為例，從人才培養(yǎng)目標、主要課程及教學內容改革、團隊建設、實驗建設、校企業(yè)合作共五方面進行了闡述。

關鍵詞：機器人；改革；實踐；創(chuàng)新

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0185-02

1 人才培養(yǎng)目標

安徽三聯(lián)學院屬于應用型本科院校，主要立足合肥，面向安徽，輻射長三角，為區(qū)域經(jīng)濟建設和社會發(fā)展服務提供應用型人才。因此，機器人工程專業(yè)在人才培養(yǎng)目標上：一要德、智、體、美全面發(fā)展，以機器人應用技術為主要專業(yè)方向，培養(yǎng)學生具有機器人應用技能，并具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神；二要能在機器人生產(chǎn)單位進行簡單的應用設計和開發(fā)，以及機器人銷售、升級和維護等工作的應用型人才。

由于機器人工程專業(yè)是多學科交叉復合，涉及機械、計算機、生物醫(yī)藥、社會學、認知學、材料科學、工程技術等學科的理論、方法和技術。因此，在專業(yè)設置上要明確專業(yè)方向，具有針對性的培養(yǎng)人才，滿足市場需求。

其專業(yè)大體可分為三個方向：

1）傳統(tǒng)機器人的系統(tǒng)設計與制造

主要通過相關理論學習和實踐應用技術，培養(yǎng)學生能夠在機器人生產(chǎn)單位進行簡單的應用設計、開發(fā)、維護等崗位工作。

2）服務機器人

要求學生除了學習傳統(tǒng)機器人的相關理論和應用技術外，還要掌握服務機器人的市場分析和研究，并提出機器人創(chuàng)新型設計理念，從而勝任服務機器人的設計與開發(fā)、銷售和維護等相關工作。

3）人工智能機器人

主要研究人機交互、信息識別與傳感技術、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術、大數(shù)據(jù)及分析技術、AVG機器人協(xié)作技術等，培養(yǎng)學生從事智能服務的機器人設計、開發(fā)和應用等相關工作。

2 主要課程及教學內容改革

目前，我校的機器人工程專業(yè)方向主要涉及傳統(tǒng)機器人的系統(tǒng)設計與制造和服務機器人兩個方向，在原有的主要課程中應增設《機械設計基礎》和《工程力學》。傳統(tǒng)機器人的系統(tǒng)設計與制造方面離不開這兩類課程，如生產(chǎn)企業(yè)使用的工業(yè)自動機械手臂。因此，《機械設計基礎》能使學生熟悉和掌握機械相關的基本原理、運動規(guī)律和常用機械零件的設計，而《工程力學》可以使學生掌握靜力學、運動學、動力學和材料力學相關知識，有利學生學好機器人工程專業(yè)打好基礎，尤其是走上工作崗位從事機器人設計這一領域非常重要。

為了讓學生更好地學習機器人工程專業(yè)，產(chǎn)生濃厚的興趣和愛好，教學內容上應作適當?shù)母母铮?/p>

1）在課堂上授課多采用圖文并茂以及視頻，增強機器人課程對學生的吸引力。

2）深度與廣度相結合，機器人的應用領域很廣泛，如：搶險救災、深海探測、醫(yī)療服務、生產(chǎn)制造、家政服務、太空、軍事等。另外，還有類人機器人，其面部細節(jié)和肢體動作與真人高度仿真。教師要從廣度上多作講解，激發(fā)學生濃厚的興趣，開拓視野、更新思維、提升創(chuàng)新意識。

3）組織參觀學習國際工業(yè)自動化及機器人展覽會的最新科技，以及合肥科技館展現(xiàn)的機器人相關科技，其更加直觀、形象、生動的機器人能夠讓學生對機器人工程有深入的了解。對本專業(yè)的學習有著舉足輕重的作用。

4）教學內容與當前個人科研相結合，基次，講解最新科技知識和學科前沿動態(tài)，以開闊學生的知識結構和學術視野。因為，學生使用的教材具有滯后性，教材從教師編寫到發(fā)行出版最快需要2～3年的時間，與當前的科技水平不對稱。

3 團隊建設――企業(yè)培訓

機器人工程專業(yè)和傳統(tǒng)專業(yè)不同之處就是多學科交叉復合，師資團隊建設方面要求比較高，教師涉及專業(yè)包括通信、機械、計算機、生物、材料等學科。一位普通教師很難對所有學科有深入的了解，學校應組織機器人工程專業(yè)教師不定期的參加企業(yè)培訓和實踐操作，有利于教師課堂教學，同時對自身也有所提高。

另外，加強師資團隊建設的穩(wěn)定性，中高級專業(yè)技術職稱比例協(xié)調。尤其是民辦高校師資團隊建設，其穩(wěn)定性較差，不利于專業(yè)健康發(fā)展和學生學習。

4 實驗建設

實驗室是學生將所學理論轉化為實踐成果的場所，是培養(yǎng)科研實踐創(chuàng)新的搖籃，使學生通過實踐創(chuàng)新對專業(yè)學科產(chǎn)生興趣和成就感，從而培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才。因此，實驗室建設對教學工作的重要性無可替代。我校機器人工程專業(yè)主要實驗室有機器人模擬仿真實驗室、機器人操作與集成應實驗室、機器人創(chuàng)新實驗室。

我們傳統(tǒng)的實驗室的功能主要為學生提供基礎性、驗證性的實驗，將書本上的理論和實驗數(shù)據(jù)，進行單一的實驗操作。雖然在一定程度上學生的實踐動手能力得到鍛煉，但是缺乏綜合性實驗與生產(chǎn)實際有機結合，以及創(chuàng)新思維和實踐操作。因此，高校建立工程性、綜合性的實驗室是有必要的。例如：安徽三聯(lián)學院建立了服務機器人協(xié)同創(chuàng)新中心，主要職能有三個：一是服務機器人關鍵共性技術及集成應用研究；二是服務機器人工程化和成果轉化；三是服務機器人高層次人才培養(yǎng)及應用技能培訓。

5 校企合作――產(chǎn)學研

機器人工程專業(yè)是新型專業(yè)，也是多學科交叉復合專業(yè)，對實踐操作的要求很高。同時，學生所學內容要與當時最新的科技水平保持一致，否則畢業(yè)后與企業(yè)的人才需求有一定的滯后性，影響學生就業(yè)工作。

為了提高學生的實踐操作能力和創(chuàng)新能力，對機器人工程專業(yè)采用校企合作的模式，可以按照“2+1+1”的模式實施人才培養(yǎng)。“2”表示前兩年在校學習相關理論知識。第二個“1”表示第三年與校企合作單位進行聯(lián)合培養(yǎng)學習，研究機器人應用技術，讓學生掌握最新科技技能及動手和創(chuàng)新能力，為后期實習和就業(yè)提供保障。第三個“1”表示最后一年學生可以進入校企合作單位實習，也可以進入機器人行業(yè)相關的其他單位實習，最終完成畢業(yè)設計（論文）及答辯。

6 結束語

機器人的應用領域非常廣泛，同時需要大量的機器人工程專業(yè)人才。而機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與當前的機器人相關人才嚴重缺乏相矛盾，迫切需要我們高校培養(yǎng)出綜合素質較高、動手和創(chuàng)新能力較強的人才。因此，我們在機器人工程專業(yè)建設上要全方位的考慮，因材施教。

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【通聯(lián)編輯：王力】