新工科背景下應用型本科院校機器人工程人才培養模式探索

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工業化、信息化的深度融合，以機器人為代表的先進智能制造設備正實現蓬勃發展。為應對變化、塑造未來，培養未來多元性、創新性工程技術人才對工程教育提出新的要求。本文以新工科專業建設要求、工程教育專業認證，專業教學質量標準為依據，按服務地方經濟社會發展的目標，對機器人工程專業教學現狀進行分析，以重慶文理學院為例對地方應用型本科院校機器人工程專業人才培養目標、課程體系、實驗實訓條件、人才培養模式等進行分析和探索，通過校企協同育人培養模式，完善機器人工程專業人才培養方案，提高地方應用型高校機器人工程專業的人才培養質量。

關鍵詞：機器人工程 ?新工科 ?應用型本科 ?人才培養模式

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

近年來，隨著人工智能、大數據、云計算等新一代信息技術和傳統工業技術的快速融合，新一輪科技革命和產業革命浪潮席卷全球，智能制造成為全球制造業發展的核心方向。作為智能制造產業的核心裝備，機器人被譽為制造業皇冠頂端的明珠，其研發、設計、制造、裝配和應用是衡量一個國家科技創新和高端制造水平的重要標志。機器人技術是集機械工程、電子信息、計算機科學、電氣工程、通信工程、傳感與檢測、材料科學等多學科于一體的交叉融合型科學工程。機器人作為工程教育人才培養的教學載體，涉及多學科交叉融合、理論與實踐結合、軟件與硬件、創意創新并舉。據估計，到2020年產業發展和國家戰略對機器人工程技術人才的需求將達750萬，缺口達300萬。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020）》中的第二十二條優化結構辦出特色部分指出：重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模。應用型本科院校人才培養的定位是服務地方經濟社會發展，培養應用型、復合型、創新型的高素質工程技術人才。“中國制造2025”、“互聯網+”和“一帶一路”等重要國家戰略對中國高等教育的改革和發展提出了新的要求，工科專業面臨著新的機遇和挑戰。機器人工程專業作為典型的新工科專業，探索應用型本科院校服務地方經濟的新工科背景下機器人工程人才培養模式具有重要意義[1-3]。

1 ?新工科背景下機器人工程專業教學概況

1.1 機器人工程專業特點

機器人工程專業具有綜合性強、交叉融合性強、實踐性強、前沿創新強等特點[4]。因此，對機器人工程專業人才培養應具有厚基礎、寬口徑、重實踐、多學科、有創意創新等新要求。機器人工程專業涉及多學科、多領域的交叉和融合，學生獲取知識面寬，有利于學生創新能力和綜合素質的提高。以機器人為載體的教學，會增強學生學習的興趣和主動性，要求實踐性強和綜合性強，會提升學生工程應用能力。

1.2 機器人工程專業開設情況

據統計，截止到目前全國共有187所本科高校（如圖1）開設機器人工程本科專業，其中北京大學、浙江大學、哈爾濱工業大學等“985”、“211”重點高校僅20余所，大部分院校為普通本科院校，且地方應用型本科院校居多（如圖2）。國內外開設機器人工程專業的高校，根據自身傳統學科優勢和服務地方經濟社會、產業背景的不同，多開設在機械工程類、自動化類、電子電氣工程類二級學院中。

1.3 應用型本科院校與機器人工程專業

長期以來，我國機器人人才培養多集中在機械工程、自動化、計算機應用技術等專業某一個方向的碩士、博士研究生階段進行培養，整體上機器人人才培養規模小、層次較高、不成體系。近年來，隨著機器人產業的發展和國家戰略發展需要，國內各本科院校、高職院校、中職學校相繼開設了機器人工程或工業機器人技術專業，中、小學也引入機器人或人工智能的相關課程內容，機器人人才的培養逐步規?；?、層次化、體系化，有效滿足了機器人全產業鏈的人才需求。

應用型本科院校作為本科院校機器人人才培養的主力軍，服務地方經濟社會發展和提供智力和人力資源。重慶文理學院服務永川高新區建設機器人及智能裝備產業基地和重慶以大數據智能化為引領的創新驅動發展戰略，為永川和重慶汽車摩托車和筆記本電腦產業中機器人應用企業提供服務。

既區別于高職院校機器人人才培養定位于工業機器人使用與維護（安裝、調試、使用、維修、維護、銷售），又區別于研究型大學機器人人才培養定位于機器人系統及零部件的研發與設計，應用型大學人才培養定位于工業機器人系統集成工程師，即包括工業機器人應用的工藝流程設計、夾具設計、工業機器人與數控機床、變位器、AGV、PLC等智能產線的系統集成等。

2 ?機器人工程專業人才培養模式

按服務地方經濟社會目標，結合學校機械工程一流學科建設的傳統優勢，以及自動化、機器人工程專業教學質量標準，工程教育認證等制定人才培養方案。分析機器人工程專業人才培養目標、課程體系、實驗實訓條件、人才培養模式等進行分析和探索，通過校企協同育人培養模式，完善機器人工程專業人才培養方案，提高地方應用型高校機器人工程專業的人才培養質量。

2.1 培養目標與專業特色

機器人工程畢業生主要從事機器人工程領域的機器人整機、核心零部件、機器人系統集成應用、智能制造與服務等相關領域的科學研究、科技開發、應用與維護、運營與管理工作，并具備在工作中持續學習、不斷更新知識的能力。以工業機械臂集成應用夾具設計、制造與裝配、維護與使用等實踐能力培養為特色，結合學生個人興趣和特點，培養智能化自動化為核心的創新型工程技術人才。

2.2 課程體系

結合本校機械工程傳統優勢學科，以CDIO工程教育模式為理念，以機械類專業工程教育認證、機械類專業教學質量國家標準，側重機電系統設計、伺服系統、控制系統、傳感檢測系統，特別是機器人機械部件、機電傳動、機器人應用與測試工具、機器人工裝設備、機器人輔助聯動與作業機械設備的研發、設計與加工[5]。將機器人產業鏈與課程體系相映射，實現初步的課程體系，以機器人系統集成（工業機器人）和智能機機器人（服務機器人）為模塊構建課程體系（如圖3）。

2.3 教學條件

實驗實訓中心設備在數量和功能上滿足教學需要，計算機網絡、圖書電子資源滿足學生、教師的教研需要，穩定的師資和規范的教學管理服務等教學條件。

基礎性大類課程既有基礎驗證性實驗，又有綜合性實驗，滿足足夠的臺套數，和較高的利用率。實驗實訓課程要有相對獨立的實驗實訓室和實驗設備，如桌面級機械臂、智能移動小車，串并聯工業機器人、工業機器人應用工作站、柔性國產線、標準化開源機器人軟件硬件設備等。

2.4 人才培養模式

根據機器人工程專業多學科交叉、實踐性、創新性、前沿性等特點。需要構建以學校為主體、多位聯動的培養機制，即構建“產、學、研、用”機器人全生態鏈的一體化校企協同育人機制，聯合制定人才培養方案、協同實施實踐教學、實習、畢業設計等。以學生為中心，構建“教、學、做、用”四位一體的應用型人才培養模式。

3 ?結語

2013年，重慶文理學院機電工程學院在機械工程專業開設工業機器人技術方向開始了機器人工程技術人才培養，2017年，設置機器人工程本科專業開始系統地探索地方應用型本科院校機器人人才培養模式。本文通過對機器人工程專業教學思考，不斷探索校企協同育人培養模式，完善人才培養方案，提高地方應用型高校機器人工程專業的人才培養質量。

參考文獻

[1] 張立偉.新工科背景下的機器人工程人才培養探索與實踐[J].教育現代化，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人才培養模式研究[J].創新創業理論研究與實踐，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課程體系建設與探究[J].教育教學論壇，2019，6（23）：87-88.

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

[5] 信息技術新工科產學研聯盟機器人專業工作委員會.機器人工程專業建設方案（建議稿）[Z].2019（3）：6-8.