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

龍樟，馮文榮，陳廣

（1.西南石油大學工程學院，四川南充 637800；2.機器人工程與智能制造南充市重點實驗室，四川南充 637800）

《制造業人才發展規劃指南》指出，當前人才培養與企業實際需求脫節，存在工程教育實踐環節薄弱，學校人才培養建設滯后等問題[1]。鴻海集團董事長郭臺銘先生在“中國制造2025與推進結構性改革”會上也直言，大學生普遍動手能力差。機器人是中國制造2025戰略重點之一，《機器人產業發展規劃（2016—2020年）》確立了我國至2020年機器人產業高質、高量發展目標[2]。隨著機器人產業的蓬勃發展，機器人技術人才的需求將激增，對機器人專業人才素質也提出了新的更高要求。如何培養與智能制造發展相符合的機器人專業人才，對支撐我國由制造大國走向制造強國具有十分重要的意義。

1 中國制造2025背景下本科院校機器人專業人才培養目標

人才是機器人產業發展的基礎和關鍵。雖然我國機器人產業已經進入高速發展期，但符合企業需求的技術創新人才稀缺問題一直是影響和制約機器人產業發展的瓶頸[3]。根據工信部的產業發展規劃，2014—2020年平均每年需要培養3萬名以上的機器人高素質人才。隨著機器人項目的年增長速度居高不下與人才的持續需求，在全國范圍內的機器人專業人才缺口巨大，可見，培養機器人領域的創新型高端專門人才迫在眉睫。

1.1 機器人專業人才培養現狀

長期以來，我國機器人領域人才的培養主要集中碩士、博士階段，培養人才層次高、數量少。近年來，國內本科院校、高職院校和中職學校才開始開展本科、專科、中職學生機器人類課程教學。高職院校和中職學校側重于機器人操作能力的培養，缺乏基本理論知識，培養了一批一線機器人操作、維護及編程技術人員。本科階段，目前僅北京航空航天大學、東北大學、湖南大學等高校設置了機器人專業，本科階段機器人專業人才培養還未形成完整的教育體系。隨著我國制造2025戰略的全面發展，對從事機器人研發、設計、制造、操作、維護等工作的高層次復合型機器人專業人才的需要越來越大，當前機器人領域人才的培養遠遠落后于行業的發展速度。

1.2 機器人技術的學科特性

機器人技術是集機械設計、制造、計算機應用、人工智能與控制、認知科學、微電子、新材料等眾多學科于一體的交叉學科[4]。隨著人工智能的高速發展，下一代機器人將傳統機器人技術與大數據、云計算、物聯網、信息技術等先進技術相融合。完整的機器人知識體系要求學生具有一定的數學理論基礎，同時，對計算機語言與數據結構、機械設計與作圖、電子設計等都有一定了解[5]。因此，與機器人相關的科學、技術、工程、數學多學科在教學過程中必須緊密相連，以整合的教學方式使得學生掌握概念和技能，并運用技能解決真實世界中的問題。

1.3 本科院校機器人專業人才培養目標

在我國工業向智能化轉型的今天，迫切要求著力培養具有創新思維、創新能力的機器人領域復合型人才，掌握共性技術和關鍵工藝的專業人才[6]。在新的形勢下，高等本科院校應必須明確機器人教學的培養目標，新的培養目標應以培養具有學、研、用的高層次、高技能機器人技術人才，從更高的角度，全面改革機器人教學體系，使得學生在具備扎實的理論知識的同時具有較強的機器人研發、操作、管理、維護的能力。

2 智能制造時代本科院校機器人專業人才培養模式探索

長期以來本科人才培養的重理論、輕實踐，導致學生動手能力差。機器人技術涉及多學科交叉融合，且具有較強的實踐性、探索性、創新性。因此，機器人專業人才培養應加強理論與實踐的緊密結合。

2.1 跨學科知識融合的機器人理論教學模式

機器人技術綜合性很強，涉及多個學科，推動機器人技術教學必須優化交叉課程的教學。教學過程中根據培養目標對教學內容進行整合，合理安排所學的內容，通過機器人知識模塊的典型案例分析使學生們易懂、易記、有用、實用，從教學內容與教學方法、實踐性教學等方面進行教學改革，突出實踐性教學，培養符合社會發展需求的復合型人才。

2.2 模塊化分級實踐教學模式

由于機器人技術涉及多方面的知識，內容較多、且前后內容交錯，學生在學習過程中往往抓不住重點，對所學的內容不能合理地掌握和應用。所以在過程教學中應根據學生高低年級層次和機器人技術構架對教學內容進行科學的歸納組合，采用模塊化分級實踐教學方式，根據教學的實際情況將實踐環節分為多個教學模塊和多個等級。通過模塊化分級實踐教學，從淺入深，由單機到系統，形成進階式、層次化的機器人實驗教學模式，從而使課本上那些分散的知識點聯系起來形成一個完整的知識體系，學生既可以對教學內容進行系統掌握，又可對某一個具體的知識點進行縱向的擴展和橫向的比較，加深對所學知識的理解。

2.3 項目為導向的課外實踐教學模式

機器人的學科特點要求學生進行大量的實踐[7]。通過實踐項目的開展，調動學生的學習興趣，激發學生的積極性及創新思維，讓學生帶著問題去學習，鞏固并深入理論知識的學習，并提升實踐動手能力。項目形式包括學科競賽、國家或學校科創項目、教師科研項目等。一方面，學生通過項目可以進行學分認定，另一方面項目獲獎可以獲得榮譽，極大地提高學生的學習積極性。“既要動腦又要動手”的項目任務加強了學生對機器人的認識，強化了學生對知識的運用，學生對學到、用到的知識印象深刻，從而提高教學質量和教學效率。

西南石油大學機械電子工程專業機器人方向近兩年來積極組織學生參加課外實踐項目，項目達到全員覆蓋，教學成果顯著。2018年學生參加機器人大賽、機械創新設計大賽、工程訓練大賽等競賽獲得全國一等獎五項，省一等獎十余項，并獲得中國設計類最高獎“中國好設計”獎。在比賽過程中，學生將理論應用于實踐，加深了對理論知識的認識，通過發現問題、解決問題，提升了自身能力，比賽獲獎更進一步激發了學生的學習熱情。

2.4 強化機器人實踐教師能力

理論與實踐緊密結合的機器人教學模式對教師的素質提出了更高的要求。一方面，機器人課程的教學過程設計、項目設計、課程評價等都對教師的實踐能力、創新能力提出了挑戰；另一方面，教師作為教學過程的直接實施者和主導者，其自身的素質很大程度上影響教學的實施效果。因此，高校應積極推動教師實踐能力升級，組織教師參加相關實踐培訓或訓練。除此之外，高校亦可安排一定數量機器人方向工程經驗、科研經歷豐富的教師（一般為副教授或教授）擔任機器人實踐指導教師，提升實踐教學水平。

3 結語

隨著中國制造2025戰略的不斷推進、機器人產業的高速發展，亟須抓緊謀劃、扎實推進和發展機器人相關領域人才的教育，探索與時俱進的機器人專業人才培養模式，培養、儲備與智能制造發展相符合的機器人領域人才，培育能夠承擔機器人技術及產業發展的創新型、復合型人才隊伍，提高機器人研究、制造水平，為我國由制造大國向制造強國轉型提供堅強的保障。