机器人特色的自动化专业人才培养模式探索

张永春， 冯 钧， 王 刚， 陈 建

(南京理工大学 泰州科技学院， 江苏 泰州 225300)

0 引言

现代大学自动化类专业人才培养的目标之一就是为服务企业转型升级、满足智能制造的技术需求，培养机器人应用领域专门的技术技能人才的内在需求，向社会培养、输送工业机器人人才[1,2]。

我院自动化专业至今已开办7年，一直致力于培养应用型的智能制造工程师，已向社会输送了数十名自动化现场运行工程师。

本文结合新形势下我院自动化专业指导性教学计划文件的制定，就如何确定专业人才培养目标和方案、教学模式改革以及设置模块化课程思路等一系列问题展开探讨。

1 人才培养方案与课程体系重构

1.1 培养目标确立

围绕“中国智造2025”，紧抓国家“十三五”大力发展机器人产业的重大战略机遇，借鉴德国“双元制”人才培养模式构建校企协同育人机制，我院自动化专业的培养目标定位为：培养具有良好的科学理论素养和人文精神，宽广的学科专业基础，能够在工业自动化，特别是工业机器人控制领域从事现场运行与管理、调试维护、故障检测、系统集成与开发等方面工作的具有实践操作能力的“现场工程师”[3]。

1.2 培养规格描述

经过系统培养，自动化专业学生应具备从事机器人领域岗位技能要求的知识、能力和素质要求，能成为：

(1)从事机器人运行维护与管理、机器人维修调试的技术人员。

(2)从事机器人(工作站)设计与安装的技能人才。

(3)从事机器人销售、售后客服等方面的复合人才。

1.3 课程体系重构

我们把专业课程体系作为重点进行改革，增加若干门机器人技术核心课程，将自动化专业课程体系重构成具有机器人特色，符合专业培养目标的课程体系，如表1所示。

我院具有机器人特色的自动化专业课程体系是在教育部高等院校自动化专业教学指导委员会专业建设规范的指导下设立的，该体系基本涵盖了自动化专业本科学生所必须掌握的知识[4,5]。从表1中可以看出，我院具有机器人特色的自动化专业课程体系的各个课程模块具有如下创新点：

(1)通识教育课程模块除了包含传统的体育、思政类、国防军事类课程外，还重点引入专业引导教育讲座和新生研讨环节，以帮助大一学生尽快适应大学生活、了解和认识所学专业；

(2)学科基础课程和专业核心课程模块包含数学类、物理类、电力控制类、微控制器类、自动控制类、计算机类等知识，范围广且内容全，保证学生能够掌握较为宽广的学科专业基础知识；

(3)专业方向课程模块设置大量的机器人专业课程，包含：工业机器人技术基础、机器人编程与应用、现场总线控制技术及应用、工业机器人控制综合实训、机器人工作站设计与调试等课程，以充分体现培养目标。

(4)该课程体系的一大亮点是在原有综合性的集中实践教学环节的基础上进一步增加职业技能训练模块，通过学分置换以及鼓励学生考取机器人行业领域的相关资格证书等措施，增强学生就业竞争力。

表1 具有机器人特色的自动化专业课程体系一览表

2 课程体系建设思路

2.1 课程模块化设置

课程体系采用“模块+课程”的形式，将所有课程分为通识教育课程模块、学科基础课程模块、专业核心课程模块、专业方向课程模块、集中性实践教学环节模块和职业技能训练模块等。其中，通识教育课程模块是各专业人才培养方案中明确规定的必须修读的课程；学科基础课程模块和专业核心课程模块是学生进行专业学习的主体课程模块；专业方向课程棋块突出表现了工业机器人课程特色；实践教学环节模块和职业技能训练模块是学生在教师指导下进行专业实践训练和职业素养的重要环节。

2.2 加强实践教学环节

以往自动化专业教学内容基础理论过多，实践性教学的力度偏弱，不符合学院的教学理念和培养特色。因此，在人才培养方案中适度降低理论讲解深度，同时扩大学生对机器人应用技术的了解，强调实践环节。

2.3 教学和科研相结合

在人才培养过程中我们强调教学和科研相结合，鼓励学习能力强的学生申请机器人科研立项、进行机器人毕业设计、参加全国性的机器人竞赛，并进行相应课程置换和学分认定，具体包括：

(1)成功获取机器人行业职业资格证书者，可以免修“工业机器人技术基础”、“现场总线控制技术及应用”等课程，总计可减免5学分；

(2)参加机器人大赛，获得国家级三等奖或者省级二等奖以上奖项者，可以免修“机器人编程与应用”、“业机器人控制综合实训”和“机器人工作站设计与调试”等课程，总计可减免7学分；

(3)成功申请到市级以上机器人领域的科研课题者，可以用科研课题成果来替换毕业设计，总计可减免14学分；

通过这些措施和途径，实现机器人课程教学与科研项目、学科竞赛和职业资格证书等课外大学生科技活动的有机统一，极大调动了学生参与科研课题、主动参加竞赛以及备考职业资格证书的积极性和主动性，提高了学生的实践创新能力。

3 教学模式改革

3.1 “做、学、教”一体化导向教学法

以“学院机器人训练中心”为平台, 采用行为导向教学法进行具有机器人特色的专业课程教学方法的改革和创新，强化实践育人。

计划试点实施改革的课程有“机器人编程与应用”、“现场总线控制技术及应用”、“工业机器人控制综合实训”等。在这些课程教学中采用诸如“头脑风暴”法、项目教学法、启发式教学法、角色扮演法、任务设计法、案例教学法等多元教学方法以及包括多媒体教学、网络教学在内的多元教学手段；

通过贯通项目做、学生学、教师教各环节，形成“做、学、教”一体化教学过程、建立以教师为主导,以学生为主体，以职业能力的实践为导向的“做—学—教”三结合的育人平台。

3.2 校企合作办学

校企合作办学是应用型本科教育改革的重要方向，也是培养现场工程师的必由之路。

计划试点实施改革的课程有“现场总线控制技术及应用”、“工业机器人控制综合实训”等。以这些课程为建设载体，积极寻求与行业企业建立契约式的紧密合作，签订定向培养协议，按照企业需求进行教学，建设跨企业培训中心，合作开展课程教学和考核。

3.3 校企“二元”质量监控与评价体系

改革学生学习考核与评价办法，构建校企双方共同参与的“二元”评价体系。具体措施有：在泰州市机器人学会的指导下，积极引导企业的技术专家参与我校机器人课程群考试的组织、实施、监控以及考核评价工作。我校负责理论教学、记录学生学习轨迹状态与完成状况，企业方则负责考核和评价学生操控工业机器人的基本职业能力、根据实际工作任务解决工业机器人现场实际问题的专业应变能力，形成了由学会为纽带、学校和企业双方共同承担教学和考核的双元评价体系。

4 结语

经过前期的努力建设，具有机器人特色自动化专业课程体系已受到学生们普遍欢迎。同时，带动了自动化专业教学模式的改革然而要有效推进全方位实施还需要进一步应根据专业特色和相应培养标准，在改革实践中不断总结经验并加以改善，逐步探索出一套完整的充分体现机器人培养特色的自动化专业工程实践创新人才培养模式。

[1] 万佑红,蒋国平.机器人教育与大学生创新能力培养的探索[J].南京：电气电子教学学报,2005(4):121-124.

[2] 吴献钢.智能机器人创新实验的实践与改革[J].成都：实验科学与技术,2008(5):12-14.

[3] 黄婕. CDIO模式下的课程开发与教学设计实践思考--以“机器人系列拓展微课程”为例[J]. 上海：教育传播与技术, 2013(4): 42-45.

[4] 崔世钢,王金城,魏长增,李丽霞,郑桐.机器人与教育改革[J].北京：机器人技术与应用,2000(4):48-51.

[5] 彭绍东.论机器人教育(上)[J].兰州：电化教育研究,2002(6):165-168.