大工程教育改革创新探究——载体汇聚不同学科专业，科学任务带动人才培养

杨 鹏 蒋北艳 马 楠

（北京联合大学，北京，100101）

0 引言

人工智能将引领第四次产业革命，其标志是机器人等各种智能产品的广泛应用。作为科技领域最具有代表性的技术，人工智能正在登上中国乃至世界的舞台。现在，人们已经真正的意识到：谁能引领人工智能，谁就能掌握人类的未来。作为“制造业皇冠顶端的明珠”，机器人的研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志[1]，将影响全球制造业格局。我国是全球最大的机器人市场，集中力量发展机器人产业，抢占智能社会发展先机，已经成为新时期增强我国综合国力的重大工程。

智能时代已经到来，人才培养要先行[2-4]。科技是第一生产力，创新是第一驱动力，人才是第一资源，这三个“第一”集中到一起就是——创新驱动，智能担当[5]。目前,高校机器人教育由于受传统学科专业过窄等问题的制约，发展滞后，机器人人才培养是一个亟待解决的问题[6]，此对高等教育工作者也提出了更高的要求。特别是在我国教育部发布“‘新工科’建设复旦共识”后，“新工科”引起各高校和各行业热议[7-8]。“新工科”建设对培养创新创业能力、跨界整合能力、高素质交叉复合型人才提出了更高的要求[9-10]，而目前高等教育人才培养模式与“新工科”的要求相差很远。

在此背景下，中国工程院李德毅院士提出：“培养懂得集成、维修、管理机器人的人才，跨界渗透和跨界创新诞生的智能机器人教育，是我国教育改革抓住时代机遇的一个亮点”。本文以中国智能机器人产业发展趋势和需求为背景，以发展智能机器人技术为基础，以培育自主知识产权智能机器人产业为核心，深化“产学用研”合作，秉承“载体汇聚不同学科专业，科学任务带动人才培养”的大工程教育改革模式，致力于培养智能机器人产业的高素质复合型应用人才。

1 人才培养目标和定位

“大工程教育观”主要是以工程应用型人才为培养目标[11]，由时任麻省理工学院（MIT）工学院院长Joel Moses提出，是针对美国工程教育过度“工程科学化”所掀起的“回归工程教育”浪潮的延续。其本质是将科学要素、技术要素以及非技术要素相融合，通过工程实践, 形成具有集成性、创新性、实践性的工程教育理念[12]，注重培养学生的工程实践能力、综合知识背景和整体性思维方式、职业道德及社会责任感，这也是我国高等教育应用型技术人才的培养目标。

作为一所“城市型、应用型”高等院校，北京联合大学机器人学院（下称机器人学院）以“新工科”为背景，深入调研机器人产业发展现状、发展前景、人才需求、岗位要求等，以培养面向先进机器人、智能汽车、无人机系统及现代制造服务业等应用领域的高素质应用型人才为目标，对接新产业、新业态发展趋势，以满足行业、企业的高端智能机器人产业应用人才需求，确保高端智能机器人产业应用型人才培养目标和定位的可行性、科学性。

同时，机器人学院依托哈工大机器人集团有限公司、北京汽车集团有限公司、北京京城机电控股有限责任公司、IBM（国际商业机器公司）等机器人及汽车领域强大的产业技术平台，并根据其平台积累的产业数据和信息，共同分析和研究机器人产业发展现状、人才需求情况，以及高端智能机器人产业应用型人才分类、岗位职责和能力要求，形成对机器人产业市场调研和人才需求分析报告，从而明确高端智能机器人产业应用型人才培养的目标和定位，如图1所示。

图1 人才培养目标定位

2 优化专业课程体系

教学改革和人才培养模式改革的核心问题是课程结构的设置，而课程设置与教学改革的重点是要处理好较宽泛的知识应用能力与较系统的专业知识体系的关系，但目前一些高校仍存在专业设置过多、过细、过窄以及行业色彩过浓等问题，导致学生基础知识不够宽泛，视野比较窄，难以适应大工程环境下多项技术工作的需要。

针对上述问题，机器人学院在原有专业的基础上，以自动化（智能控制）、电子信息工程（智能硬件）、软件工程（智能软件）等专业为切入点，并根据各专业需要支撑轮式机器人、无人机以及特种机器人等主要应用方向，打破传统条块分割的专业与应用限制，实现不同专业也可对接不同的行业应用，综合优化专业课程设置，突出学生兴趣导向，四年全程任务驱动。

课程体系构建围绕“高端智能机器人产业应用型人才核心能力培养”，并构建“能力矩阵”，学校与企业、研究院共同研究教学内容，设置课程体系。机器人学院按照高端智能机器人产业发展需求，并根据企业岗位的知识、能力、素质要求来设计各门课程，专业课程设计理念如图2所示。

图2 专业课程设计理念

在专业课程设置方面，机器人学院不仅注重学生工程理论知识的培养，而且注重学生实践能力、创造力及领导力等能力的培养。学生在大学一年级，集中夯实必要的基础课程，开拓行业视野；二年级，掌握专业基础知识，开启专业实践能力训练；三年级，以轮式机器人、无人机以及特种机器人科学任务导向选课，训练工程实践能力；四年级，深入机器人企业进行长周期实习和毕业设计，提高综合工程实践能力，从而在教学过程中实现应用创新的递进式“四年实践教学不断线”教育。

3 强化实践训练

实践教学是培养工程素质的重要环节，在教学体系中的位置至关重要。当前，实践教学模式已经呈现出多样化的发展趋势，且尤其注重与工程背景相结合。北京联合大学积极打造多元协同育人平台，与清华大学、中国科学院、哈尔滨工业大学、北京理工大学等多所知名高校、院所紧密合作，推动机器人研究发展和推荐优秀人才继续深造。

同时，机器人学院与哈工大机器人集团有限公司、保千里视像科技集团股份有限公司等企业建立校外创新创业基地，为学生就业与创业、青年教师的科技创新等提供资金。同时，学院秉承“助学、奖学、施教、助教、创新、创业”六位一体的运作理念，搭建“人才队伍建设、创新项目扶持、产业资本对接”三大平台，为学生提供广阔的专业实践和就业平台。

在强化实践训练方面，机器人学院打造20辆“小旋风”系列专用智能车，用于教学与科研团队实践创新[13]。同时，学院还设立开放课题，从一年级到四年级进行科学任务实践训练，将专业实验与科研训练融为一体，缩短学习与应用之间的距离，达到在实践中学习、学习中实践、实践中提高，真正实现“学以致用、研以致用”。

在深化“产学研用”方面，机器人学院与哈工大机器人集团有限公司、北京汽车集团有限公司、北京京城机电控股有限责任公司、IBM等国内外知名企业签署战略合作协议，建立良好的校企合作，在总体战略框架下资源共享、优势互补、联合构建，并逐步完善“产学研用”长效合作平台，为学生提供广阔的实践和就业平台；致力于打造智能机器人领域的综合实践平台，以智能机器人应用为载体的实践教学始终贯穿四年的本科教学；深度引入校企合作机制，积极开展与行业龙头企业“产学研”紧密合作，为学生提供在实践中学习、应用专业知识的机会和环境。

多元协同育人平台如图3所示。

图3 多元协同育人平台

4 搭建中外合作平台

在全球化竞争日益激烈的形势下，积极探索高等教育国际化已成为当今世界教育发展的必然趋势。如何培养具有国际视野的高质量复合型应用人才，成为目前高等院校亟需解决的问题。机器人学院积极探索国际合作人才培养新途径，推动培养具有世界视野和国际竞争力的高层次创新人才、加强国际合作、把优秀的学生和科研成果推向世界等。

2017年，机器人学院联合英国帝国理工学院等，获批英国皇家工程院牛顿基金资助项目，通过研究与实践智能驾驶领域的人才培养，开拓了国际化人才交流培养的新途径。此外，学院与乌克兰国家科学院数学机器与系统问题研究所签署战略合作框架协议，在教育、科技等领域进行深入交流与合作。乌克兰科技基础雄厚，在人工智能领域处于国际领先水平，学院以此为契机，以北京联合大学发起的大学国际化联盟平台为依托，不断深化与在人工智能领域处于世界一流水平的高等院校与科研机构的合作与交流，在互聘教授、学生交换、专业设置、科技项目的国际合作等方面不懈努力。

5 突破体制限制

教师队伍建设是整个教育教学改革的重要支撑，是高等工程教育改革的重点。但是，目前我国高校教师队伍普遍存在教师数量不足、教师队伍结构不合理、缺乏工程实践经历、实践教学能力较差、对教学重视不够等问题，现有的师资队伍无法满足“大工程教育观”对教师的需求。为此，机器人学院突破体制限制，盘活师资资源，通过人事聘任的机制创新，聘请有经验的企业工程师参与专业课程教学，探索专兼职结合、校内外结合的师资汇聚机制，汇聚优势师资力量，拥有一支由专任骨干教师及国内外高校、知名企业专家组成的专兼职结合、结构合理的教师队伍。

同时，学院注重学科交叉，积极建设具有创新素质的“双师型”教师队伍，拓宽教师视野、知识面和能力结构等，最终形成一支结构合理、学术及教学水平较高的校内外专兼职优秀师资队伍。目前，学院的教师队伍包括李德毅院士智能车团队骨干教师、哈工大机器人集团、北汽集团等企业专家，以及清华大学、武汉大学等国内外高校的领域专家，这些专家的加入，显著提高了本校教师队伍的整体素质。

6 总结

2017年，教育部提出以实施“卓越工程师教育培养计划”（2.0版）为抓手，把握工科新要求，加快建设发展“新兴工科”的号召。在此背景下，机器人学院以“大工程教育观”为指导，积极开展大工程教育改革。

本文从培养目标、专业课程体系优化、强化实践教学、加强国际合作、教师队伍建设等几方面，介绍了机器人学院在智能化时代浪潮中的大工程教育改革举措。这些改革举措对培养智能机器人领域应用型人才，发挥首都创新资源平台作用，构建“高精尖”经济结构，促进“京津冀”智能制造产业协同发展，加快全国科技创新中心建设具有重要意义。