机器人工程复合型人才培养模式的探讨

罗斐?雷先华?朱胜初?易苗苗

摘 要：在大力发展智能制造的背景下，为迎接未来机器人行业的机遇与挑战。机器人工程作为核心专业，如何培养符合企业需求的高素质专业性人才，如何提高学生对机器人工程的探索与研究的兴趣，进而使研究者对机器人工程的学习作为终身学习的一个课题。本文主要探讨机器人工程专业才培养方案、优化教师团队以及课程体系改良、产教互助三个方面，为高校培养机器人工程复合型人才提供依据。

关键词：机器人工程 复合型人才 培养模式 产教互助

Discussion on the cultivation mode of compound talents in robot engineering

Luo Fei Lei Xianhua Zhu Shengchu Yi Miaomiao

Abstract：In the context of vigorously developing intelligent manufacturing， in order to meet the future opportunities and challenges of the robot industry. As the core major of robot engineering， how to cultivate high-quality professional talents in line with the needs of enterprises， how to improve students' interest in the exploration and research of robot engineering， so as to make the study of robot engineering as a lifelong learning topic for researchers.This paper mainly discusses three aspects： the training scheme of robot engineering major， the optimization of teacher team， the improvement of course system， and the mutual assistance between production and education， so as to provide a basis for the cultivation of complex robot engineering talents in universities.

Key words：Robot engineering， Compound talents， Training mode， Support production and education

1 前言

根据国务院印发的《中国制造2025》中提到在国民经济中制造业占据重要地位，智能制造的战略计划在国家的发展战略里也是至关重要的[1-3]。政府部门对相关智能化的制造业相当重视，但是在前途光明的智能化制造产业中，行业发展速度相对较慢，国内的教育起步时间晚于国外，例如国外在时间线上：MIT Computer Science & Artificial Intelligence Lab （CSAIL），麻省理工学院人工智能实验室创办于1959年，和创建于1963年的计算机实验室在2003年正式合并。Robotics Academy，美国卡耐基梅隆大学是世界上第一所专门开设机器人系的大学，机器人学院隶属于卡耐基梅隆大学，前身是成立于1979年的机器人研究所。研究方向：自动驾驶、月球探测步行机器人等方面。国内在时间线上：2016年，东南大学成立机器人工程专业;清华大学人工智能研究院成立于2018年6月28日，主要研究方向有人工智能理论基础、脑科学启发人工智能理论、统计学交叉人工智能理论、人工智能创新应用等。南京大学LAMDA 实验室在2019年7月25日成立，主要的研究方向有集成学习、人脸识别、降维与特征选择等;由于国内行业专业人才需求量大，但专业人才较少，在保证质量的情况下如何做到增加专业人才的数量，需要分析当前行业形势以及企业需求，以机器人行业和市场的需要为导向，进而完善人才培养方案;同时优化教师团队以及课程体系完善，是为了更好的使理论教学和实践教学相结合，在实践中更好的理解理论课程的意义，实现课程质量的高效化，激发学生学习的兴趣;产教互助是进一步帮助以培养出高素质复合型人才为目标的实现，学校可以更好的了解什么样的人才更适合企业，企业可以减少人才培养周期等。

2 完善人才培养方案

由于机器人工程在国内的发展时间较短，国内最早是在2016年东南大学成立机器人工程专业，随后各大雙一流大学相继开设。但是在互联网快速发展的时代，机器人产业的迭代更新速度太快，导致很多大学对于机器人工程专业的定义也存在一定的模糊。广义上，机器人工程主要涵盖的学科有机械、电子、计算机、自动控制等，由此可见机器人工程是多学科交叉的专业，设置的知识面广而深。就目前的情况而言，部分高校对于人才培养的方案也只是各个专业课程都有涉及但是探究的深度不够。例如，以某高校为例，机器人工程专业隶属于机电学院，主要以通识课程、专业课程、专业选修课、课程实践这四个模块为主[4]。通识课程与专业课程的安排各高校大致相同。在理论上，为了使机器人能够流畅的运动，还增加了相关的专业选修课如：机器人感知技术、机器人运动控制、模式识别与机器学习、机器人操作系统ROS原理与应用等;为了更好的将理论联系实际，把理论课程所学知识运用于实际生活中。在课程实践课中，不仅有机械零件测绘、机械设计基础课程设计等，还有竞赛机器人综合实训、工业机器人技术综合实训、社会实践等课外实践来夯实学生对理论知识的理解以及增强学生的动手能力。此方案的目的是为了把当代大学生培养成一个具有爱国主义精神、有良好道德、有高尚的情操、视野宽阔，基础理论实、专业技术精、实践能力强的高素质专业的复合型人才人才。

3 优化教师团队以及课程体系

由于机器人工程专业是一个新兴专业，对于教师的分配和课程的设置还是处于一个摸石头过河的状态。目前的教师团队组成现态是由机械工程学院、电气学院、计算机学院、自动控学院等学院的老师进行跨学院授课，每个专业课程都是有深度教学但是课程之间的关系并不能很好的衔接。“双导师模块制”可以有效的解决这一难题。

“双导师模块制”是由学院教师进行理论课程教学，企业的高级工程师进行实践课程教学，且每一位教师配备一位助教，助教辅助教师完成课堂上的教学任务。这样可以在教学过程中，让学生切身的体会这个行业目前的发展态势和前景，知到自己今后应该成为一个什么样的人，往哪一方面发展[5-6]。同时，也可以切实将企业对人才的要求与学院的人才培养方案相结合，实现学院与企业合作共赢。在教学过程中，以项目为导向，将课程模块化，学生对课程爱好作为驱动，坚持重理论、强实践、有创新。以六自由度机器人流水线搬运作业为例[7]，课程的项目、授课知识点和范围以及授课的时间分配、该项目设立的目的等由教师与企业工程师共同探讨，教师将项目公布后，由教师教授机器人机械设计、编程、自动控制等理论知识，再由企业工程师在实践课程中将零散的知识点串联起来，协助学生完成机器人运动和工作，实现模块课程的目标，最后，助教在课前帮助教师完成设备的测试，课后任务的总结以及与实验室值班老师的联系等。课后，以任务为驱动，可让学生自主发挥完成不同的任务，实现学生创新力的提高。将教学分模块，以项目为导向，理论与实践共同进行，有助于更好的实现教学任务。

同时，机器人工程的是多学科交叉且社会急需的产物，为了学好机器人工程专业，在部分高校的课程设置中，理论课程远远多余实践课程处于一种“重理论轻实践”的状态，例如，18周的学期里，可能实践课只占1/9，理论课与实践课的比例失调，甚至可能还会存在理论与实践不衔接的情况，那么学生将不能很好的把所学知识运用到解决实际问题的操作中。这会在一定程度上打击学生自主学习该专业的学习积极性。上述的“双导师模块制”将这一系列问题得到优化的解决[5]。

授课的方式也不拘泥于仅仅只在教室，教室上课学生听课，理论课程可以在线下教室中进行，也可以在线上各大学习的用户平台进行，在疫情期间，帮助教学的APP迅猛发展，雨课堂、腾讯会议、钉钉、仿真虚拟实验室等等，可以实现教师与学生实时沟通，教师还可以监管学生项目的完成进度，客观发现学生在实际操作过程中所涉及的问题，汇总这些问题对症下药，有效的解决学生难点。

4 产教互助

企業和学校之间应该建立好“互助共赢”的合作关系。企业对于传统制造业的人才培养，一般是从学校毕业后，企业对学生进行一段时间的培训，在经过长时间的经验积累才能达到企业要求。长时间的经验积累是必不可少的，但是校企合作却可以减少企业对学生的培训周期，节约的人力物力财力的使用。

在校企合作中，学校可以源源不断地向合作企业输送优质的学生参加企业工作，因为学生的学习全过程企业都有参与，不仅企业对学生实际情况有一定的了解，学生也对企业的发展前景有了一定的了解，所聘请的在校学生不仅在课堂上充分的了解的所在企业的企业文化，而且可以切实解决企业存在的相关问题。企业可向学校定向投资，在基础设施建设方面或者学院与企业合资建造学生的实训基地和实验室，让教师和学生可以拥有先进设备，更好的完成教学任务，在实践课程中还可以解决企业在发展中遇到的瓶颈。

再者，企业与学院学生可以共同参加由政府和各大企业联合举办的各大机器人智能制造等方面的相关竞赛。让学生可以感受到整个机器人从设计到开发，从集成到组装等实现机器人运动的一系列流程中，知道作为机器人工程师需要做什么方面的知识储备、实践应用以及管理才能，更加明确自己的发展目标。

5 总结

机器人工程是制造业的一个分支，但是在制造业中占据重要地位，我国想走在AI智能技术的前端，因此也在不断调整自己的战略布局，为了用好的方法实现复合型人才培养的目标。本文将通过完善人才培养方案、优化教师团队以及课程体系改良、产教互助三个方面的改良来实现目标，同时也阐述如何培养一个富有责任心、德智体美劳全面发展;掌握通识和专业的基础知识、在机器人工程领域具有解决工程问题的能力和创新精神;能从事机器人系统设计与开发、制造、技术集成、系统安装、运行维护和技术管理等方面工作的高素质复合型人才。

基金项目：

湖南省教育厅科学研究重点项目：《液压挖掘机功率匹配节能控制技术研究与探索》，项目编号19A151

湖南省教改项目：地方普通型本科院校汽车专业应用型人才培养研究（HNJG-2020-1249）。

参考文献：

[1]国务院关于印发《中国制造2025》的通知.2015年5月8日.

[2]国务院关于印发《新一代人工智能发展规划的通知》.2017年7月8日.

[3]赵华君.地方高校机器人工程专业新工科人才培养研究.西南师范大学学报（自然科学版）.2020年6月第 45 卷 第 6 期.

[4]胡而已.机器人工程新工科专业人才培养模式浅析.教育教学论坛.2019年8月第32期.

[5]李媛媛.互联网 + 背景下机器人工程专业建设研究与实践 *.中国教育技术装备.2002年7月.第14期.

[6]张海涛.应用型本科院校机器人工程新工科专业建设历程与实践.教育观察.2020年12月.第9卷第46期.

[7]鲁欣.智能制造背景下的课程教学改革与探索——以机器人工程专业为例.科教论坛.科技风2021年1月.

作者简介

罗斐：（1973—），男，硕士研究生，副教授，主要从事机械设计开发与加工制造方面的教学与研究工作。