中國制造2025背景下本科院校機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

龍樟，馮文榮，陳廣

（1.西南石油大學(xué)工程學(xué)院，四川南充 637800；2.機(jī)器人工程與智能制造南充市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川南充 637800）

《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》指出，當(dāng)前人才培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求脫節(jié)，存在工程教育實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，學(xué)校人才培養(yǎng)建設(shè)滯后等問題[1]。鴻海集團(tuán)董事長郭臺(tái)銘先生在“中國制造2025與推進(jìn)結(jié)構(gòu)性改革”會(huì)上也直言，大學(xué)生普遍動(dòng)手能力差。機(jī)器人是中國制造2025戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》確立了我國至2020年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)、高量發(fā)展目標(biāo)[2]。隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)人才的需求將激增，對機(jī)器人專業(yè)人才素質(zhì)也提出了新的更高要求。如何培養(yǎng)與智能制造發(fā)展相符合的機(jī)器人專業(yè)人才，對支撐我國由制造大國走向制造強(qiáng)國具有十分重要的意義。

1 中國制造2025背景下本科院校機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

人才是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。雖然我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展期，但符合企業(yè)需求的技術(shù)創(chuàng)新人才稀缺問題一直是影響和制約機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[3]。根據(jù)工信部的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，2014—2020年平均每年需要培養(yǎng)3萬名以上的機(jī)器人高素質(zhì)人才。隨著機(jī)器人項(xiàng)目的年增長速度居高不下與人才的持續(xù)需求，在全國范圍內(nèi)的機(jī)器人專業(yè)人才缺口巨大，可見，培養(yǎng)機(jī)器人領(lǐng)域的創(chuàng)新型高端專門人才迫在眉睫。

1.1 機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

長期以來，我國機(jī)器人領(lǐng)域人才的培養(yǎng)主要集中碩士、博士階段，培養(yǎng)人才層次高、數(shù)量少。近年來，國內(nèi)本科院校、高職院校和中職學(xué)校才開始開展本科、?？啤⒅新殞W(xué)生機(jī)器人類課程教學(xué)。高職院校和中職學(xué)校側(cè)重于機(jī)器人操作能力的培養(yǎng)，缺乏基本理論知識(shí)，培養(yǎng)了一批一線機(jī)器人操作、維護(hù)及編程技術(shù)人員。本科階段，目前僅北京航空航天大學(xué)、東北大學(xué)、湖南大學(xué)等高校設(shè)置了機(jī)器人專業(yè)，本科階段機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)還未形成完整的教育體系。隨著我國制造2025戰(zhàn)略的全面發(fā)展，對從事機(jī)器人研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、操作、維護(hù)等工作的高層次復(fù)合型機(jī)器人專業(yè)人才的需要越來越大，當(dāng)前機(jī)器人領(lǐng)域人才的培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于行業(yè)的發(fā)展速度。

1.2 機(jī)器人技術(shù)的學(xué)科特性

機(jī)器人技術(shù)是集機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、人工智能與控制、認(rèn)知科學(xué)、微電子、新材料等眾多學(xué)科于一體的交叉學(xué)科[4]。隨著人工智能的高速發(fā)展，下一代機(jī)器人將傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相融合。完整的機(jī)器人知識(shí)體系要求學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，同時(shí)，對計(jì)算機(jī)語言與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)與作圖、電子設(shè)計(jì)等都有一定了解[5]。因此，與機(jī)器人相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)多學(xué)科在教學(xué)過程中必須緊密相連，以整合的教學(xué)方式使得學(xué)生掌握概念和技能，并運(yùn)用技能解決真實(shí)世界中的問題。

1.3 本科院校機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

在我國工業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型的今天，迫切要求著力培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的機(jī)器人領(lǐng)域復(fù)合型人才，掌握共性技術(shù)和關(guān)鍵工藝的專業(yè)人才[6]。在新的形勢下，高等本科院校應(yīng)必須明確機(jī)器人教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，新的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)以培養(yǎng)具有學(xué)、研、用的高層次、高技能機(jī)器人技術(shù)人才，從更高的角度，全面改革機(jī)器人教學(xué)體系，使得學(xué)生在具備扎實(shí)的理論知識(shí)的同時(shí)具有較強(qiáng)的機(jī)器人研發(fā)、操作、管理、維護(hù)的能力。

2 智能制造時(shí)代本科院校機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

長期以來本科人才培養(yǎng)的重理論、輕實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差。機(jī)器人技術(shù)涉及多學(xué)科交叉融合，且具有較強(qiáng)的實(shí)踐性、探索性、創(chuàng)新性。因此，機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)加強(qiáng)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。

2.1 跨學(xué)科知識(shí)融合的機(jī)器人理論教學(xué)模式

機(jī)器人技術(shù)綜合性很強(qiáng)，涉及多個(gè)學(xué)科，推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)教學(xué)必須優(yōu)化交叉課程的教學(xué)。教學(xué)過程中根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，合理安排所學(xué)的內(nèi)容，通過機(jī)器人知識(shí)模塊的典型案例分析使學(xué)生們易懂、易記、有用、實(shí)用，從教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法、實(shí)踐性教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)改革，突出實(shí)踐性教學(xué)，培養(yǎng)符合社會(huì)發(fā)展需求的復(fù)合型人才。

2.2 模塊化分級(jí)實(shí)踐教學(xué)模式

由于機(jī)器人技術(shù)涉及多方面的知識(shí)，內(nèi)容較多、且前后內(nèi)容交錯(cuò)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往抓不住重點(diǎn)，對所學(xué)的內(nèi)容不能合理地掌握和應(yīng)用。所以在過程教學(xué)中應(yīng)根據(jù)學(xué)生高低年級(jí)層次和機(jī)器人技術(shù)構(gòu)架對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)的歸納組合，采用模塊化分級(jí)實(shí)踐教學(xué)方式，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況將實(shí)踐環(huán)節(jié)分為多個(gè)教學(xué)模塊和多個(gè)等級(jí)。通過模塊化分級(jí)實(shí)踐教學(xué)，從淺入深，由單機(jī)到系統(tǒng)，形成進(jìn)階式、層次化的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從而使課本上那些分散的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來形成一個(gè)完整的知識(shí)體系，學(xué)生既可以對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)掌握，又可對某一個(gè)具體的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行縱向的擴(kuò)展和橫向的比較，加深對所學(xué)知識(shí)的理解。

2.3 項(xiàng)目為導(dǎo)向的課外實(shí)踐教學(xué)模式

機(jī)器人的學(xué)科特點(diǎn)要求學(xué)生進(jìn)行大量的實(shí)踐[7]。通過實(shí)踐項(xiàng)目的開展，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的積極性及創(chuàng)新思維，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，鞏固并深入理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并提升實(shí)踐動(dòng)手能力。項(xiàng)目形式包括學(xué)科競賽、國家或?qū)W?？苿?chuàng)項(xiàng)目、教師科研項(xiàng)目等。一方面，學(xué)生通過項(xiàng)目可以進(jìn)行學(xué)分認(rèn)定，另一方面項(xiàng)目獲獎(jiǎng)可以獲得榮譽(yù)，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性?！凹纫?jiǎng)幽X又要?jiǎng)邮帧钡捻?xiàng)目任務(wù)加強(qiáng)了學(xué)生對機(jī)器人的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化了學(xué)生對知識(shí)的運(yùn)用，學(xué)生對學(xué)到、用到的知識(shí)印象深刻，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

西南石油大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)器人方向近兩年來積極組織學(xué)生參加課外實(shí)踐項(xiàng)目，項(xiàng)目達(dá)到全員覆蓋，教學(xué)成果顯著。2018年學(xué)生參加機(jī)器人大賽、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、工程訓(xùn)練大賽等競賽獲得全國一等獎(jiǎng)五項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)十余項(xiàng)，并獲得中國設(shè)計(jì)類最高獎(jiǎng)“中國好設(shè)計(jì)”獎(jiǎng)。在比賽過程中，學(xué)生將理論應(yīng)用于實(shí)踐，加深了對理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提升了自身能力，比賽獲獎(jiǎng)更進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.4 強(qiáng)化機(jī)器人實(shí)踐教師能力

理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的機(jī)器人教學(xué)模式對教師的素質(zhì)提出了更高的要求。一方面，機(jī)器人課程的教學(xué)過程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、課程評價(jià)等都對教師的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力提出了挑戰(zhàn)；另一方面，教師作為教學(xué)過程的直接實(shí)施者和主導(dǎo)者，其自身的素質(zhì)很大程度上影響教學(xué)的實(shí)施效果。因此，高校應(yīng)積極推動(dòng)教師實(shí)踐能力升級(jí)，組織教師參加相關(guān)實(shí)踐培訓(xùn)或訓(xùn)練。除此之外，高校亦可安排一定數(shù)量機(jī)器人方向工程經(jīng)驗(yàn)、科研經(jīng)歷豐富的教師（一般為副教授或教授）擔(dān)任機(jī)器人實(shí)踐指導(dǎo)教師，提升實(shí)踐教學(xué)水平。

3 結(jié)語

隨著中國制造2025戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，亟須抓緊謀劃、扎實(shí)推進(jìn)和發(fā)展機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域人才的教育，探索與時(shí)俱進(jìn)的機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)、儲(chǔ)備與智能制造發(fā)展相符合的機(jī)器人領(lǐng)域人才，培育能夠承擔(dān)機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才隊(duì)伍，提高機(jī)器人研究、制造水平，為我國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)強(qiáng)的保障。