機器人工程應用型專業(yè)建設與實踐
——以遼寧科技學院為例

趙雙元，周振超

(遼寧科技學院 電氣與信息工程學院，遼寧 本溪117004)

遼寧科技學院作為一所特色鮮明的應用技術型本科高校，2015年被確定為遼寧省首批向應用型轉變的本科試點學校，2016年被確定為教育部重點支持的產(chǎn)教融合項目建設高校，“互聯(lián)網(wǎng)+中國制造2025”產(chǎn)教融合促進計劃試點高校，2017年被遼寧省確定為向應用型轉變示范校?！斑|寧省機器人驅動控制工程實驗室”在2016年被評為省級工程實驗室，2015年與中國航空綜合技術研究所共同組建了“重載機器人技術標準化研究與驗證聯(lián)合實驗室”，同時也是遼寧省機器人產(chǎn)業(yè)校企聯(lián)盟的理事長單位， 2017年11月與沈陽新松教育科技集團有限公司簽署校企戰(zhàn)略合作協(xié)議，在此基礎上成立的二級產(chǎn)業(yè)學院——新松機器人學院。機器人專業(yè)采用模塊化教學，重實踐基于項目教學，專業(yè)課分為兩個方向，學生任選其一，優(yōu)化課程內(nèi)容及體系，積極參與校企合作，真正提高了學生實際操作能力，努力達到工程專業(yè)認證標準〔1〕，為地方社會經(jīng)濟發(fā)展輸送更多的能操作各種機器人的合格人才。

1 機器人工程專業(yè)概況

遼寧科技學院是教育部批準的具有招收機器人工程本科專業(yè)資格的全國首批25所院校之一。我校機器人工程專業(yè)于2016年申報設置本專業(yè)，2017年初教育部批復同意并在同年9月招生。遼寧科技學院與中德新松機器人教育集團共同簽署共建協(xié)議，成立遼寧科技學院-新松機器人學院并承擔機器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)任務。

為培養(yǎng)高素質應用型工程技術人才，機器人工程專業(yè)建設了機器人實訓中心，實訓中心總面積約4 723.67 m2，包含一個應用開發(fā)中心、四個應用實訓中心實驗室 、一個機器人半實物仿真實驗室、 一個工業(yè)機器人技術研究實驗室、一個學生創(chuàng)新工作室，實驗室特點鮮明、亮點突出，近三年很多兄弟院校及企業(yè)都來參觀考察學習，實驗室設備累計投資約1 800余萬元。

2 專業(yè)培養(yǎng)定位與改革思路

遼寧科技學院機器人工程以工程實際應用為背景，面向工業(yè)機器人和服務機器人應用領域的工程設計、開發(fā)及應用崗位，培養(yǎng)掌握機器人應用領域的控制系統(tǒng)方案設計、系統(tǒng)集成、安裝與調(diào)試、創(chuàng)新應用等工程能力所必備的理論知識和實踐技能，并能夠運用相關理論和技能解決機器人應用領域復雜工程的高素質應用型技術人才。要實現(xiàn)機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)定位，學生畢業(yè)后在社會與專業(yè)領域預期應達到以下目標：

(1)有良好的職業(yè)修養(yǎng)，積極更好地服務社會；

(2)能在機器人設計、智能生產(chǎn)或科研團隊中從事工業(yè)機器人操作與調(diào)試、工業(yè)機器人系統(tǒng)集成、工業(yè)機器人系統(tǒng)應用開發(fā)、工業(yè)機器人離線仿真等工作，或從事管理角色；

(3)能夠隨社會和技術的發(fā)展終身學習，運用所學知識解決機器人應用領域繁瑣復雜的工程實踐的問題；

(4)具有綜合運用機器人科學理論和各種操作技術，分析解決機器人控制系統(tǒng)的組裝、集成、編程、測試、維護、保養(yǎng)和應用的工程能力；

(5)能夠通過終身學習或其他學習渠道不斷地更新機器人工程領域的新知識，新方法，實現(xiàn)機器人理論知識和實踐技能的提升。

要實現(xiàn)以上五個目標，專業(yè)頂層設計找準定位，錯位競爭，跨越發(fā)展，形成鮮明的辦學特色，構建具有特色的機器人工程專業(yè)創(chuàng)新性應用型人才培養(yǎng)模式。以培養(yǎng)智能制造大背景下學生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和人工智能技術應用能力為主線，以產(chǎn)業(yè)學院為依托，打破傳統(tǒng)工科專業(yè)和跨學科的人才培養(yǎng)屏障，以先進的教學理念和高水準的教學平臺為基礎，構建“校企合作”多主體參與，踐行“協(xié)同育人、工學交替、理實融合、學用一體”育人模式，制定社會機構深度參與的機器人專業(yè)培養(yǎng)目標、課程體系、教學內(nèi)容、教學模式、課程資源、師資隊伍、質量評價等體系，將創(chuàng)新能力、跨學科智能技術應用能力和綜合素質的培養(yǎng)滲透到每個教學環(huán)節(jié)，形成“理論教學與實踐教學、課內(nèi)教學與課外實踐、校內(nèi)實踐與企業(yè)實習、基本技能培養(yǎng)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)、科學研究與實踐教學”五者融合并重、分層遞進式的人才培養(yǎng)全進程，從而實現(xiàn)多主體參與、產(chǎn)學研融合的機器人專業(yè)培養(yǎng)模式的改革與實踐。經(jīng)過不斷改革，形成了機器人專業(yè)2019級的培養(yǎng)體系如圖1。

圖1 機器人專業(yè)2019級的培養(yǎng)體系

3 構建應用型課程體系

3.1 課程體系建設

機器人專業(yè)以“知識、能力、素質協(xié)調(diào)發(fā)展”為培養(yǎng)主線，構建由“公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課、選修課”組成的“四級平臺”式的理論教學體系，由“實驗、實習、工程訓練、創(chuàng)新實踐”組成的“四級模塊”式的實踐教學體系，形成專業(yè)課程方向模塊體系、基于項目的知識體系、企事業(yè)兼職教師參與的教學模式有機結合的人才培養(yǎng)“多維一體”結構模式〔2〕，以專業(yè)核心課程進行課程群建設。

機器人專業(yè)資源建設將采用企業(yè)反饋、分方向、不斷修訂培養(yǎng)方案滾動建設的辦法，構建特色鮮明結構合理的專業(yè)結構體系，并積極推進“金課”建設及專業(yè)建設，通過實際應用，理順課程之間的相互關系，優(yōu)化教學內(nèi)容，將工程案例、網(wǎng)絡資源加入教材和課件豐富課程資源〔3〕，最終構建形成體系合理、內(nèi)容豐富的實時的課程體系，滿足符合培養(yǎng)上手快、素質高、能創(chuàng)新、動手能力強的應用型人才的實際需求。

與新松教育集團討論了實訓基地的建設規(guī)劃、設備標準、人員配置、人才培養(yǎng)等細節(jié)工作，就如何推進企業(yè)參與教材編寫、教材如何達到系統(tǒng)集成層次的要求、擬出版教材的目錄確定及分工、各門教材學時數(shù)開課學期的確定、增加機器人語言Python以及ROS系統(tǒng)課程、課程實驗和實訓如何在教材中得到體現(xiàn)等相關問題進行了深入的研究并進行落實，盡快出版適合機器人本科專業(yè)的應用型教材，進一步修改完善了機器人工程人才培養(yǎng)方案，以適應人才培養(yǎng)的迫切需求。目前已完成出版校內(nèi)講義三部，初稿完成五部。

3.2 創(chuàng)新教學方法

新松集團公司機器人企業(yè)師資團隊與學校師資聯(lián)合教學，承擔專業(yè)課授課任務，教學過程中教師采用任務驅動的教學方法、工程師引入現(xiàn)場實際問題參與教學等適合于提高實踐動手能力強的人才培養(yǎng)的教學方法，靈活選用企業(yè)的項目進行教學、分小組對抗、任務環(huán)節(jié)演練等教學手段〔4〕。

采用60%～80%的常規(guī)教學與20%～40%的工程師自主項目教學相結合的教學方式，充分利用工程師在機器人領域內(nèi)積累的經(jīng)驗、知識和行業(yè)背景，將豐富的工程項目經(jīng)驗與企業(yè)的實際工作帶入課堂進行自主項目教學，學生參與調(diào)研，形成真實案例教學，在完成教學大綱要求的基礎上，其中20%～40%的課時，由兼職工程師教師進行授課。教學過程嚴謹可控，工程師教學內(nèi)容均經(jīng)過學校主講教師嚴格的審核，實現(xiàn)教學過程的相互提高。

4 專業(yè)實踐教學平臺建設

機器人專業(yè)將機器人行業(yè)前沿技術及相關主流企業(yè)的主流設備引入到實踐教學體系，構建具有能行業(yè)體驗、能參觀觀摩、能進行項目實踐和操作的新型實驗室，全面推動機器人專業(yè)實踐教學能力和服務創(chuàng)新能力的融合發(fā)展。

實訓中心的建設總體規(guī)劃以建設目標為引導，以人才培養(yǎng)計劃為準則，整個實訓中心的建設主要分為硬件建設和軟件建設兩個部分。根據(jù)不同的教學功能，硬件建設包含機器人基礎教學實訓室和機器人典型應用教學實訓室兩個實訓室。實訓系統(tǒng)軟件建設方案主要包括實訓課程以及工業(yè)應用展示等內(nèi)容。

表1 實訓室建設

2018年9月機器人專業(yè)與新松集團完成了大學生校外實踐教育基地建設。建設大學生校外實踐教育基地，學生可以在真實環(huán)境中學習，不僅學生受益匪淺，也促進了科研院所、高校和行業(yè)、企事業(yè)單位等聯(lián)合培養(yǎng)人才新工科新機制的建立。實踐教育基地的建設強有力地推動了高校轉變傳統(tǒng)的教育思想觀念，構建創(chuàng)新了人才培養(yǎng)新模式，改善了實踐教學環(huán)節(jié)，使高校學生的創(chuàng)新、實踐動手能力、社會責任感和就業(yè)能力都得到了提升。

5 師資能力培養(yǎng)與建設

與沈陽新松集團合作，機器人專業(yè)師資一方面以混編師資的方式，通過互相學習以及集體備課、互相觀摩、內(nèi)部師資培訓、教學方法聯(lián)合互補創(chuàng)新、相互交流教學經(jīng)驗等多種教學研討活動，提高了教師的實踐教學能力〔5〕；另一方面新松集團為教師提供企業(yè)實踐見習和工程師培訓，提升教師的崗位能力認知、讓老師和工程師一起參與企業(yè)項目，真正達到學工結合，提升了機器人專業(yè)“雙師型”結構教師的比例，不斷優(yōu)化教師隊伍結構。

6 結束語

通過機器人工程專業(yè)的應用型建設，打造省級特色專業(yè)，在人才培養(yǎng)模式的探索、課程體系的構建、教學團隊的建設、校企培養(yǎng)機制的建立、專業(yè)課程群的改革、應用型教材的建設等方面取得有效經(jīng)驗和實踐效果，對同類院校和校內(nèi)相關專業(yè)的建設起到一定的示范作用，在行業(yè)和地方產(chǎn)生積極的影響，專業(yè)的社會認可度提高，有利于學生就業(yè)。為學校建設地方應用型高?，F(xiàn)代特色產(chǎn)業(yè)學院做了有益探索和實踐。