多學(xué)科交叉復(fù)合的機(jī)器人工程專業(yè)建設(shè)探索與實(shí)踐

錢鵬 王洪海

摘要：機(jī)器人工程屬于多學(xué)科交叉復(fù)合專業(yè)，也是新型專業(yè)。由于該專業(yè)的特殊性，機(jī)器人工程專業(yè)在我國高校沒有成熟的先例。該文以安徽三聯(lián)學(xué)院為例，從人才培養(yǎng)目標(biāo)、主要課程及教學(xué)內(nèi)容改革、團(tuán)隊(duì)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)建設(shè)、校企業(yè)合作共五方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；改革；實(shí)踐；創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）29-0185-02

1 人才培養(yǎng)目標(biāo)

安徽三聯(lián)學(xué)院屬于應(yīng)用型本科院校，主要立足合肥，面向安徽，輻射長三角，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)提供應(yīng)用型人才。因此，機(jī)器人工程專業(yè)在人才培養(yǎng)目標(biāo)上：一要德、智、體、美全面發(fā)展，以機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)為主要專業(yè)方向，培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)器人應(yīng)用技能，并具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神；二要能在機(jī)器人生產(chǎn)單位進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用設(shè)計(jì)和開發(fā)，以及機(jī)器人銷售、升級(jí)和維護(hù)等工作的應(yīng)用型人才。

由于機(jī)器人工程專業(yè)是多學(xué)科交叉復(fù)合，涉及機(jī)械、計(jì)算機(jī)、生物醫(yī)藥、社會(huì)學(xué)、認(rèn)知學(xué)、材料科學(xué)、工程技術(shù)等學(xué)科的理論、方法和技術(shù)。因此，在專業(yè)設(shè)置上要明確專業(yè)方向，具有針對(duì)性的培養(yǎng)人才，滿足市場(chǎng)需求。

其專業(yè)大體可分為三個(gè)方向：

1）傳統(tǒng)機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造

主要通過相關(guān)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生能夠在機(jī)器人生產(chǎn)單位進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)等崗位工作。

2）服務(wù)機(jī)器人

要求學(xué)生除了學(xué)習(xí)傳統(tǒng)機(jī)器人的相關(guān)理論和應(yīng)用技術(shù)外，還要掌握服務(wù)機(jī)器人的市場(chǎng)分析和研究，并提出機(jī)器人創(chuàng)新型設(shè)計(jì)理念，從而勝任服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與開發(fā)、銷售和維護(hù)等相關(guān)工作。

3）人工智能機(jī)器人

主要研究人機(jī)交互、信息識(shí)別與傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)、大數(shù)據(jù)及分析技術(shù)、AVG機(jī)器人協(xié)作技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生從事智能服務(wù)的機(jī)器人設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用等相關(guān)工作。

2 主要課程及教學(xué)內(nèi)容改革

目前，我校的機(jī)器人工程專業(yè)方向主要涉及傳統(tǒng)機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造和服務(wù)機(jī)器人兩個(gè)方向，在原有的主要課程中應(yīng)增設(shè)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》和《工程力學(xué)》。傳統(tǒng)機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造方面離不開這兩類課程，如生產(chǎn)企業(yè)使用的工業(yè)自動(dòng)機(jī)械手臂。因此，《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》能使學(xué)生熟悉和掌握機(jī)械相關(guān)的基本原理、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和常用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)，而《工程力學(xué)》可以使學(xué)生掌握靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)，有利學(xué)生學(xué)好機(jī)器人工程專業(yè)打好基礎(chǔ)，尤其是走上工作崗位從事機(jī)器人設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域非常重要。

為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)機(jī)器人工程專業(yè)，產(chǎn)生濃厚的興趣和愛好，教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)作適當(dāng)?shù)母母铮?/p>

1）在課堂上授課多采用圖文并茂以及視頻，增強(qiáng)機(jī)器人課程對(duì)學(xué)生的吸引力。

2）深度與廣度相結(jié)合，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，如：搶險(xiǎn)救災(zāi)、深海探測(cè)、醫(yī)療服務(wù)、生產(chǎn)制造、家政服務(wù)、太空、軍事等。另外，還有類人機(jī)器人，其面部細(xì)節(jié)和肢體動(dòng)作與真人高度仿真。教師要從廣度上多作講解，激發(fā)學(xué)生濃厚的興趣，開拓視野、更新思維、提升創(chuàng)新意識(shí)。

3）組織參觀學(xué)習(xí)國際工業(yè)自動(dòng)化及機(jī)器人展覽會(huì)的最新科技，以及合肥科技館展現(xiàn)的機(jī)器人相關(guān)科技，其更加直觀、形象、生動(dòng)的機(jī)器人能夠讓學(xué)生對(duì)機(jī)器人工程有深入的了解。對(duì)本專業(yè)的學(xué)習(xí)有著舉足輕重的作用。

4）教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)前個(gè)人科研相結(jié)合，基次，講解最新科技知識(shí)和學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，以開闊學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)術(shù)視野。因?yàn)?，學(xué)生使用的教材具有滯后性，教材從教師編寫到發(fā)行出版最快需要2～3年的時(shí)間，與當(dāng)前的科技水平不對(duì)稱。

3 團(tuán)隊(duì)建設(shè)――企業(yè)培訓(xùn)

機(jī)器人工程專業(yè)和傳統(tǒng)專業(yè)不同之處就是多學(xué)科交叉復(fù)合，師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面要求比較高，教師涉及專業(yè)包括通信、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、生物、材料等學(xué)科。一位普通教師很難對(duì)所有學(xué)科有深入的了解，學(xué)校應(yīng)組織機(jī)器人工程專業(yè)教師不定期的參加企業(yè)培訓(xùn)和實(shí)踐操作，有利于教師課堂教學(xué)，同時(shí)對(duì)自身也有所提高。

另外，加強(qiáng)師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)的穩(wěn)定性，中高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱比例協(xié)調(diào)。尤其是民辦高校師資團(tuán)隊(duì)建設(shè)，其穩(wěn)定性較差，不利于專業(yè)健康發(fā)展和學(xué)生學(xué)習(xí)。

4 實(shí)驗(yàn)建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生將所學(xué)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果的場(chǎng)所，是培養(yǎng)科研實(shí)踐創(chuàng)新的搖籃，使學(xué)生通過實(shí)踐創(chuàng)新對(duì)專業(yè)學(xué)科產(chǎn)生興趣和成就感，從而培養(yǎng)出創(chuàng)新型人才。因此，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)對(duì)教學(xué)工作的重要性無可替代。我校機(jī)器人工程專業(yè)主要實(shí)驗(yàn)室有機(jī)器人模擬仿真實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人操作與集成應(yīng)實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。

我們傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的功能主要為學(xué)生提供基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，將書本上的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行單一的實(shí)驗(yàn)操作。雖然在一定程度上學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力得到鍛煉，但是缺乏綜合性實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)際有機(jī)結(jié)合，以及創(chuàng)新思維和實(shí)踐操作。因此，高校建立工程性、綜合性的實(shí)驗(yàn)室是有必要的。例如：安徽三聯(lián)學(xué)院建立了服務(wù)機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)新中心，主要職能有三個(gè)：一是服務(wù)機(jī)器人關(guān)鍵共性技術(shù)及集成應(yīng)用研究；二是服務(wù)機(jī)器人工程化和成果轉(zhuǎn)化；三是服務(wù)機(jī)器人高層次人才培養(yǎng)及應(yīng)用技能培訓(xùn)。

5 校企合作――產(chǎn)學(xué)研

機(jī)器人工程專業(yè)是新型專業(yè)，也是多學(xué)科交叉復(fù)合專業(yè)，對(duì)實(shí)踐操作的要求很高。同時(shí)，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容要與當(dāng)時(shí)最新的科技水平保持一致，否則畢業(yè)后與企業(yè)的人才需求有一定的滯后性，影響學(xué)生就業(yè)工作。

為了提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力，對(duì)機(jī)器人工程專業(yè)采用校企合作的模式，可以按照“2+1+1”的模式實(shí)施人才培養(yǎng)?！?”表示前兩年在校學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí)。第二個(gè)“1”表示第三年與校企合作單位進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)習(xí)，研究機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)，讓學(xué)生掌握最新科技技能及動(dòng)手和創(chuàng)新能力，為后期實(shí)習(xí)和就業(yè)提供保障。第三個(gè)“1”表示最后一年學(xué)生可以進(jìn)入校企合作單位實(shí)習(xí)，也可以進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)相關(guān)的其他單位實(shí)習(xí)，最終完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯。

6 結(jié)束語

機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，同時(shí)需要大量的機(jī)器人工程專業(yè)人才。而機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與當(dāng)前的機(jī)器人相關(guān)人才嚴(yán)重缺乏相矛盾，迫切需要我們高校培養(yǎng)出綜合素質(zhì)較高、動(dòng)手和創(chuàng)新能力較強(qiáng)的人才。因此，我們?cè)跈C(jī)器人工程專業(yè)建設(shè)上要全方位的考慮，因材施教。

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【通聯(lián)編輯：王力】