新工科背景下機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)模式初探

熊根良 萬(wàn)偉民 張華 李玉龍

摘要：在新工科背景下，從地方綜合性“211”高校對(duì)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和需求出發(fā)，提出了以機(jī)器人大賽為基礎(chǔ)、以“機(jī)器人特色班”為組織形式、以“卓越工程師計(jì)劃”為參考、以校企聯(lián)合培養(yǎng)為主線，形成集競(jìng)賽、科研訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、企業(yè)實(shí)踐、理工醫(yī)多學(xué)科交叉融合的機(jī)器人本科生培養(yǎng)模式，并搭建與之相適應(yīng)的機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐平臺(tái)。為機(jī)器人以及其他工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行有益的探索。

關(guān)鍵詞：新工科；制造2025；機(jī)器人特色班；培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）31-0132-05

一、引言

在國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，“中國(guó)制造2025”被提出。工業(yè)機(jī)器人是重構(gòu)制造業(yè)戰(zhàn)略格局的切入點(diǎn)，是打造智能制造裝備平臺(tái)的必經(jīng)之路，是先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備，是“中國(guó)制造2025”的核心內(nèi)容。工業(yè)機(jī)器人代表智能制造業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，是新興產(chǎn)業(yè)方向，對(duì)我國(guó)工業(yè)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展起著重要作用。

2017年2月14日，教育部、人力資源和社會(huì)保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》），在《指南》中，最引人注目的是其列出的制造業(yè)十大重點(diǎn)領(lǐng)域人才需求預(yù)測(cè)[1]。在這份預(yù)測(cè)中，高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人領(lǐng)域位居制造業(yè)十大重點(diǎn)領(lǐng)域第3位，僅次于信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和電力裝備產(chǎn)業(yè)。

《指南》的印發(fā)，一時(shí)間引起了社會(huì)各界對(duì)于工科教育的廣泛關(guān)注，“新工科”概念即被提出[2]。2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi)了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，與會(huì)高校對(duì)新時(shí)期工程人才培養(yǎng)進(jìn)行了熱烈討論，共同探討了新工科的內(nèi)涵特征、新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑選擇，簡(jiǎn)稱“復(fù)旦共識(shí)”[3]。2017年4月8日，教育部又在天津大學(xué)召開(kāi)新工科建設(shè)研討會(huì)，60余所高校共商新工科建設(shè)的愿景與行動(dòng)。簡(jiǎn)稱“天大行動(dòng)”[4]。2017年6月9日，新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會(huì)議在北京會(huì)議中心召開(kāi)。簡(jiǎn)稱“北京指南”[4]。

從“復(fù)旦共識(shí)”到“天大行動(dòng)”、再到“北京指南”，新工科建設(shè)“三部曲”起承轉(zhuǎn)合，激起廣泛關(guān)注和共鳴[5]。

二、新工科背景下機(jī)器人及機(jī)器人專業(yè)人才需求分析

（一）機(jī)器人需求現(xiàn)狀

在當(dāng)今產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷深入、人口紅利逐步減弱的背景下，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，“機(jī)器換人”在逐漸變成工業(yè)制造的一種趨勢(shì)，成了工業(yè)進(jìn)化中“時(shí)尚”的代名詞。最新的國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)數(shù)據(jù)顯示：2016年全球工業(yè)機(jī)器人銷量約29萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)14%，其中中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量9萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)31%。2016年底中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布的《2016年上半年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示：2016年上半年國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)累計(jì)銷售19257臺(tái)機(jī)器人，較上年增長(zhǎng)37.7%，增速比上年同期加快10.2%，實(shí)際銷量比上年增長(zhǎng)70.8%。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)位居世界第一，未來(lái)十年，預(yù)計(jì)中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)還將至少保持30%以上的高速增長(zhǎng)。

中國(guó)已經(jīng)成為工程機(jī)械制造大國(guó)，但與歐美、日韓等國(guó)家仍然有較大差距，接下來(lái)必然要向高技術(shù)含量和高附加值的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型，向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，這需要更加精密的加工與制造手段，工業(yè)機(jī)器人代替人工將成為發(fā)展趨勢(shì)。

中國(guó)社科院發(fā)布的《2014中國(guó)社會(huì)藍(lán)皮書(shū)》稱，未來(lái)10年我國(guó)面臨人口老齡化轉(zhuǎn)型。相比人力成本，近年來(lái)機(jī)器人的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)日益凸顯。與此同時(shí)，機(jī)器人還能夠在惡劣、危險(xiǎn)以及重復(fù)等特殊、不宜于人工作的環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，具有人工勞動(dòng)力所不具備的優(yōu)勢(shì)。在這種背景下，機(jī)器人行業(yè)的從業(yè)者也必將成為企業(yè)爭(zhēng)奪的重點(diǎn)。

（二）機(jī)器人專業(yè)人才需求分析

根據(jù)《指南》，到2020年，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、電力裝備、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、新材料將成為人才缺口最大的幾個(gè)專業(yè)，其中高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人專業(yè)人才缺口將會(huì)達(dá)到300萬(wàn)人。到2025年，高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人專業(yè)人才缺口將達(dá)到450萬(wàn)人。

此外，對(duì)于機(jī)器人企業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)器人專業(yè)人才的需求也是多層次的。而如果根據(jù)職能劃分，一般的機(jī)器人企業(yè)內(nèi)部的技師級(jí)員工，大概可以分為四個(gè)工種：工程師助手、機(jī)器人生產(chǎn)線的試產(chǎn)員與操作員、機(jī)器人總裝與調(diào)試員、機(jī)器人保養(yǎng)與維護(hù)員。這種因技術(shù)水平差異而形成的崗位層次分級(jí)，不僅已在部分大企業(yè)內(nèi)部逐步凸顯，更預(yù)示著一個(gè)新機(jī)器人技工群體的崛起。事實(shí)上，機(jī)器人技工的層次分野早已在部分應(yīng)用技術(shù)較為成熟的企業(yè)內(nèi)部形成。

為了滿足企業(yè)對(duì)機(jī)器人技工的需求，不少高職院校抓住這一契機(jī)開(kāi)設(shè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)。2010年，常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開(kāi)設(shè)了一個(gè)新專業(yè)——工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，成為首家開(kāi)設(shè)這一專業(yè)的職業(yè)院校。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年，全國(guó)有9家職業(yè)院校以工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用這一專業(yè)進(jìn)行獨(dú)立招生，120多家職業(yè)院校開(kāi)設(shè)了與機(jī)器人相關(guān)的專業(yè)方向。

據(jù)此，中職或高職學(xué)校機(jī)器人相關(guān)專業(yè)學(xué)生在經(jīng)過(guò)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)培訓(xùn)后成了制造企業(yè)的“香餑餑”。中國(guó)制造2025，要落到實(shí)處并產(chǎn)生效果，關(guān)鍵還在于人才。中國(guó)制造不僅需要大批技能高超的技工隊(duì)伍，更需要科技領(lǐng)軍型人才。由此，在制造2025的背景下，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)不斷深入、人口紅利日益減弱的情形下，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，在本科生中開(kāi)展機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)是迫切需要的，也是新工科教育面臨的挑戰(zhàn)。

三、機(jī)器人本科專業(yè)開(kāi)設(shè)現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)存在問(wèn)題分析

（一）高校機(jī)器人本科專業(yè)開(kāi)設(shè)現(xiàn)狀

近年來(lái)，許多高校都開(kāi)設(shè)了與機(jī)器人相關(guān)的專業(yè)和課程，教學(xué)底蘊(yùn)和師資力量也各不相同[6]。但真正作為一個(gè)系統(tǒng)的本科專業(yè)，直到2016年9月，東南大學(xué)才開(kāi)設(shè)全國(guó)首個(gè)機(jī)器人本科專業(yè)，招生30人，而且課程與自動(dòng)化專業(yè)沒(méi)有任何區(qū)別，兩年后（即2018年）根據(jù)志愿及學(xué)業(yè)狀況進(jìn)行專業(yè)分流。在2018年第六屆中國(guó)機(jī)器人教育行業(yè)高峰論壇上北京大學(xué)指出將設(shè)立機(jī)器人工程本科專業(yè)。相對(duì)于開(kāi)設(shè)機(jī)器人本科專業(yè)來(lái)說(shuō)，成立機(jī)器人學(xué)院的高校倒是為數(shù)不少。例如，2015年10月由東莞松山湖國(guó)際機(jī)器人研究院、廣東工業(yè)大學(xué)、東莞理工學(xué)院和香港科技大學(xué)機(jī)器人研究所等四方合作共建的機(jī)器人學(xué)院成立。2015年10月，東北大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司簽約合作組建國(guó)內(nèi)“985”高校首個(gè)機(jī)器人科學(xué)與工程學(xué)院。2016年4月26日，湖南大學(xué)機(jī)器人學(xué)院成立，學(xué)院由湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院、湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院、湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院、湖南大學(xué)設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院等學(xué)科通過(guò)融合、滲透組成。2016年5月19日，北京聯(lián)合大學(xué)成立機(jī)器人學(xué)院，該學(xué)院是全國(guó)首個(gè)機(jī)器人專業(yè)的全日制本科二級(jí)學(xué)院。

除此之外，電子科技大學(xué)創(chuàng)造性地提出集機(jī)器人競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)于一體的機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)方案，并搭建與之適應(yīng)的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，在人才培養(yǎng)方面取得了豐碩的成果[7]。

綜上所述，雖然許多高校都開(kāi)設(shè)了機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的課程或者專業(yè)（如機(jī)器人學(xué)，自動(dòng)化專業(yè)等），但還未形成系統(tǒng)、全面的機(jī)器人工程專業(yè)培養(yǎng)方案和大綱[8-12]。因此，開(kāi)展機(jī)器人工程專業(yè)本科生培養(yǎng)，培養(yǎng)機(jī)器人工程專業(yè)人才，更好地為中國(guó)制造2025服務(wù)，成為本科院校迫切希望解決的問(wèn)題。

（二）機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題

目前，我國(guó)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問(wèn)題如下。

1.機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)缺失。國(guó)內(nèi)重點(diǎn)高校和科研院所主要培養(yǎng)機(jī)器人專業(yè)研究型人才（碩士、博士），如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等“985”高校和研究所都有相應(yīng)的機(jī)器人研究所、實(shí)驗(yàn)室，卻均沒(méi)有開(kāi)設(shè)機(jī)器人本科相關(guān)專業(yè)。而不少職業(yè)類院校開(kāi)設(shè)了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用專業(yè)培養(yǎng)機(jī)器人專業(yè)人才，但這類院校培養(yǎng)的人才一般定位于工業(yè)機(jī)器人的簡(jiǎn)單維護(hù)和操作。由此可見(jiàn)，在整個(gè)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中缺少了本科專業(yè)人才培養(yǎng)這一重要環(huán)節(jié)。

2.理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。國(guó)內(nèi)工科院校中雖然許多課程都涉及機(jī)器人專業(yè)知識(shí)，但大多只進(jìn)行基礎(chǔ)理論教學(xué)，沒(méi)有與之相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)。例如《機(jī)器人技術(shù)》是一門實(shí)踐性要求強(qiáng)于理論性教學(xué)的課程，但很多學(xué)校在進(jìn)行本課程教學(xué)時(shí)，教學(xué)內(nèi)容主要是講授機(jī)器人的基本理論知識(shí)，如坐標(biāo)變換、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的分析計(jì)算、軌跡規(guī)劃、控制等，內(nèi)容抽象難懂。而相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)很難開(kāi)展，即使有的學(xué)校有教學(xué)用機(jī)器人，由于各種原因，學(xué)生只能了解機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和觀看演示性實(shí)驗(yàn)，而不能全面認(rèn)識(shí)機(jī)器人系統(tǒng)，更難實(shí)現(xiàn)獨(dú)立操作。因此，在新工科背景下，需要將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.課程安排不合理，實(shí)踐類課程仍顯薄弱。目前，大部分專業(yè)的培養(yǎng)方案課程安排都是按部就班式的，大一、大二學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理、英語(yǔ)等基礎(chǔ)課，大三、大四學(xué)習(xí)專業(yè)課。這導(dǎo)致很多學(xué)生在大學(xué)的前兩年僅知道自己的專業(yè)名稱，卻不知道自己的專業(yè)將來(lái)能干什么和需要具備哪些專業(yè)知識(shí)。到大三、大四開(kāi)始接觸專業(yè)課程時(shí)，有些學(xué)生開(kāi)始考慮考研、出國(guó)留學(xué)或者找工作，導(dǎo)致學(xué)生專業(yè)知識(shí)掌握不扎實(shí)。此外，就整個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)方案來(lái)看，特別是工科專業(yè)實(shí)踐類課程顯得較為薄弱，主要的實(shí)踐類課程分為認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)部分、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，這樣的實(shí)踐安排導(dǎo)致課程之間的知識(shí)是零碎割裂的，學(xué)生在上課階段可能對(duì)知識(shí)點(diǎn)還比較熟悉，但在遇到需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析、解決問(wèn)題時(shí)就不知所措。因此，合理安排理論課程教學(xué)，增加實(shí)踐類課程也是人才培養(yǎng)方案中需要改進(jìn)和完善的。

四、機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案探討

南昌大學(xué)作為地方性“211”本科院校在機(jī)器人教育方面起步較早，于2002年2月成立了以潘際鑾院士為學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、張華教授為實(shí)驗(yàn)室主任的江西省機(jī)器人與焊接自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究方向是機(jī)器人技術(shù)與焊接自動(dòng)化裝備，已形成以機(jī)器人技術(shù)為主、多學(xué)科交叉、多層次人才培養(yǎng)與科研基地。并且于2005年創(chuàng)立了南昌大學(xué)機(jī)器人隊(duì)，作為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，以每年的亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽、中國(guó)教育機(jī)器人大賽等學(xué)科競(jìng)賽為主導(dǎo)，借以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，鍛煉其實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)科專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的能力，并在往屆的中國(guó)教育機(jī)器人大賽和全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽中取得特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)等優(yōu)良成績(jī)。經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，南昌大學(xué)機(jī)器人隊(duì)已經(jīng)培養(yǎng)了600多名本科學(xué)生，其中大部分考取了碩士研究生乃至博士研究生，不少學(xué)生成了企業(yè)中的技術(shù)骨干。

在“新工科”和“中國(guó)制造2025”背景下，以及南昌大學(xué)10多年的機(jī)器人實(shí)踐教育經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，作為地方性“211”本科院校，馬上成立機(jī)器人學(xué)院或設(shè)置機(jī)器人本科專業(yè)可能存在困難。但基于現(xiàn)有基礎(chǔ)，本文提出以機(jī)器人大賽為基礎(chǔ)、以“機(jī)器人特色班”為組織形式、以“卓越工程師計(jì)劃”為參考、以校企聯(lián)合培養(yǎng)為主線，形成集競(jìng)賽、科研訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、企業(yè)實(shí)踐、理工醫(yī)多學(xué)科交叉融合的機(jī)器人本科生培養(yǎng)模式（圖1所示）。可以為將來(lái)設(shè)立學(xué)院或?qū)I(yè)打下基礎(chǔ)，為地方制造業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求服務(wù)，完全符合“新工科”對(duì)工程人才培養(yǎng)的要求，也是地方“211”高校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)盡的責(zé)任。

南昌大學(xué)機(jī)器人特色班人才培養(yǎng)目標(biāo)是發(fā)揮地方“211”綜合性大學(xué)優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)工程師型、科學(xué)研究型和復(fù)合型等多類型、多層次機(jī)器人應(yīng)用、研究和管理的高質(zhì)量人才。方案實(shí)施主要遵循以下幾點(diǎn)。

1.機(jī)器人特色班學(xué)生選拔。每年大一上學(xué)期，在新生中宣傳機(jī)器人特色班的培養(yǎng)方案以及選拔標(biāo)準(zhǔn)；下學(xué)期從機(jī)電工程學(xué)院、信工工程學(xué)院、理學(xué)院、醫(yī)學(xué)院中選拔60人左右作為機(jī)器人特色班學(xué)生。該特色班為虛擬行政班，學(xué)生學(xué)籍歸屬招生時(shí)學(xué)院與專業(yè)，需要學(xué)習(xí)自己原屬專業(yè)必修課，除此之外，還必須選修機(jī)器人特色班培養(yǎng)方案課程達(dá)到一定學(xué)分，特別是實(shí)踐類課程。

2.總學(xué)分遵循學(xué)校的原則。充分在各學(xué)院培養(yǎng)方案中選擇課程，但選修時(shí)間可以變；各課程的學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)維持不變，但針對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容，修改教學(xué)大綱，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求。部分課程學(xué)分在教務(wù)處的協(xié)同下實(shí)現(xiàn)不同學(xué)院之間互認(rèn)。

3.部分通識(shí)課選修時(shí)間按照“應(yīng)用和需要”原則適當(dāng)前移或后移。面向科學(xué)研究或工程師不同學(xué)生，部分課程分為必修課和選修課。

4.增加學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)分。并綜合機(jī)電、信工、理學(xué)院和醫(yī)學(xué)院的課程，分為若干模塊，供不同學(xué)生選擇。

5.增加專業(yè)課程學(xué)分。部分專業(yè)課程選修時(shí)間適當(dāng)前移，并綜合機(jī)電、信工、理學(xué)院和醫(yī)學(xué)院的課程，分為若干模塊，供不同學(xué)生選擇。

6.大量減少選修課。但整理各學(xué)院選修課程清單，建議學(xué)生選擇旁聽(tīng)。

7.整理部分學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)課實(shí)驗(yàn)課程，供有意愿參加機(jī)器人特色班的大一學(xué)生課外實(shí)踐，為選拔學(xué)生做準(zhǔn)備。

8.整理各類競(jìng)賽項(xiàng)目，作為機(jī)器人特色班實(shí)踐類課程的一部分，根據(jù)難易程度，供大一到大四學(xué)生選擇，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式實(shí)踐培養(yǎng)模式。

9.要求機(jī)器人特色班學(xué)生，從大二開(kāi)始申請(qǐng)科研訓(xùn)練和創(chuàng)新項(xiàng)目。

10.校企聯(lián)合培養(yǎng)，參照“卓越工程師計(jì)劃”培養(yǎng)方案，機(jī)器人特色班學(xué)生需要到與學(xué)校合作的知名機(jī)器人企業(yè)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)一年。

經(jīng)過(guò)上述培養(yǎng)方案中理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)與鍛煉，使機(jī)器人特色班的學(xué)生的機(jī)器人理論知識(shí)得到系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，實(shí)踐動(dòng)手能力、科研能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到全面的訓(xùn)練和提升。

五、機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)，除了上述完備可行的培養(yǎng)方案外，還需要搭建與機(jī)器人特色班培養(yǎng)方案和目標(biāo)相應(yīng)的實(shí)踐平臺(tái)。實(shí)踐平臺(tái)首先依托學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研平臺(tái)、江西省機(jī)器人與焊接自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、南昌大學(xué)機(jī)器人隊(duì)、與學(xué)校合作的知名機(jī)器人企業(yè)。其次根據(jù)培養(yǎng)方案課程需要，構(gòu)建課程體系、課程群實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以機(jī)器人技術(shù)為核心，構(gòu)建起機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制、軌跡規(guī)劃、視覺(jué)、人機(jī)交互、醫(yī)工結(jié)合、機(jī)器人應(yīng)用等綜合性科研與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

1.機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。以大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽為載體，建立了南昌大學(xué)“大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新基地”、三維CAD協(xié)會(huì)、ME科創(chuàng)小組、ME創(chuàng)客協(xié)會(huì)等，并與海爾創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室合作。依托這些平臺(tái)，將機(jī)器人特色班學(xué)生分成幾個(gè)小組，根據(jù)老師給出的主題，進(jìn)行資料的查找、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的確定、三維模型建立與仿真分析、創(chuàng)意說(shuō)明與評(píng)比，極大地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。

2.機(jī)器人競(jìng)賽實(shí)踐平臺(tái)。以南昌大學(xué)機(jī)器人隊(duì)為依托，機(jī)器人隊(duì)從2005年創(chuàng)立至今，已購(gòu)置和制作了各種機(jī)器人平臺(tái)。如移動(dòng)機(jī)器人、滅火機(jī)器人、物流機(jī)器人、巡線機(jī)器人、救援機(jī)器人、教育機(jī)器人等。依托這些現(xiàn)有機(jī)器人平臺(tái)，依據(jù)競(jìng)賽規(guī)則，以小組的形式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行學(xué)習(xí)與調(diào)試，讓學(xué)生在組裝、調(diào)試、控制、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等得到訓(xùn)練。

3.機(jī)器人控制、軌跡規(guī)劃、視覺(jué)實(shí)踐平臺(tái)。該部分主要依托江西省機(jī)器人與焊接自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室多種工業(yè)焊接機(jī)器人、爬壁焊接機(jī)器人、水下焊接機(jī)器人等。此實(shí)驗(yàn)室可以完成機(jī)器人課程實(shí)驗(yàn)，如機(jī)器人控制、軌跡規(guī)劃。也可以以課題的形式開(kāi)展研究，如基于視覺(jué)的機(jī)器人焊縫跟蹤等。讓學(xué)生在機(jī)器人控制、軌跡規(guī)劃、圖像處理、視覺(jué)、傳感器技術(shù)等方面得到綜合訓(xùn)練。

4.人—機(jī)器人交互與醫(yī)工結(jié)合實(shí)踐平臺(tái)。該部分由仿人形機(jī)器人、智能輪椅、護(hù)理機(jī)器人、虛擬手術(shù)平臺(tái)等組成。仿人機(jī)器人具有四肢、頭、眼等物理特征，還能模仿人類的視覺(jué)、觸覺(jué)、語(yǔ)言，甚至情感等功能。利用此平臺(tái)，學(xué)生可以完成人—機(jī)器人交互，如基于深度學(xué)習(xí)和人工智能知識(shí)進(jìn)行自然語(yǔ)言交流；基于視覺(jué)可以進(jìn)行人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別等。使學(xué)生在控制理論、視覺(jué)、傳感器、深度學(xué)習(xí)、人工智能、模式識(shí)別等方面得到充分訓(xùn)練。而智能輪椅、護(hù)理機(jī)器人和虛擬手術(shù)平臺(tái)能承載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、直流電機(jī)控制、視覺(jué)傳感導(dǎo)航、超聲傳感避障、語(yǔ)音交互控制、嵌入式程序設(shè)計(jì)（匯編、C語(yǔ)言）、肌電/腦電控制、生理信息監(jiān)測(cè)監(jiān)控等功能，是很好的醫(yī)工結(jié)合典范。該部分能很好地將機(jī)電學(xué)院、信工學(xué)院、理學(xué)院和醫(yī)學(xué)院各專業(yè)知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，讓學(xué)生體會(huì)到機(jī)器人是多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物。

5.機(jī)器人應(yīng)用實(shí)踐平臺(tái)。該部分主要是智能制造平臺(tái)，由智能化裝配拆卸生產(chǎn)系統(tǒng)和智能化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)組成。智能化裝配拆卸生產(chǎn)系統(tǒng)是由工業(yè)機(jī)器人，配套智能機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，通過(guò)手眼協(xié)調(diào)工作，完成工件在托盤上的拆卸和裝配。在入口處的AGV對(duì)接料架上，機(jī)器人識(shí)別七巧板物料的各形狀、尺寸、顏色及位置，通過(guò)機(jī)器人吸盤，將七巧板進(jìn)行有序高速的拆卸并將物料依次搬運(yùn)至皮帶輸送線。待七巧板物料被輸送至裝配工位時(shí)，帶有CCD的機(jī)械手依次識(shí)別七巧板物料的尺寸、顏色及位置信息等，通過(guò)吸盤裝置吸取物料裝配至合適的位置。該部分使學(xué)生在人機(jī)協(xié)作、視覺(jué)、機(jī)器人應(yīng)用等方面得到訓(xùn)練。

6.校企聯(lián)合培養(yǎng)平臺(tái)。學(xué)院組織老師，對(duì)知名機(jī)器人企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，建立合作關(guān)系，這些企業(yè)如廣州數(shù)控、哈工大機(jī)器人集團(tuán)、深圳歐鵬、深圳全童等，可以為學(xué)生在校企聯(lián)合培養(yǎng)中提供很好的平臺(tái)和機(jī)會(huì)，學(xué)生在企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成企業(yè)布置的任務(wù)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等，從項(xiàng)目立項(xiàng)、技術(shù)方案確定、硬件平臺(tái)搭建、項(xiàng)目組織實(shí)施等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)綜合訓(xùn)練，并為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定基礎(chǔ)。

在上述培養(yǎng)方案和實(shí)踐平臺(tái)的基礎(chǔ)上，以大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+競(jìng)賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯、Robocup、Robocon機(jī)器人競(jìng)賽、校企聯(lián)合等漸進(jìn)式的機(jī)器人專業(yè)知識(shí)培養(yǎng)體系，突出以“競(jìng)賽、科研訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、企業(yè)實(shí)踐、理工醫(yī)多學(xué)科交叉融合”的機(jī)器人本科專業(yè)人才培養(yǎng)模式。為學(xué)生日后的工作學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的機(jī)器人技術(shù)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐能力。

六、結(jié)束語(yǔ)

在新工科和“中國(guó)制造2025”背景下，機(jī)器人是智能制造的重要基石，機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展為中國(guó)高端智能制造業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇，而智能制造也給中國(guó)工科教育帶來(lái)新的動(dòng)力和更多挑戰(zhàn)。因此，作為地方綜合性“211”高校，將以此為契機(jī)，探索以“機(jī)器人特色班”為形式的本科機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式，為地方性高校工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式進(jìn)行有益的實(shí)踐探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊秀娣.“新工科”方向下的熱門專業(yè)大類展望[R].文匯報(bào)，2017年/6月/16日/第006版.

[2]吳愛(ài)華，侯永峰，楊秋波，郝杰.加快發(fā)展和建設(shè)新工科 主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育，2017，（1）：1-8.

[3]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育，2017，（3）：1-6.

[4]陸國(guó)棟，李拓宇.新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育，2017，（3）：20-26.

[5]陳慧，陳敏.關(guān)于綜合性大學(xué)培養(yǎng)新工科人才的思考與探索[J].高等工程教育，2017，（2）：19-23.

[6]駱德淵，何莉萍.構(gòu)建機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班創(chuàng)新平臺(tái)校企聯(lián)合培養(yǎng)行業(yè)拔尖創(chuàng)新人才[J].實(shí)驗(yàn)研究與探索，2017，36（1）：204-206.

[7]王志良，劉遙峰，解侖.基于智能交互機(jī)器人平臺(tái)的教學(xué)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2009：74-77.

[8]王迎暉.工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與研究[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2017：48-49.

[9]王鑫，李楠.基于卓越工程的機(jī)器人創(chuàng)新性教學(xué)實(shí)踐研究[J].職業(yè)技術(shù)，2017，16（2）：20-21.

[10]葉仁虎.普通本科院校工業(yè)機(jī)器人專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，（16）：145-146.

[11]洪亮，梁治國(guó).抓住機(jī)器人大賽的有利契機(jī)探索增強(qiáng)工科教育實(shí)踐環(huán)節(jié)的新方法[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2004：1-2.

[12]肖靜，余穎，張道海等.立足機(jī)器人競(jìng)賽促進(jìn)創(chuàng)新訓(xùn)練與實(shí)踐教學(xué)改革[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2013，32（2）：189-192.