應(yīng)用型本科高校機(jī)器人工程學(xué)院跨學(xué)科平臺(tái)的運(yùn)作模式研究

王振力

摘 ?要：新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革快速席卷全球，我國正處于新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的現(xiàn)實(shí)壓力，均要求加快新工科專業(yè)建設(shè)進(jìn)程。作為新工科建設(shè)中一項(xiàng)難度大、復(fù)雜程度高的關(guān)鍵性工作，突破新工科交叉學(xué)科專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)困境，探尋新工科交叉學(xué)科專業(yè)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展路徑顯得尤為迫切與需要。該文以哈爾濱華德學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院為基礎(chǔ)，深入研究和探索機(jī)器人工程學(xué)院專業(yè)建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)，以機(jī)器人為核心，以智能制造為背景，針對(duì)跨學(xué)科平臺(tái)的運(yùn)作模式進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科高校 ?機(jī)器人工程學(xué)院 ?新工科 ?跨學(xué)科平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G647 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）03（a）-0039-03

Research on the Operation Mode of Interdisciplinary Platform of Robotics Engineering College in Application Oriented Universities

WANG Zhenli

（School of Robotics Engineering， Harbin Huade University， Harbin， Heilongjiang Province， 150025 ?China）

Abstract：The new round of science and technology revolution and industrial reform swept the world rapidly. At the same time， China ?is in the critical period of the transformation of old and new energy. With the realistic pressure of economic restructuring and industrial transformation and upgrading， it is required to accelerate the construction of new engineering majors. As a difficult and highly complex key task in the construction of new engineering disciplines， it is particularly urgent and necessary to break through the practical dilemma of the construction of new engineering interdisciplinary specialties and to explore the sustainable development path of the new engineering interdisciplinary professional construction. Based on the school of robot engineering of Harbin Huade University， this paper deeply studies and explores the specialty construction， practical teaching platform construction and teaching staff construction of the college of robotics engineering. Taking robot as the core and intelligent manufacturing as the background， this paper studies the operation mode of interdisciplinary platform.

Key Words： Application oriented universities; School of robotics engineering; New engineering; Interdisciplinary platform

近5年，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模增速基本保持在20%以上。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才需求中，40%為應(yīng)用型人才（系統(tǒng)集成開發(fā)工程師和售前售后技術(shù)服務(wù)工程師）。目前，機(jī)器人應(yīng)用型人才培養(yǎng)存在參與方單一，參與度不夠，多方協(xié)同育人機(jī)制體制不健全的問題。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的變革前沿陣地，綜合運(yùn)用了傳感器、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和新材料等前沿技術(shù)。機(jī)器人應(yīng)用型人才培養(yǎng)涉及到控制、機(jī)械、電子信息和計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)。目前，高校一般按學(xué)科設(shè)立教學(xué)學(xué)院，學(xué)科交叉融合不夠，不能適應(yīng)機(jī)器人應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略。2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)。

哈爾濱華德學(xué)院在“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”等背景下，順應(yīng)智能制造對(duì)機(jī)器人高級(jí)應(yīng)用人才的需求，整合優(yōu)勢專業(yè)，于2017年3月成立機(jī)器人工程學(xué)院。機(jī)器人工程學(xué)院下設(shè)機(jī)器人工程系、電氣工程系和機(jī)械電子工程系，共有機(jī)器人工程、自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程和智能制造工程5個(gè)專業(yè)，涉及控制工程、電氣工程和機(jī)械工程3個(gè)學(xué)科，著力開展了跨學(xué)科專業(yè)群建設(shè)、跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)和跨學(xué)科師資隊(duì)伍建設(shè)。

1 ?跨學(xué)科機(jī)器人專業(yè)群平臺(tái)建設(shè)

機(jī)器人工程學(xué)院專業(yè)建設(shè)以機(jī)器人為特色，以智能制造為背景，建設(shè)機(jī)器人專業(yè)群，發(fā)揮機(jī)器人工程、自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程和智能制造工程各自專業(yè)特色，學(xué)科專業(yè)交叉，形成合力，最終實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科機(jī)器人專業(yè)群平臺(tái)建設(shè)。各專業(yè)主要定位與特點(diǎn)如下。

1.1 機(jī)器人工程專業(yè)

機(jī)器人工程專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)器人工程專業(yè)理論和機(jī)器人機(jī)構(gòu)、機(jī)器人控制、機(jī)器人編程等應(yīng)用知識(shí)，強(qiáng)化機(jī)器人系統(tǒng)集成的相關(guān)技能。機(jī)器人機(jī)構(gòu)類課程群包含工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)與應(yīng)用;機(jī)器人控制類課程包括控制理論與仿真、機(jī)器人傳感器技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù);機(jī)器人系統(tǒng)集成類課程包括工業(yè)機(jī)器人編程與仿真、可編程控制器原理與應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成。

1.2 自動(dòng)化專業(yè)

自動(dòng)化專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生掌握自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用微控制器技術(shù)實(shí)現(xiàn)教育、娛樂、服務(wù)機(jī)器人設(shè)計(jì)。主要包括機(jī)器人微控制器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)等課程。

1.3 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)

機(jī)械電子工程專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用機(jī)電技術(shù)從事機(jī)電一體化產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)、研究的能力，注重裝備制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試、維護(hù)、運(yùn)行及管理等。

1.4 機(jī)械電子工程專業(yè)

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、運(yùn)動(dòng)控制器等電氣設(shè)備的運(yùn)用能力，注重機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等。主要包括工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)、機(jī)器人末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)、自動(dòng)化裝配技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等課程。

1.5 智能制造工程專業(yè)

智能制造工程專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生智能裝備運(yùn)用、工業(yè)軟件應(yīng)用、工業(yè)大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等能力，包括產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與工藝仿真、數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)與仿真、產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理等應(yīng)用技術(shù)。

2 ?跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

為了保障工科人才培養(yǎng)質(zhì)量，機(jī)器人工程學(xué)院配備了優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，下設(shè)電氣工程與自動(dòng)化、機(jī)器人工程、智能制造工程這3個(gè)實(shí)踐教學(xué)中心。注重學(xué)科交叉融合，搭建機(jī)電結(jié)合、強(qiáng)弱電結(jié)合的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。各實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要定位與特點(diǎn)如下。

2.1 氣工程與自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)中心

電氣工程與自動(dòng)化實(shí)踐教學(xué)中心主要側(cè)重電類基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)，目前包含9間實(shí)驗(yàn)室，包括學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、電子與工藝實(shí)訓(xùn)室、PLC與電氣控制實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室、電氣工程與自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)室、電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。氣動(dòng)控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的顯著特點(diǎn)，包含了氣動(dòng)裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)、PLC控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)和上位機(jī)人機(jī)交互界面的軟件設(shè)計(jì)。

2.2 機(jī)器人工程實(shí)踐教學(xué)中心

機(jī)器人工程實(shí)踐教學(xué)中心主要側(cè)重機(jī)器人類專業(yè)課實(shí)踐教學(xué)，目前包含6間實(shí)驗(yàn)室，包括學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)機(jī)要器人系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室、移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、機(jī)器人仿真實(shí)驗(yàn)室、娛樂機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的顯著特點(diǎn)，包含了機(jī)器人末端執(zhí)行器的機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)和工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位編程的軟件設(shè)計(jì)。

2.3 智能制造工程實(shí)踐教學(xué)中心

智能制造工程實(shí)踐教學(xué)中心主要側(cè)重智能制造類專業(yè)課實(shí)踐教學(xué)，目前包含6間實(shí)驗(yàn)室，包括學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、智能制造裝備實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理實(shí)驗(yàn)室、智能制造自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)室。智能制造自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目具有跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)的顯著特點(diǎn)，包含了自動(dòng)化生產(chǎn)線治具卡具的機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)和智能制造生產(chǎn)管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

3 ?跨學(xué)科教師隊(duì)伍建設(shè)

機(jī)器人系統(tǒng)典型組成結(jié)構(gòu)由三大部分和6個(gè)子系統(tǒng)，三大部分包含控制部分、機(jī)械部分和傳感部分，其中控制部分由控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互子系統(tǒng)組成，機(jī)械部分由機(jī)械子系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)組成，傳感部分由感知子系統(tǒng)和機(jī)器人-環(huán)境交互子系統(tǒng)組成。機(jī)器人相關(guān)專業(yè)知識(shí)體系具有典型的交叉學(xué)科特點(diǎn)，需要建設(shè)跨學(xué)科教師隊(duì)伍才能完成機(jī)器人專業(yè)群人才培養(yǎng)工作。

跨學(xué)科教師隊(duì)伍建設(shè)是應(yīng)用型本科高校機(jī)器人專業(yè)群建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合機(jī)器人工程學(xué)院的實(shí)際情況，積極拓寬師資隊(duì)伍的來源渠道，優(yōu)化教師隊(duì)伍，實(shí)行激勵(lì)與制約相結(jié)合，健全管理機(jī)制，致力于建設(shè)跨學(xué)科的優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

3.1 跨學(xué)科選聘優(yōu)秀人才

根據(jù)智能制造與機(jī)器人工程行業(yè)背景需求，積極選聘跨學(xué)科選聘優(yōu)秀人才，加強(qiáng)人才培養(yǎng)過程中教學(xué)團(tuán)隊(duì)的交叉融合能力?，F(xiàn)在已建成包含機(jī)械、電氣、電子、控制、計(jì)算機(jī)、檢測等學(xué)術(shù)背景教師組成的跨學(xué)科教師隊(duì)伍。

3.2 加強(qiáng)多方協(xié)同共建教學(xué)團(tuán)隊(duì)

加強(qiáng)產(chǎn)教融合和校企合作，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同共建優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)機(jī)制。積極邀請(qǐng)企事業(yè)單位專家學(xué)者為教師開展專題培訓(xùn)，開拓教師學(xué)術(shù)視野，了解機(jī)器人工程多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用型人才培養(yǎng)發(fā)展趨勢。鼓勵(lì)教師到校企合作單位參觀學(xué)習(xí)，到高校和科研院所所交流訪問，強(qiáng)化教師工程實(shí)踐能力和科研能力。制定兼職教師聘任管理辦法，選聘企業(yè)和科研院所中實(shí)踐能力強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)人員和高技能人才擔(dān)任兼職教師，建立一支優(yōu)秀的企業(yè)、科研院所兼職教師隊(duì)伍。

4 ?結(jié)語

在新工科背景下，在人才培養(yǎng)和教學(xué)實(shí)踐中，探索自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化和機(jī)械電子工程專業(yè)如何適應(yīng)新工科要求，研究智能制造工程和機(jī)器人工程專業(yè)如何適應(yīng)新工科的要求，如何適應(yīng)產(chǎn)業(yè)多應(yīng)用型人才的需求，如何適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化學(xué)院建設(shè)要求，克服老專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的束縛，突破學(xué)科等界限，主動(dòng)適應(yīng)新工科要求，向新工科轉(zhuǎn)型，建設(shè)適應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求的轉(zhuǎn)型專業(yè)。以智能制造產(chǎn)業(yè)需求為背景，以機(jī)器人類專業(yè)群為切入點(diǎn)，應(yīng)用型本科高校機(jī)器人工程學(xué)院跨學(xué)科平臺(tái)的運(yùn)作模式，在人才培養(yǎng)方案、教師培訓(xùn)和實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè)過程中，提高新工科建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。通過該校機(jī)器人工程專業(yè)群3年的實(shí)踐，該文所列跨學(xué)科平臺(tái)的運(yùn)作模式取得了較好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 殷紅春，閆小麗.美國研究型大學(xué)跨學(xué)科研究平臺(tái)的構(gòu)建機(jī)制——基于項(xiàng)目導(dǎo)向型組織理論[J].中國高校科技，2020（6）：49-53.

[2] 王國江.上海師范大學(xué)跨學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)——空間經(jīng)濟(jì)與全球城市工作坊[J].學(xué)習(xí)與探索，2020（6）：193.

[3] 李靜.探究高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的跨學(xué)科平臺(tái)運(yùn)行機(jī)制[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（33）：140.

[4] 程飛亞，張惠.世界一流大學(xué)跨學(xué)科研究平臺(tái)構(gòu)建模式研究——以清華大學(xué)為例[J].北京教育（高教），2020（1）：66-70.

[5] 李玉芳，趙萬忠，王春燕，等.基于先進(jìn)汽車技術(shù)平臺(tái)的創(chuàng)新型研究生跨學(xué)科培養(yǎng)探討[J].科技資訊，2020，18（11）：130，132.

[6] 張倩.大學(xué)跨學(xué)科組織運(yùn)行機(jī)制研究[D].華南理工大學(xué)，2019.

[7] 李鑫.新工科交叉學(xué)科專業(yè)建設(shè)研究[D].武漢理工大學(xué)，2019.