機(jī)器人工程復(fù)合型人才培養(yǎng)模式的探討

羅斐?雷先華?朱勝初?易苗苗

摘 要：在大力發(fā)展智能制造的背景下，為迎接未來機(jī)器人行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。機(jī)器人工程作為核心專業(yè)，如何培養(yǎng)符合企業(yè)需求的高素質(zhì)專業(yè)性人才，如何提高學(xué)生對機(jī)器人工程的探索與研究的興趣，進(jìn)而使研究者對機(jī)器人工程的學(xué)習(xí)作為終身學(xué)習(xí)的一個課題。本文主要探討機(jī)器人工程專業(yè)才培養(yǎng)方案、優(yōu)化教師團(tuán)隊以及課程體系改良、產(chǎn)教互助三個方面，為高校培養(yǎng)機(jī)器人工程復(fù)合型人才提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人工程 復(fù)合型人才 培養(yǎng)模式 產(chǎn)教互助

Discussion on the cultivation mode of compound talents in robot engineering

Luo Fei Lei Xianhua Zhu Shengchu Yi Miaomiao

Abstract：In the context of vigorously developing intelligent manufacturing， in order to meet the future opportunities and challenges of the robot industry. As the core major of robot engineering， how to cultivate high-quality professional talents in line with the needs of enterprises， how to improve students' interest in the exploration and research of robot engineering， so as to make the study of robot engineering as a lifelong learning topic for researchers.This paper mainly discusses three aspects： the training scheme of robot engineering major， the optimization of teacher team， the improvement of course system， and the mutual assistance between production and education， so as to provide a basis for the cultivation of complex robot engineering talents in universities.

Key words：Robot engineering， Compound talents， Training mode， Support production and education

1 前言

根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》中提到在國民經(jīng)濟(jì)中制造業(yè)占據(jù)重要地位，智能制造的戰(zhàn)略計劃在國家的發(fā)展戰(zhàn)略里也是至關(guān)重要的[1-3]。政府部門對相關(guān)智能化的制造業(yè)相當(dāng)重視，但是在前途光明的智能化制造產(chǎn)業(yè)中，行業(yè)發(fā)展速度相對較慢，國內(nèi)的教育起步時間晚于國外，例如國外在時間線上：MIT Computer Science & Artificial Intelligence Lab （CSAIL），麻省理工學(xué)院人工智能實驗室創(chuàng)辦于1959年，和創(chuàng)建于1963年的計算機(jī)實驗室在2003年正式合并。Robotics Academy，美國卡耐基梅隆大學(xué)是世界上第一所專門開設(shè)機(jī)器人系的大學(xué)，機(jī)器人學(xué)院隸屬于卡耐基梅隆大學(xué)，前身是成立于1979年的機(jī)器人研究所。研究方向：自動駕駛、月球探測步行機(jī)器人等方面。國內(nèi)在時間線上：2016年，東南大學(xué)成立機(jī)器人工程專業(yè);清華大學(xué)人工智能研究院成立于2018年6月28日，主要研究方向有人工智能理論基礎(chǔ)、腦科學(xué)啟發(fā)人工智能理論、統(tǒng)計學(xué)交叉人工智能理論、人工智能創(chuàng)新應(yīng)用等。南京大學(xué)LAMDA 實驗室在2019年7月25日成立，主要的研究方向有集成學(xué)習(xí)、人臉識別、降維與特征選擇等;由于國內(nèi)行業(yè)專業(yè)人才需求量大，但專業(yè)人才較少，在保證質(zhì)量的情況下如何做到增加專業(yè)人才的數(shù)量，需要分析當(dāng)前行業(yè)形勢以及企業(yè)需求，以機(jī)器人行業(yè)和市場的需要為導(dǎo)向，進(jìn)而完善人才培養(yǎng)方案;同時優(yōu)化教師團(tuán)隊以及課程體系完善，是為了更好的使理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，在實踐中更好的理解理論課程的意義，實現(xiàn)課程質(zhì)量的高效化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣;產(chǎn)教互助是進(jìn)一步幫助以培養(yǎng)出高素質(zhì)復(fù)合型人才為目標(biāo)的實現(xiàn)，學(xué)校可以更好的了解什么樣的人才更適合企業(yè)，企業(yè)可以減少人才培養(yǎng)周期等。

2 完善人才培養(yǎng)方案

由于機(jī)器人工程在國內(nèi)的發(fā)展時間較短，國內(nèi)最早是在2016年東南大學(xué)成立機(jī)器人工程專業(yè)，隨后各大雙一流大學(xué)相繼開設(shè)。但是在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的時代，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的迭代更新速度太快，導(dǎo)致很多大學(xué)對于機(jī)器人工程專業(yè)的定義也存在一定的模糊。廣義上，機(jī)器人工程主要涵蓋的學(xué)科有機(jī)械、電子、計算機(jī)、自動控制等，由此可見機(jī)器人工程是多學(xué)科交叉的專業(yè)，設(shè)置的知識面廣而深。就目前的情況而言，部分高校對于人才培養(yǎng)的方案也只是各個專業(yè)課程都有涉及但是探究的深度不夠。例如，以某高校為例，機(jī)器人工程專業(yè)隸屬于機(jī)電學(xué)院，主要以通識課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課、課程實踐這四個模塊為主[4]。通識課程與專業(yè)課程的安排各高校大致相同。在理論上，為了使機(jī)器人能夠流暢的運(yùn)動，還增加了相關(guān)的專業(yè)選修課如：機(jī)器人感知技術(shù)、機(jī)器人運(yùn)動控制、模式識別與機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS原理與應(yīng)用等;為了更好的將理論聯(lián)系實際，把理論課程所學(xué)知識運(yùn)用于實際生活中。在課程實踐課中，不僅有機(jī)械零件測繪、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計等，還有競賽機(jī)器人綜合實訓(xùn)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)綜合實訓(xùn)、社會實踐等課外實踐來夯實學(xué)生對理論知識的理解以及增強(qiáng)學(xué)生的動手能力。此方案的目的是為了把當(dāng)代大學(xué)生培養(yǎng)成一個具有愛國主義精神、有良好道德、有高尚的情操、視野寬闊，基礎(chǔ)理論實、專業(yè)技術(shù)精、實踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)專業(yè)的復(fù)合型人才人才。

3 優(yōu)化教師團(tuán)隊以及課程體系

由于機(jī)器人工程專業(yè)是一個新興專業(yè)，對于教師的分配和課程的設(shè)置還是處于一個摸石頭過河的狀態(tài)。目前的教師團(tuán)隊組成現(xiàn)態(tài)是由機(jī)械工程學(xué)院、電氣學(xué)院、計算機(jī)學(xué)院、自動控學(xué)院等學(xué)院的老師進(jìn)行跨學(xué)院授課，每個專業(yè)課程都是有深度教學(xué)但是課程之間的關(guān)系并不能很好的銜接?！半p導(dǎo)師模塊制”可以有效的解決這一難題。

“雙導(dǎo)師模塊制”是由學(xué)院教師進(jìn)行理論課程教學(xué)，企業(yè)的高級工程師進(jìn)行實踐課程教學(xué)，且每一位教師配備一位助教，助教輔助教師完成課堂上的教學(xué)任務(wù)。這樣可以在教學(xué)過程中，讓學(xué)生切身的體會這個行業(yè)目前的發(fā)展態(tài)勢和前景，知到自己今后應(yīng)該成為一個什么樣的人，往哪一方面發(fā)展[5-6]。同時，也可以切實將企業(yè)對人才的要求與學(xué)院的人才培養(yǎng)方案相結(jié)合，實現(xiàn)學(xué)院與企業(yè)合作共贏。在教學(xué)過程中，以項目為導(dǎo)向，將課程模塊化，學(xué)生對課程愛好作為驅(qū)動，堅持重理論、強(qiáng)實踐、有創(chuàng)新。以六自由度機(jī)器人流水線搬運(yùn)作業(yè)為例[7]，課程的項目、授課知識點和范圍以及授課的時間分配、該項目設(shè)立的目的等由教師與企業(yè)工程師共同探討，教師將項目公布后，由教師教授機(jī)器人機(jī)械設(shè)計、編程、自動控制等理論知識，再由企業(yè)工程師在實踐課程中將零散的知識點串聯(lián)起來，協(xié)助學(xué)生完成機(jī)器人運(yùn)動和工作，實現(xiàn)模塊課程的目標(biāo)，最后，助教在課前幫助教師完成設(shè)備的測試，課后任務(wù)的總結(jié)以及與實驗室值班老師的聯(lián)系等。課后，以任務(wù)為驅(qū)動，可讓學(xué)生自主發(fā)揮完成不同的任務(wù)，實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新力的提高。將教學(xué)分模塊，以項目為導(dǎo)向，理論與實踐共同進(jìn)行，有助于更好的實現(xiàn)教學(xué)任務(wù)。

同時，機(jī)器人工程的是多學(xué)科交叉且社會急需的產(chǎn)物，為了學(xué)好機(jī)器人工程專業(yè)，在部分高校的課程設(shè)置中，理論課程遠(yuǎn)遠(yuǎn)多余實踐課程處于一種“重理論輕實踐”的狀態(tài)，例如，18周的學(xué)期里，可能實踐課只占1/9，理論課與實踐課的比例失調(diào)，甚至可能還會存在理論與實踐不銜接的情況，那么學(xué)生將不能很好的把所學(xué)知識運(yùn)用到解決實際問題的操作中。這會在一定程度上打擊學(xué)生自主學(xué)習(xí)該專業(yè)的學(xué)習(xí)積極性。上述的“雙導(dǎo)師模塊制”將這一系列問題得到優(yōu)化的解決[5]。

授課的方式也不拘泥于僅僅只在教室，教室上課學(xué)生聽課，理論課程可以在線下教室中進(jìn)行，也可以在線上各大學(xué)習(xí)的用戶平臺進(jìn)行，在疫情期間，幫助教學(xué)的APP迅猛發(fā)展，雨課堂、騰訊會議、釘釘、仿真虛擬實驗室等等，可以實現(xiàn)教師與學(xué)生實時溝通，教師還可以監(jiān)管學(xué)生項目的完成進(jìn)度，客觀發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實際操作過程中所涉及的問題，匯總這些問題對癥下藥，有效的解決學(xué)生難點。

4 產(chǎn)教互助

企業(yè)和學(xué)校之間應(yīng)該建立好“互助共贏”的合作關(guān)系。企業(yè)對于傳統(tǒng)制造業(yè)的人才培養(yǎng)，一般是從學(xué)校畢業(yè)后，企業(yè)對學(xué)生進(jìn)行一段時間的培訓(xùn)，在經(jīng)過長時間的經(jīng)驗積累才能達(dá)到企業(yè)要求。長時間的經(jīng)驗積累是必不可少的，但是校企合作卻可以減少企業(yè)對學(xué)生的培訓(xùn)周期，節(jié)約的人力物力財力的使用。

在校企合作中，學(xué)?？梢栽丛床粩嗟叵蚝献髌髽I(yè)輸送優(yōu)質(zhì)的學(xué)生參加企業(yè)工作，因為學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程企業(yè)都有參與，不僅企業(yè)對學(xué)生實際情況有一定的了解，學(xué)生也對企業(yè)的發(fā)展前景有了一定的了解，所聘請的在校學(xué)生不僅在課堂上充分的了解的所在企業(yè)的企業(yè)文化，而且可以切實解決企業(yè)存在的相關(guān)問題。企業(yè)可向?qū)W校定向投資，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面或者學(xué)院與企業(yè)合資建造學(xué)生的實訓(xùn)基地和實驗室，讓教師和學(xué)生可以擁有先進(jìn)設(shè)備，更好的完成教學(xué)任務(wù)，在實踐課程中還可以解決企業(yè)在發(fā)展中遇到的瓶頸。

再者，企業(yè)與學(xué)院學(xué)生可以共同參加由政府和各大企業(yè)聯(lián)合舉辦的各大機(jī)器人智能制造等方面的相關(guān)競賽。讓學(xué)生可以感受到整個機(jī)器人從設(shè)計到開發(fā)，從集成到組裝等實現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動的一系列流程中，知道作為機(jī)器人工程師需要做什么方面的知識儲備、實踐應(yīng)用以及管理才能，更加明確自己的發(fā)展目標(biāo)。

5 總結(jié)

機(jī)器人工程是制造業(yè)的一個分支，但是在制造業(yè)中占據(jù)重要地位，我國想走在AI智能技術(shù)的前端，因此也在不斷調(diào)整自己的戰(zhàn)略布局，為了用好的方法實現(xiàn)復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。本文將通過完善人才培養(yǎng)方案、優(yōu)化教師團(tuán)隊以及課程體系改良、產(chǎn)教互助三個方面的改良來實現(xiàn)目標(biāo)，同時也闡述如何培養(yǎng)一個富有責(zé)任心、德智體美勞全面發(fā)展;掌握通識和專業(yè)的基礎(chǔ)知識、在機(jī)器人工程領(lǐng)域具有解決工程問題的能力和創(chuàng)新精神;能從事機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)、制造、技術(shù)集成、系統(tǒng)安裝、運(yùn)行維護(hù)和技術(shù)管理等方面工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

基金項目：

湖南省教育廳科學(xué)研究重點項目：《液壓挖掘機(jī)功率匹配節(jié)能控制技術(shù)研究與探索》，項目編號19A151

湖南省教改項目：地方普通型本科院校汽車專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究（HNJG-2020-1249）。

參考文獻(xiàn)：

[1]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《中國制造2025》的通知.2015年5月8日.

[2]國務(wù)院關(guān)于印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》.2017年7月8日.

[3]趙華君.地方高校機(jī)器人工程專業(yè)新工科人才培養(yǎng)研究.西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2020年6月第 45 卷 第 6 期.

[4]胡而已.機(jī)器人工程新工科專業(yè)人才培養(yǎng)模式淺析.教育教學(xué)論壇.2019年8月第32期.

[5]李媛媛.互聯(lián)網(wǎng) + 背景下機(jī)器人工程專業(yè)建設(shè)研究與實踐 *.中國教育技術(shù)裝備.2002年7月.第14期.

[6]張海濤.應(yīng)用型本科院校機(jī)器人工程新工科專業(yè)建設(shè)歷程與實踐.教育觀察.2020年12月.第9卷第46期.

[7]魯欣.智能制造背景下的課程教學(xué)改革與探索——以機(jī)器人工程專業(yè)為例.科教論壇.科技風(fēng)2021年1月.

作者簡介

羅斐：（1973—），男，碩士研究生，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計開發(fā)與加工制造方面的教學(xué)與研究工作。