基于產(chǎn)教深度融合的機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)途徑

江本赤，劉玉飛，李公文，方 明，許德章，

(1.安徽工程大學(xué) 人工智能學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2.蕪湖安普機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司，安徽 蕪湖 241000)

機(jī)器人是融合現(xiàn)代制造、智能控制和先進(jìn)信息技術(shù)的智能制造代表性產(chǎn)品，被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用被認(rèn)為是衡量科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志[1]。目前，隨著制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型步伐加快，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的人才嚴(yán)重缺乏[2]。高校的機(jī)器人工程專業(yè)作為人才培養(yǎng)的直接平臺(tái)和載體，肩負(fù)著為新型產(chǎn)業(yè)育人的重要使命[3]。

2017年至今，已有300余所本科高校開(kāi)設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)。但由于開(kāi)設(shè)時(shí)間短，學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量還未受到工作崗位的充分檢驗(yàn)，加之學(xué)科交叉特點(diǎn)明顯，專業(yè)定位與建設(shè)容易偏離產(chǎn)業(yè)需求[4]。因此，要想增強(qiáng)機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)適應(yīng)性，必須突破對(duì)傳統(tǒng)路徑的依賴，從制定人才培養(yǎng)方案、構(gòu)建課程體系、建設(shè)師資隊(duì)伍和搭建實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)等方面入手，探索產(chǎn)教融合的具體實(shí)現(xiàn)途徑，并通過(guò)深化產(chǎn)教融合，完善人才培養(yǎng)協(xié)同機(jī)制?；诖?，本文針對(duì)機(jī)器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)要素，探討了產(chǎn)教深度融合模式及其實(shí)現(xiàn)途徑，力求增強(qiáng)機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)的崗位適應(yīng)性。

1 機(jī)器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)

機(jī)器人工程本科專業(yè)培養(yǎng)的人才主要服務(wù)于機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)及集成應(yīng)用領(lǐng)域[5-6]。應(yīng)用型高校的機(jī)器人工程專業(yè)主要是培養(yǎng)具有機(jī)械工程和控制工程基礎(chǔ)、兼?zhèn)錂C(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、從事機(jī)器人關(guān)鍵零部件制造及搭建與維護(hù)機(jī)器人工作站的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。研究型高校則更側(cè)重于機(jī)器人的系統(tǒng)控制與計(jì)算理論，培養(yǎng)能夠系統(tǒng)掌握機(jī)器人感知與驅(qū)動(dòng)、機(jī)器智能等專業(yè)知識(shí)，具備智能機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才[7]。因此，無(wú)論是應(yīng)用型人才還是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，都服務(wù)于機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)業(yè)，都必須以服務(wù)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新為目標(biāo)。機(jī)器人工程專業(yè)的能力-知識(shí)關(guān)系分析見(jiàn)表1。

表1 機(jī)器人工程專業(yè)的能力-知識(shí)關(guān)系分析

2 機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)存在的主要問(wèn)題

1)學(xué)科交叉影響了機(jī)器人工程專業(yè)的學(xué)科歸屬感

事實(shí)上，不同高校的機(jī)器人工程專業(yè)被劃分在不同的學(xué)院，或在機(jī)械類學(xué)院，或在自動(dòng)化類學(xué)院，或在計(jì)算機(jī)與信息類學(xué)院，學(xué)科歸屬感遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專業(yè)。該專業(yè)的學(xué)科交叉特點(diǎn)在一定程度上影響了院校間的專業(yè)建設(shè)交流和校內(nèi)資源分配。

2)知識(shí)傳授與產(chǎn)業(yè)需求之間存在偏差

智能制造背景下的機(jī)器人工程作為一個(gè)新專業(yè)，是多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)融合的產(chǎn)物，起點(diǎn)較高，但學(xué)校知識(shí)傳授與產(chǎn)業(yè)需求之間存在較大偏差。一方面，機(jī)器人工程專業(yè)存在的時(shí)間較短，沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。部分地方高校是在條件不成熟的情況下開(kāi)設(shè)的該專業(yè)，對(duì)于這一新工科專業(yè)的內(nèi)涵建設(shè)尚在探索期。另一方面，得益于支撐技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為迅速。為緊跟產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代的步伐，很多機(jī)器人企業(yè)對(duì)畢業(yè)生專業(yè)能力的要求較高。

3)學(xué)生對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的了解不足

近幾年來(lái)，機(jī)器人概念的熱度很高，部分學(xué)生出于從眾心理或?qū)C(jī)器人產(chǎn)品感興趣而選擇機(jī)器人工程專業(yè)，未深入了解該專業(yè)的內(nèi)涵及就業(yè)環(huán)境。同時(shí)，學(xué)生對(duì)如何將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于工作實(shí)踐中和如何適應(yīng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)缺乏必要的思考。

4)學(xué)生的實(shí)踐能力訓(xùn)練不夠系統(tǒng)

在校學(xué)生獲取的理論知識(shí)與行業(yè)、企業(yè)中解決實(shí)際工程問(wèn)題所需的能力存在一定差距，學(xué)校教學(xué)與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)的現(xiàn)象嚴(yán)重。主要原因在于產(chǎn)教融合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)尚未建立，與知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)都是相對(duì)孤立的，實(shí)踐內(nèi)容比較零散，缺乏系統(tǒng)的、科學(xué)的實(shí)踐訓(xùn)練體系。目前，部分課程設(shè)計(jì)的選擇對(duì)象及項(xiàng)目設(shè)計(jì)的工程意義較低。例如，不少高校的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)仍在選用傳統(tǒng)的普通減速器或液壓泵，而不是典型的機(jī)器人機(jī)械部件；PLC課程設(shè)計(jì)的控制對(duì)象仍在選用傳統(tǒng)的流水燈控制，與機(jī)器人集成應(yīng)用技術(shù)的關(guān)聯(lián)度較低。此外，綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)主要安排的是工業(yè)機(jī)器人示教編程及操作，而受限于一些客觀原因，多數(shù)機(jī)器人專業(yè)的學(xué)生未參與機(jī)器人拆裝及控制系統(tǒng)調(diào)試訓(xùn)練，因而對(duì)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)缺乏直觀認(rèn)知，對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)原理及作用了解不深。

3 產(chǎn)教深度融合模式及實(shí)現(xiàn)途徑

作為典型的新工科專業(yè)，在智能制造背景下興起的機(jī)器人工程專業(yè)承擔(dān)著為產(chǎn)業(yè)育人的重要使命。因此，只有構(gòu)建產(chǎn)教深度融合的培養(yǎng)模式，才能使人才培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。因此，圍繞區(qū)域機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，探索產(chǎn)教融合的機(jī)器人工程專業(yè)的育人新模式勢(shì)在必行。產(chǎn)教融合的實(shí)現(xiàn)途徑不一，需要從專業(yè)定位出發(fā)，結(jié)合專業(yè)性質(zhì)和內(nèi)涵建設(shè)的不同階段采取最科學(xué)的產(chǎn)教深度融合形式。根據(jù)人才培養(yǎng)方案和質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，制定的產(chǎn)教深度融合模式的實(shí)現(xiàn)途徑如圖1所示。

圖1 產(chǎn)教深度融合模式的實(shí)現(xiàn)途徑

3.1 校企聯(lián)合制定人才培養(yǎng)方案

在機(jī)器人工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中突出產(chǎn)教融合思想，需要基于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以提高在校生對(duì)潛在工作崗位的理解能力為目標(biāo)，以強(qiáng)化學(xué)生的工程能力為重點(diǎn)，推進(jìn)產(chǎn)教融合協(xié)同育人實(shí)踐。當(dāng)前，多數(shù)高校的機(jī)器人工程專業(yè)是依托機(jī)械、電氣或計(jì)算機(jī)等傳統(tǒng)專業(yè)開(kāi)設(shè)的，人才培養(yǎng)方案和課程體系尚未體現(xiàn)產(chǎn)教融合思想，因而需要打破傳統(tǒng)專業(yè)課程體系的常規(guī)思路，借力地方產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢(shì)和便利，就近將行業(yè)、企業(yè)的智力資源引入課程和課堂，使教學(xué)內(nèi)容與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)際緊密融合，并參照機(jī)器人產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程組織理論教學(xué)與過(guò)程管理。以能力為導(dǎo)向，科學(xué)整合學(xué)校和產(chǎn)業(yè)的育人資源要素，切實(shí)推進(jìn)應(yīng)用型人才產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式的構(gòu)建與實(shí)踐，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展及時(shí)優(yōu)化人才培養(yǎng)模式。

3.2 校企深度合作開(kāi)發(fā)專業(yè)核心課程

作為專業(yè)知識(shí)傳遞的重要工具和載體，專業(yè)課程的開(kāi)發(fā)在人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。目前，多數(shù)高校的機(jī)器人工程專業(yè)課程相對(duì)獨(dú)立，尚未形成體系，導(dǎo)致學(xué)生接受的知識(shí)不夠系統(tǒng)，使學(xué)生對(duì)機(jī)器人的理解不夠深入。因此，目前當(dāng)務(wù)之急是校企深度合作開(kāi)發(fā)專業(yè)核心課程。一方面，有必要讓機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的智力資源參與構(gòu)建機(jī)器人工程專業(yè)理論課程體系和編寫實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教材。另一方面，緊跟支撐技術(shù)的發(fā)展步伐及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，緊盯機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，使其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)融入專業(yè)課程內(nèi)容，并建設(shè)典型工程應(yīng)用案例資源庫(kù)。同時(shí)，依托機(jī)器人企業(yè)的技術(shù)升級(jí)項(xiàng)目，在課程教學(xué)內(nèi)容、方法和手段中融入新發(fā)展成果。為充分體現(xiàn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的特征，適當(dāng)增加綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的比重，特別是在考慮畢業(yè)設(shè)計(jì)選題范圍時(shí)，將真實(shí)的研發(fā)項(xiàng)目(包括關(guān)鍵零部件在內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)等)作為主要素材。

3.3 建設(shè)產(chǎn)教結(jié)合的教師隊(duì)伍

為確保產(chǎn)教深度融合人才培養(yǎng)模式得到有效實(shí)施，需要形成建設(shè)產(chǎn)教結(jié)合教師隊(duì)伍的有效路徑，如制定支持政策，邀請(qǐng)主流機(jī)器人企業(yè)的研發(fā)骨干、產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)成員定期走進(jìn)課堂開(kāi)展專題教學(xué)。同時(shí)，為深入推進(jìn)產(chǎn)教結(jié)合教師隊(duì)伍的建設(shè)和可持續(xù)優(yōu)化，有必要建立特殊從教資格認(rèn)證等機(jī)制。此外，還可以利用區(qū)域優(yōu)勢(shì)和信息化手段開(kāi)展校企導(dǎo)師聯(lián)合授課，聯(lián)合指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，安排專業(yè)課教師參加機(jī)器人研發(fā)項(xiàng)目，切實(shí)打造高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)。企業(yè)導(dǎo)師對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的理解更深刻，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、材料選擇、生產(chǎn)流程較為熟悉，能有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生少走彎路。經(jīng)此環(huán)節(jié)，學(xué)生的綜合能力能得到有效提升。

3.4 聯(lián)合打造實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

2020年7月，教育部辦公廳、工業(yè)和信息化部辦公廳聯(lián)合發(fā)布《現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)指南(試行)》，以區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需為牽引，面向行業(yè)特色鮮明、與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密的高校，建設(shè)若干高校與地方政府、行業(yè)企業(yè)等多主體共建共管共享的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院，造就大批產(chǎn)業(yè)需要的高素質(zhì)應(yīng)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，為提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和匯聚發(fā)展新動(dòng)能提供人才支持和智力支撐[7]。作為實(shí)踐性要求較高的機(jī)器人工程專業(yè)，其諸多理論知識(shí)需要通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)加以鞏固。例如，機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零部件研發(fā)、電氣連接與調(diào)試、整機(jī)性能測(cè)試等。因此，為深化產(chǎn)教融合，可結(jié)合機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)業(yè)的實(shí)際工作內(nèi)容搭建項(xiàng)目式實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)。例如，將企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品的思路和方案引入實(shí)踐環(huán)節(jié)，由校企雙方共同引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)戰(zhàn)化演練，幫助學(xué)生深刻理解機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的工程問(wèn)題，就近利用學(xué)校屬地機(jī)器人產(chǎn)業(yè)資源便利，或借助企業(yè)力量構(gòu)建服務(wù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，在工程制圖測(cè)繪課程設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、可編程控制器課程設(shè)計(jì)、機(jī)器人裝配調(diào)試實(shí)訓(xùn)、機(jī)器人離線編程與仿真實(shí)訓(xùn)、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)等重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)中發(fā)揮積極作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

在闡述當(dāng)前新工科人才培養(yǎng)共性問(wèn)題的基礎(chǔ)上，分析了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才的能力構(gòu)成要素，以及為達(dá)成人才能力培養(yǎng)目標(biāo)所采取的產(chǎn)教融合途徑。從人才培養(yǎng)方案制定、課程體系與內(nèi)容選擇、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)搭建等方面，探討了具有較強(qiáng)可行性的產(chǎn)教深度融合模式，以期為智能制造下的機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革提供借鑒。