產(chǎn)教融合背景下機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究

【摘" 要】 在現(xiàn)代化的智能生產(chǎn)環(huán)境中，機器人項目對一個國家的生產(chǎn)方式的改革和提高起到了巨大的推動效果，同時它也是當(dāng)前國家的工業(yè)增長的核心。然而，在智能制造的背景下，我國機器人工程技術(shù)發(fā)展相對國外而言還有所欠缺?；诖耍恼峦ㄟ^比較外國和中國的情況，強調(diào)了中國在機器人工程領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才的短缺，并詳細說明了中國大學(xué)在該領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)該實施的策略。同時，也探討了中國相關(guān)院校在機器人工程專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，以及校企合作的優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】 產(chǎn)教融合背景;機器人工程專業(yè);人才培養(yǎng)模式

一、機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)需求

目前，各國對制造業(yè)的提升無一不給予極度重視。美國提出“重振制造業(yè)”的口號，推動人工智能與機器人技術(shù)的演進。歐洲聯(lián)盟同樣提倡“產(chǎn)業(yè)革命的新浪潮”，并大力推動機器人和人工智能等領(lǐng)先科技的成長。日本與韓國亦把機器人作為戰(zhàn)略性新興技術(shù)的焦點，并配備翔實的發(fā)展計劃。面對這樣的趨勢，中國是否能緊抓智能機器人產(chǎn)業(yè)的機遇，促進本國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與進階，這對中國在國際制造領(lǐng)域的未來地位將產(chǎn)生重大影響。

2022年6月，人力資源和社會保障部將“機器人工程技術(shù)人員”列為18個新職業(yè)之一。數(shù)據(jù)顯示，我國機器人行業(yè)人才缺口高達500萬，本科機器人應(yīng)用人才年均需求增量在3萬人以上，缺口巨大。因此，對機器人高級專業(yè)人才的迅速培養(yǎng)已經(jīng)變成了高校的主要職責(zé)之一。

二、機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定原則

（一）人才培養(yǎng)定位

專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)計劃的實施離不開對人才的準確定位。這個定位涵蓋了人才的教育水平、職業(yè)發(fā)展的領(lǐng)域以及未來的發(fā)展趨勢等多個方面。目前，工業(yè)機器人的操控、運用以及保養(yǎng)等技術(shù)人員的培訓(xùn)已經(jīng)建立起良好的教育體系和獨特性。對一所以應(yīng)用為主的高校而言，如何在全局視角下提高人才的教育質(zhì)量，讓他們不僅掌握基礎(chǔ)的工藝，還擁有機器人領(lǐng)域的實踐探索、二次創(chuàng)新以及整合系統(tǒng)的能力，這些都是人才教育計劃設(shè)計過程中必須思考的問題。當(dāng)前，眾多種類的機器人涌現(xiàn)，按照其應(yīng)用環(huán)境，它們主要分為工業(yè)用機器人、提供服務(wù)的機器人，以及應(yīng)用于特定行業(yè)的機器人三大門類。決定將何種類別的機器人作為職業(yè)成長的路徑，會直接決定人才培育方案的構(gòu)建，對培養(yǎng)出的專業(yè)人才所涉足的就業(yè)市場和職業(yè)發(fā)展軌跡產(chǎn)生深遠影響。因此，在擬訂培養(yǎng)人才的方案時，須慎重考量機器人領(lǐng)域?qū)２诺穆殬I(yè)發(fā)展趨勢。

（二）課程體系的“新結(jié)構(gòu)”

機器人工程涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域，包括控制、機械、檢測、計算機、人工智能、運動學(xué)和動力學(xué)等，這些領(lǐng)域在人才培養(yǎng)策略和課程結(jié)構(gòu)的設(shè)計中都需要被充分納入考慮。然而，由于各高校的教育背景和環(huán)境差異，他們在制定相關(guān)策略時往往存在明顯不同。目前，機器人工程專業(yè)的人才教育主要有兩種模式：一種是以服務(wù)機器人為核心，以自動化專業(yè)教學(xué)模式為主導(dǎo);另一種則是以工業(yè)機器人為重點，以機械工程專業(yè)教學(xué)模式為引領(lǐng)。在規(guī)劃機器人工程專業(yè)的人才培訓(xùn)方案時，必須樹立跨學(xué)科的視角，并重新界定專業(yè)和課程的范疇，以構(gòu)建全新的“教育結(jié)構(gòu)”，從而塑造機器人專業(yè)的課程體系。針對課程中的特定議題，如機械與控制相關(guān)課程的優(yōu)化、信息科學(xué)與人工智能等新興科學(xué)的教學(xué)、實踐操作的教學(xué)，以及必修與選修課程的設(shè)置等，都需進行周密的規(guī)劃和系統(tǒng)的設(shè)計。

（三）新工科人才應(yīng)具備的“新素養(yǎng)”

在傳統(tǒng)的工科人才教育流程中，過度強調(diào)專業(yè)知識和技術(shù)的訓(xùn)練，從而導(dǎo)致一系列問題，如人才適用范圍狹窄、缺乏創(chuàng)新精神等。因此，在人才教育中融入“新素質(zhì)”的教育理念顯得尤為重要，這是新興工程領(lǐng)域人才教育需要特別關(guān)注的核心問題。華中科技大學(xué)前校長、中國工程院院士李培新教授指出，新工科計劃的推進關(guān)鍵在于對“新”的內(nèi)涵的深刻認識。他強調(diào)，“新”的內(nèi)涵首先體現(xiàn)在面向未來的工程人才應(yīng)具備怎樣的“新素養(yǎng)”。李培新教授將“新素養(yǎng)”定義為涵蓋“形而上”的思考方式、強烈的使命感和價值感、廣闊的空間感、強大的關(guān)聯(lián)力、豐富的想象力、宏觀的思維方式以及批判性思維。這些“新素養(yǎng)”不僅包含了傳統(tǒng)的專業(yè)技能與素養(yǎng)，還涵蓋了非專業(yè)技能與素養(yǎng)，以適應(yīng)未來工程領(lǐng)域的多元化需求。

三、新工科背景下機器人工程專業(yè)實施產(chǎn)教融合模式的必要性

（一）有利于解決人才培養(yǎng)能力不足問題

在目前的高校教育領(lǐng)域，實施將實際制造過程與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的機械工程教育策略，能有效補強院校在人才培養(yǎng)方面的不足。融合產(chǎn)業(yè)界需求的教育方案有助于學(xué)校搭建一個協(xié)作式的人才培育平臺，這種平臺通過與機器人技術(shù)相關(guān)公司的共同培育方式，能夠塑造出既有創(chuàng)新力、實操能力，又具備適應(yīng)力和溝通能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。近些年，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》以及《關(guān)于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》等官方政策文件已經(jīng)明確指出了教育體系中產(chǎn)教融合模式需要得到大幅增強和不斷優(yōu)化的重要性。實施機器人技術(shù)領(lǐng)域的校企合作模式，不僅遵循了相應(yīng)政策文件的規(guī)定，還有助于有效解決人才培育的短板。

（二）推動專業(yè)領(lǐng)域和行業(yè)領(lǐng)域的整合和增長

針對機器人工程專業(yè)的推行，必須確保產(chǎn)教融合的模式得到有效執(zhí)行，并且要對培訓(xùn)流程進行及時的改進，這樣才能塑造出符合當(dāng)前經(jīng)濟與科技進步的優(yōu)秀人才。特別是在新興的工程學(xué)科中，應(yīng)該借助于實施產(chǎn)教結(jié)合的方法，推動機器人工程領(lǐng)域的專業(yè)與行業(yè)的深度整合。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)內(nèi)的人力資源供應(yīng)與需求的平衡，而且能夠滿足高校與市場的緊密聯(lián)系，從而實現(xiàn)學(xué)生、學(xué)院以及公司三者共贏。針對學(xué)生，需要協(xié)助他們增強工作技巧、實際操作技巧以及專業(yè)技術(shù)，從而真切地實現(xiàn)產(chǎn)教結(jié)合的教育理念。在高校中，實施產(chǎn)教結(jié)合的方法能夠塑造出滿足公司需求并能夠滿足經(jīng)濟增長趨勢的創(chuàng)新型工程技術(shù)人員。公司可以通過產(chǎn)學(xué)結(jié)合獲得更多的科技與人力資源，從而維護其在市場上的領(lǐng)先地位。

四、產(chǎn)教融合背景下機器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式優(yōu)化

（一）優(yōu)化電子技術(shù)類、微機類課程教學(xué)安排與教學(xué)內(nèi)容

按照課程計劃，將數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的課程安排在第二、第三學(xué)期，而單片機的基礎(chǔ)知識及實操則緊隨其后，安排在第三學(xué)期。這一策略旨在讓學(xué)生更早地接觸和掌握單片機知識，對他們的軟件編程和數(shù)碼控制技能的提升大有助益。同時，這也有助于學(xué)生未來獨立進行以單片機為基礎(chǔ)的實踐操作和參與各類學(xué)科競賽，對他們的創(chuàng)新思維塑造和良好學(xué)習(xí)氛圍的形成起到積極作用。然而，由于課程調(diào)整，可能會導(dǎo)致部分知識結(jié)構(gòu)的斷層，從而給學(xué)習(xí)帶來挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，在特定授課任務(wù)中，教師將對課程內(nèi)容進行調(diào)整和擴充，以確保知識結(jié)構(gòu)的連貫性和完整性。

在第二、三學(xué)期中，將引入兩門與機器人認知相關(guān)的實踐課程，以輔助理論教學(xué)。這兩門課程均圍繞具有感知、決策、驅(qū)動和執(zhí)行能力的智能汽車展開，以構(gòu)建機器人的認知與操作環(huán)境。課程I將涵蓋機器人理解和應(yīng)用的多個方面，結(jié)合數(shù)字電子科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，利用邏輯電路管理智能汽車的行為。課程II則側(cè)重于通過單片機編程控制智能車的決策過程，同時融入模擬電子科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，并在感知部分加強對模擬數(shù)據(jù)信息處理能力的構(gòu)建與培養(yǎng)。

（二）發(fā)揮校企優(yōu)勢，增強實踐教學(xué)比例

面對新型工科的構(gòu)建，需要確保所培育的人才具備扎實的實際操作技巧。因此，機器人工程專業(yè)在產(chǎn)教融合的進程中，應(yīng)充分利用學(xué)校與企業(yè)的資源，彌補之前實踐課程不足的問題。

例如，可以借鑒法國的實踐課程體系，法國的實踐課程通常包括大一的1個月、大二的2個月和大三的3個月，部分訓(xùn)練甚至涉及畢業(yè)論文或研究項目的內(nèi)容。此外，日常教學(xué)活動也應(yīng)適當(dāng)融入實際操作元素，以顯著提升學(xué)生的動手能力。通過學(xué)生的實際操作來激發(fā)并維持他們的學(xué)習(xí)熱情，促進師生之間的互動與溝通，從而提高產(chǎn)教融合的教育效率、深度和品質(zhì)。同時，可以整合校內(nèi)外資源，開展合作教育、合作就業(yè)、合作發(fā)展等多種合作項目，共同建立資源豐富、質(zhì)量上乘的實驗、實訓(xùn)和實習(xí)基地，這將極大地增強學(xué)生的實踐技能、創(chuàng)新思維和社會適應(yīng)能力。

鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院的機器人工程專業(yè)，其核心目標(biāo)是支持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展，構(gòu)建了一種獨特的機器人工程教學(xué)體系，即“機器人工程基本技能訓(xùn)練+機器人工程創(chuàng)新技能訓(xùn)練+機器人工程意識培養(yǎng)”。這種模式緊密結(jié)合專業(yè)特點，打造了開放、全面、智能的實踐教學(xué)平臺。這種做法使高校的人才培養(yǎng)能更好地滿足社會及企業(yè)的需求，為中國制造業(yè)向智能化方向發(fā)展奠定了堅實的人才基礎(chǔ)。根據(jù)專業(yè)的具體情況，可以參照這種培養(yǎng)模式，最大限度地發(fā)揮專業(yè)特長和企業(yè)的優(yōu)勢，為學(xué)生專業(yè)技術(shù)實戰(zhàn)能力的提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

（三）優(yōu)化產(chǎn)教融合關(guān)系，提升融合效果

當(dāng)前的新型工程領(lǐng)域中，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式已成為大學(xué)對專門技能人才培養(yǎng)的最佳且廣泛的訓(xùn)練手段。為實現(xiàn)卓越的教育成果，需要對產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的關(guān)系進行更深入的優(yōu)化，以增強整體的效益。在機器人工程領(lǐng)域的人才培訓(xùn)方面，應(yīng)持續(xù)改進與產(chǎn)業(yè)的融合，并積極推動學(xué)院與企業(yè)的共同教育方法。

首先，需要最大限度地發(fā)揮學(xué)校的產(chǎn)學(xué)研合作教育基礎(chǔ)，進一步加強產(chǎn)教融合核心內(nèi)容的構(gòu)建，從而為企業(yè)在此過程中提供更廣闊的發(fā)展空間。在這個過程中，學(xué)?？梢约顚W(xué)生參與項目探索，以真正提升他們的創(chuàng)新思維和實踐能力。

其次，需要攜手合作，大力發(fā)展學(xué)校與企業(yè)的產(chǎn)教融合人才培育，鼓勵企業(yè)深入?yún)⑴c。例如，可以邀請企業(yè)主持機器人工程的專業(yè)課程和實踐操作，共同負責(zé)學(xué)生的實習(xí)安排，協(xié)助他們完成畢業(yè)論文的編寫，并提供職場指導(dǎo)等。這樣，學(xué)生能夠更直接地了解并感受企業(yè)的真實生產(chǎn)環(huán)境。借助企業(yè)的參與，學(xué)生能夠明確自身的專業(yè)領(lǐng)域，并掌握新型工科的思考方式和實踐技巧。

（四）以學(xué)生為本，改進教學(xué)方法

在新型工業(yè)化背景下，推行學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的整合模式，其根本目的在于培養(yǎng)出能夠適應(yīng)新型工業(yè)化發(fā)展需求的高素質(zhì)人才。因此，在實施機器人工程專業(yè)的產(chǎn)教融合時，必須始終以學(xué)生為中心，持續(xù)優(yōu)化和更新教育手段，以確保產(chǎn)教融合模式能夠發(fā)揮最大效用。例如，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，教師可以運用翻轉(zhuǎn)課堂等創(chuàng)新教學(xué)方法，鼓勵學(xué)生積極參與教學(xué)過程，這對相對單調(diào)的機器人工程專業(yè)課程尤為重要。同時，教師應(yīng)采用更加創(chuàng)新和有趣的教學(xué)手段，以喚醒學(xué)生的求知欲，使他們能夠主動探索、積極學(xué)習(xí)，從而進一步提升產(chǎn)教融合的教育成果。

在教育策略上，教師應(yīng)采用理論與實踐并重的模式，通過“實踐+訓(xùn)練+工程實踐”的教育方法，全面提升學(xué)生在機器人工程領(lǐng)域的技術(shù)和技巧。此外，可以參考實訓(xùn)周的產(chǎn)教融合教育模式，為學(xué)生創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的理論學(xué)習(xí)和實踐操作環(huán)境。值得強調(diào)的是，應(yīng)將實踐活動優(yōu)先安排在校內(nèi)進行。這樣不僅可以通過小規(guī)模的集體培訓(xùn)更好地鞏固學(xué)生的理論基礎(chǔ)，還能有效增強他們的動手實踐能力。同時，這種安排也更便于學(xué)校管理和資源調(diào)配，確保產(chǎn)教融合的順利進行。

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