新工科背景下机器人工程专业人才培养体系建设思考

新工科背景下机器人工程专业人才培养体系建设思考摘要：目前开设机器人工程专业的大学发展迅速，既有985和211高校，也有普通本科高校和民办高校。行业发展的需求对新工科背景下机器人工程专业教学和建设提出了新的要求，机器人工程专业面临着新机遇、新挑战。然而短时间内，众多高校竞相开设的机器人工程专业面临着课程体系建设不充分、基本教材不足、实验实践教学体系论证不完全等问题，这些关乎机器人工程专业的未来发展。在新工科建设背景下，如何以新理念、新模式培养具有扎实的机器人专业基础知识、卓越工程实践能力、胜任行业发展需求的创新型人才，已经成为机器人专业发展急需解决的关键问题。关键词：新工科；机器人工程；专业建设；人才培养引言机器人是我国高端制造业的代表。但机器人专业应用型人才的不足直接影响机器人产业的发展。中职学校应当构建合理的机器人专业人才培养模式，培养应用型人才对接机器人的工作岗位。1国内外大学机器人工程专业发展现状与特点就世界范围而言，美国、日本、韩国、欧洲等国家地区的机器人技术发展较为领先。下面对这几个发达国家地区的机器人教育现状做深入分析和探讨。美国的卡耐基梅隆大学于1979年率先成立机器人研究所，并于1988年设立了机器人学博士项目。发展到今天，卡内基梅隆大学可覆盖从本科到研究生的全方位机器人教育。机器人专业学位课程主要包括四个模块：（1）数学基础；（2）力学知识包括机器人运动学、动力学及控制；（3）机器人感知理论（譬如机器视觉、各类传感器及应用等）；（4）机器人的认知与推理（机器学习、人工智能等）。另外，机器人专业还提供了提升学生动手能力的实践课和选修课。依据学生的兴趣自由选择仿人机器人、移动机器人、机电一体化等选修课。美国的Worcester理工学院于2006年，加州大学SantaCruz分校于2011年、Lawrence理工大学于2011年相继成立机器人工程本科专业，根据各个学校的特点，依托不同学科，发挥学科交叉的特点和优势，凸显机器人这一交叉学科的主体地位。这些高校的机器人教学具有如下特点：以机电、自动化、计算机作为专业基础课程，以机器人相关课程作为专业课，提倡培养学生实践能力，积极开展机器人竞赛，同时利用机器人教育平台与其他课程教学交叉融合。美国其他知名高校一般将机器人作为研究方向，尚未开设本科专业。如麻省理工学院的野外与空间机器人实验室挂靠机械工程系、斯坦福的机器人实验室则隶属人工智能实验室。但是，这些高校的研究生课程设置也都参考借鉴了卡耐基梅隆大学的课程设置方法。2机器人工程专业建设面临的问题2.1实践教学简单化、专业教学环节与企业、行业发展步调不一致由于地方高校工科专业的任课教师较缺乏实践经验，教学内容和知识点仍停留在更新缓慢的教科书中，教学内容无法跟上企业的新技术。因此，本文要解决的关键问题之一是创新人才培养模式，缩短实践与教学环节之间的距离，并密切关注企业的变化。2.2专业实践教学经费不足培养高素质工程人才需要大量资金来支持实践基地的建设。由于地方高校经费短缺，实践教学经费明显不足。通过该项目的实施，我们可以加强地方高校之间的合作，在节省成本的同时扩大知识视野，帮助地方高校摆脱实践教学经费不足的困境。2.3对新工科专业的理解不深，内涵不够，学生创新能力培养有待提高针对新工科专业的改革与探索，国内各高校都投入了极大的精力和人力。但是总体而言，对新工科内涵的理解层面还不深。大多数高校对新工科的理解还停留在“校企合作”等形式上，并未深入理解新工科与传统工科专业的区别和联系，多数校企合作多流于形式，重仪式、轻内容。各高校未能有效对传统专业进行升级、改造，依然采用陈旧的课程体系和教学方法，无法有效培养学生的创新意识和实践能力。部分教学改革仍然是“新瓶装旧酒”，形式改变，但课程体系和内容依旧。3机器人工程专业建设与发展思路3.1突破学科壁垒，制定“机电+智能”的机器人工程专业课程体系结构机器人工程专业是面向未来社会和技术发展，满足未来经济发展需求的新工科专业。新工科专业的发展和新经济的发展密切相关，其所面向的生产组织形式和客户需求与传统专业完全不同。面向新形势，各高校在办学时不能用传统的高等教育组织模式和教学理念、方法来理解机器人工程专业内涵。各高校对机器人工程专业的机器人课程体系还处在摸索阶段，机器人工程专业的核心课程资源不足，实践教学环节面临巨大挑战，课程体系建设在短期内更是一个急需解决的问题。破除机械类、控制类学科关于机器人专业课程体系偏机电、偏控制之间的争议，依据各个学校的学科特点，制定适合学校特色的机器人工程课程体系不失为一种选择。3.2拓宽校企合作空间，搭建产教合作平台与企业的产教融合是实施协同育人的一个重要手段，也是科研实力不强的地方高校提高人才培养质量的一个主要途径。从企业的主要业务角度看，与学院合作的企业可分为技能培训型、生产型两种类型，其校企合作特点各有不同。其中与培训型企业的合作内容主要是由企业派有实战经验的工程师指导学生对真实的项目进行复现，与生产型企业的合作内容主要是学生到企业进行实习，熟悉企业岗位所需的技能。由于IT行业的特点，生产型企业规模偏小，且生产项目周期较长，需要较熟练的技术。这些原因导致企业接收实习生的规模偏小，效果好的生产实训难以大规模开展。对于培训型企业来说，每次可接收实践训练的学生人数比较多，可以大规模开展。3.3教学模式及方法的选择从课堂教学上看，目前较多的中职学校仍采取传统的教学方式，教师发挥主导作用，学生只能被动地接受专业知识，导致学生缺乏独立创新精神和团队意识。结合中职学生的特点，他们更喜欢动手操作，互动性强的课堂更容易激发学习兴趣，因此学生对机器人课程的课堂教学总体不太满意。通过分析中等职业学校机器人专业的特点，根据学生特点选择适当的教学方法：思维导图、翻转课堂、项目教学、案例教学等多种方法。让学生通过分组合作、讨论交流等多种方式，完成一系列的机器人专业课程项目任务学习。在学习过程中，掌握机器人岗位的必备知识和技能，从而提高学生的综合专业能力。结语机器人是典型的机电一体化产品，机器人工程专业则是机械、自动化、计算机等多学科交叉的应用型专业。从长远看，机器人工程的专业建设应该立足国家经济发展需求，通过认真调研就业市场需求，根据各校具体情况，确立机器人工程专业人才培养目标定位，相应制定适合各高校特点的人才培养方案和课程体系。突破学科壁垒，通过智能驱动培养学生高阶思维能力，从注重知识传授转变为“知识、能力、素质”并重的系统培养；通过建立四年制全覆盖式创新创业能力培养课程，多渠道、多层次培养创新创业人才。参考文献［1］胡而已，唐超权．机器人工程新工科专业人才培养模式浅析［J］．教育教学论坛，201