新工科背景下機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系建設(shè)思考

新工科背景下機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系建設(shè)思考摘要：目前開(kāi)設(shè)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的大學(xué)發(fā)展迅速，既有985和211高校，也有普通本科高校和民辦高校。行業(yè)發(fā)展的需求對(duì)新工科背景下機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)和建設(shè)提出了新的要求，機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)面臨著新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)。然而短時(shí)間內(nèi)，眾多高校競(jìng)相開(kāi)設(shè)的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)面臨著課程體系建設(shè)不充分、基本教材不足、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系論證不完全等問(wèn)題，這些關(guān)乎機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的未來(lái)發(fā)展。在新工科建設(shè)背景下，如何以新理念、新模式培養(yǎng)具有扎實(shí)的機(jī)器人專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、卓越工程實(shí)踐能力、勝任行業(yè)發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才，已經(jīng)成為機(jī)器人專(zhuān)業(yè)發(fā)展急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。關(guān)鍵詞：新工科；機(jī)器人工程；專(zhuān)業(yè)建設(shè)；人才培養(yǎng)引言機(jī)器人是我國(guó)高端制造業(yè)的代表。但機(jī)器人專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才的不足直接影響機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中職學(xué)校應(yīng)當(dāng)構(gòu)建合理的機(jī)器人專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)應(yīng)用型人才對(duì)接機(jī)器人的工作崗位。1國(guó)內(nèi)外大學(xué)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)就世界范圍而言，美國(guó)、日本、韓國(guó)、歐洲等國(guó)家地區(qū)的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展較為領(lǐng)先。下面對(duì)這幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家地區(qū)的機(jī)器人教育現(xiàn)狀做深入分析和探討。美國(guó)的卡耐基梅隆大學(xué)于1979年率先成立機(jī)器人研究所，并于1988年設(shè)立了機(jī)器人學(xué)博士項(xiàng)目。發(fā)展到今天，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)可覆蓋從本科到研究生的全方位機(jī)器人教育。機(jī)器人專(zhuān)業(yè)學(xué)位課程主要包括四個(gè)模塊：（1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；（2）力學(xué)知識(shí)包括機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及控制；（3）機(jī)器人感知理論（譬如機(jī)器視覺(jué)、各類(lèi)傳感器及應(yīng)用等）；（4）機(jī)器人的認(rèn)知與推理（機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等）。另外，機(jī)器人專(zhuān)業(yè)還提供了提升學(xué)生動(dòng)手能力的實(shí)踐課和選修課。依據(jù)學(xué)生的興趣自由選擇仿人機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、機(jī)電一體化等選修課。美國(guó)的Worcester理工學(xué)院于2006年，加州大學(xué)SantaCruz分校于2011年、Lawrence理工大學(xué)于2011年相繼成立機(jī)器人工程本科專(zhuān)業(yè)，根據(jù)各個(gè)學(xué)校的特點(diǎn)，依托不同學(xué)科，發(fā)揮學(xué)科交叉的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，凸顯機(jī)器人這一交叉學(xué)科的主體地位。這些高校的機(jī)器人教學(xué)具有如下特點(diǎn)：以機(jī)電、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，以機(jī)器人相關(guān)課程作為專(zhuān)業(yè)課，提倡培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，積極開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽，同時(shí)利用機(jī)器人教育平臺(tái)與其他課程教學(xué)交叉融合。美國(guó)其他知名高校一般將機(jī)器人作為研究方向，尚未開(kāi)設(shè)本科專(zhuān)業(yè)。如麻省理工學(xué)院的野外與空間機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室掛靠機(jī)械工程系、斯坦福的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室則隸屬人工智能實(shí)驗(yàn)室。但是，這些高校的研究生課程設(shè)置也都參考借鑒了卡耐基梅隆大學(xué)的課程設(shè)置方法。2機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)面臨的問(wèn)題2.1實(shí)踐教學(xué)簡(jiǎn)單化、專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)與企業(yè)、行業(yè)發(fā)展步調(diào)不一致由于地方高校工科專(zhuān)業(yè)的任課教師較缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)仍停留在更新緩慢的教科書(shū)中，教學(xué)內(nèi)容無(wú)法跟上企業(yè)的新技術(shù)。因此，本文要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一是創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，縮短實(shí)踐與教學(xué)環(huán)節(jié)之間的距離，并密切關(guān)注企業(yè)的變化。2.2專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才需要大量資金來(lái)支持實(shí)踐基地的建設(shè)。由于地方高校經(jīng)費(fèi)短缺，實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)明顯不足。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，我們可以加強(qiáng)地方高校之間的合作，在節(jié)省成本的同時(shí)擴(kuò)大知識(shí)視野，幫助地方高校擺脫實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足的困境。2.3對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)的理解不深，內(nèi)涵不夠，學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)有待提高針對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)的改革與探索，國(guó)內(nèi)各高校都投入了極大的精力和人力。但是總體而言，對(duì)新工科內(nèi)涵的理解層面還不深。大多數(shù)高校對(duì)新工科的理解還停留在“校企合作”等形式上，并未深入理解新工科與傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的區(qū)別和聯(lián)系，多數(shù)校企合作多流于形式，重儀式、輕內(nèi)容。各高校未能有效對(duì)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行升級(jí)、改造，依然采用陳舊的課程體系和教學(xué)方法，無(wú)法有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。部分教學(xué)改革仍然是“新瓶裝舊酒”，形式改變，但課程體系和內(nèi)容依舊。3機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)與發(fā)展思路3.1突破學(xué)科壁壘，制定“機(jī)電+智能”的機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)是面向未來(lái)社會(huì)和技術(shù)發(fā)展，滿足未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的新工科專(zhuān)業(yè)。新工科專(zhuān)業(yè)的發(fā)展和新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)，其所面向的生產(chǎn)組織形式和客戶需求與傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)完全不同。面向新形勢(shì)，各高校在辦學(xué)時(shí)不能用傳統(tǒng)的高等教育組織模式和教學(xué)理念、方法來(lái)理解機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)內(nèi)涵。各高校對(duì)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的機(jī)器人課程體系還處在摸索階段，機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的核心課程資源不足，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)面臨巨大挑戰(zhàn)，課程體系建設(shè)在短期內(nèi)更是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。破除機(jī)械類(lèi)、控制類(lèi)學(xué)科關(guān)于機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程體系偏機(jī)電、偏控制之間的爭(zhēng)議，依據(jù)各個(gè)學(xué)校的學(xué)科特點(diǎn)，制定適合學(xué)校特色的機(jī)器人工程課程體系不失為一種選擇。3.2拓寬校企合作空間，搭建產(chǎn)教合作平臺(tái)與企業(yè)的產(chǎn)教融合是實(shí)施協(xié)同育人的一個(gè)重要手段，也是科研實(shí)力不強(qiáng)的地方高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的一個(gè)主要途徑。從企業(yè)的主要業(yè)務(wù)角度看，與學(xué)院合作的企業(yè)可分為技能培訓(xùn)型、生產(chǎn)型兩種類(lèi)型，其校企合作特點(diǎn)各有不同。其中與培訓(xùn)型企業(yè)的合作內(nèi)容主要是由企業(yè)派有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的工程師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)真實(shí)的項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，與生產(chǎn)型企業(yè)的合作內(nèi)容主要是學(xué)生到企業(yè)進(jìn)行實(shí)習(xí)，熟悉企業(yè)崗位所需的技能。由于IT行業(yè)的特點(diǎn)，生產(chǎn)型企業(yè)規(guī)模偏小，且生產(chǎn)項(xiàng)目周期較長(zhǎng)，需要較熟練的技術(shù)。這些原因?qū)е缕髽I(yè)接收實(shí)習(xí)生的規(guī)模偏小，效果好的生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)難以大規(guī)模開(kāi)展。對(duì)于培訓(xùn)型企業(yè)來(lái)說(shuō)，每次可接收實(shí)踐訓(xùn)練的學(xué)生人數(shù)比較多，可以大規(guī)模開(kāi)展。3.3教學(xué)模式及方法的選擇從課堂教學(xué)上看，目前較多的中職學(xué)校仍采取傳統(tǒng)的教學(xué)方式，教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，學(xué)生只能被動(dòng)地接受專(zhuān)業(yè)知識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。結(jié)合中職學(xué)生的特點(diǎn)，他們更喜歡動(dòng)手操作，互動(dòng)性強(qiáng)的課堂更容易激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，因此學(xué)生對(duì)機(jī)器人課程的課堂教學(xué)總體不太滿意。通過(guò)分析中等職業(yè)學(xué)校機(jī)器人專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法：思維導(dǎo)圖、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目教學(xué)、案例教學(xué)等多種方法。讓學(xué)生通過(guò)分組合作、討論交流等多種方式，完成一系列的機(jī)器人專(zhuān)業(yè)課程項(xiàng)目任務(wù)學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，掌握機(jī)器人崗位的必備知識(shí)和技能，從而提高學(xué)生的綜合專(zhuān)業(yè)能力。結(jié)語(yǔ)機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)則是機(jī)械、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉的應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，機(jī)器人工程的專(zhuān)業(yè)建設(shè)應(yīng)該立足國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，通過(guò)認(rèn)真調(diào)研就業(yè)市場(chǎng)需求，根據(jù)各校具體情況，確立機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位，相應(yīng)制定適合各高校特點(diǎn)的人才培養(yǎng)方案和課程體系。突破學(xué)科壁壘，通過(guò)智能驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，從注重知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸R(shí)、能力、素質(zhì)”并重的系統(tǒng)培養(yǎng)；通過(guò)建立四年制全覆蓋式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)課程，多渠道、多層次培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。參考文獻(xiàn)［1］胡而已，唐超權(quán)．機(jī)器人工程新工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式淺析［J］．教育教學(xué)論壇，201