中国制造2025背景下本科院校机器人专业人才培养模式研究

龙樟，冯文荣，陈广

（1.西南石油大学工程学院，四川南充 637800；2.机器人工程与智能制造南充市重点实验室，四川南充 637800）

《制造业人才发展规划指南》指出，当前人才培养与企业实际需求脱节，存在工程教育实践环节薄弱，学校人才培养建设滞后等问题[1]。鸿海集团董事长郭台铭先生在“中国制造2025与推进结构性改革”会上也直言，大学生普遍动手能力差。机器人是中国制造2025战略重点之一，《机器人产业发展规划（2016—2020年）》确立了我国至2020年机器人产业高质、高量发展目标[2]。随着机器人产业的蓬勃发展，机器人技术人才的需求将激增，对机器人专业人才素质也提出了新的更高要求。如何培养与智能制造发展相符合的机器人专业人才，对支撑我国由制造大国走向制造强国具有十分重要的意义。

1 中国制造2025背景下本科院校机器人专业人才培养目标

人才是机器人产业发展的基础和关键。虽然我国机器人产业已经进入高速发展期，但符合企业需求的技术创新人才稀缺问题一直是影响和制约机器人产业发展的瓶颈[3]。根据工信部的产业发展规划，2014—2020年平均每年需要培养3万名以上的机器人高素质人才。随着机器人项目的年增长速度居高不下与人才的持续需求，在全国范围内的机器人专业人才缺口巨大，可见，培养机器人领域的创新型高端专门人才迫在眉睫。

1.1 机器人专业人才培养现状

长期以来，我国机器人领域人才的培养主要集中硕士、博士阶段，培养人才层次高、数量少。近年来，国内本科院校、高职院校和中职学校才开始开展本科、专科、中职学生机器人类课程教学。高职院校和中职学校侧重于机器人操作能力的培养，缺乏基本理论知识，培养了一批一线机器人操作、维护及编程技术人员。本科阶段，目前仅北京航空航天大学、东北大学、湖南大学等高校设置了机器人专业，本科阶段机器人专业人才培养还未形成完整的教育体系。随着我国制造2025战略的全面发展，对从事机器人研发、设计、制造、操作、维护等工作的高层次复合型机器人专业人才的需要越来越大，当前机器人领域人才的培养远远落后于行业的发展速度。

1.2 机器人技术的学科特性

机器人技术是集机械设计、制造、计算机应用、人工智能与控制、认知科学、微电子、新材料等众多学科于一体的交叉学科[4]。随着人工智能的高速发展，下一代机器人将传统机器人技术与大数据、云计算、物联网、信息技术等先进技术相融合。完整的机器人知识体系要求学生具有一定的数学理论基础，同时，对计算机语言与数据结构、机械设计与作图、电子设计等都有一定了解[5]。因此，与机器人相关的科学、技术、工程、数学多学科在教学过程中必须紧密相连，以整合的教学方式使得学生掌握概念和技能，并运用技能解决真实世界中的问题。

1.3 本科院校机器人专业人才培养目标

在我国工业向智能化转型的今天，迫切要求着力培养具有创新思维、创新能力的机器人领域复合型人才，掌握共性技术和关键工艺的专业人才[6]。在新的形势下，高等本科院校应必须明确机器人教学的培养目标，新的培养目标应以培养具有学、研、用的高层次、高技能机器人技术人才，从更高的角度，全面改革机器人教学体系，使得学生在具备扎实的理论知识的同时具有较强的机器人研发、操作、管理、维护的能力。

2 智能制造时代本科院校机器人专业人才培养模式探索

长期以来本科人才培养的重理论、轻实践，导致学生动手能力差。机器人技术涉及多学科交叉融合，且具有较强的实践性、探索性、创新性。因此，机器人专业人才培养应加强理论与实践的紧密结合。

2.1 跨学科知识融合的机器人理论教学模式

机器人技术综合性很强，涉及多个学科，推动机器人技术教学必须优化交叉课程的教学。教学过程中根据培养目标对教学内容进行整合，合理安排所学的内容，通过机器人知识模块的典型案例分析使学生们易懂、易记、有用、实用，从教学内容与教学方法、实践性教学等方面进行教学改革，突出实践性教学，培养符合社会发展需求的复合型人才。

2.2 模块化分级实践教学模式

由于机器人技术涉及多方面的知识，内容较多、且前后内容交错，学生在学习过程中往往抓不住重点，对所学的内容不能合理地掌握和应用。所以在过程教学中应根据学生高低年级层次和机器人技术构架对教学内容进行科学的归纳组合，采用模块化分级实践教学方式，根据教学的实际情况将实践环节分为多个教学模块和多个等级。通过模块化分级实践教学，从浅入深，由单机到系统，形成进阶式、层次化的机器人实验教学模式，从而使课本上那些分散的知识点联系起来形成一个完整的知识体系，学生既可以对教学内容进行系统掌握，又可对某一个具体的知识点进行纵向的扩展和横向的比较，加深对所学知识的理解。

2.3 项目为导向的课外实践教学模式

机器人的学科特点要求学生进行大量的实践[7]。通过实践项目的开展，调动学生的学习兴趣，激发学生的积极性及创新思维，让学生带着问题去学习，巩固并深入理论知识的学习，并提升实践动手能力。项目形式包括学科竞赛、国家或学校科创项目、教师科研项目等。一方面，学生通过项目可以进行学分认定，另一方面项目获奖可以获得荣誉，极大地提高学生的学习积极性。“既要动脑又要动手”的项目任务加强了学生对机器人的认识，强化了学生对知识的运用，学生对学到、用到的知识印象深刻，从而提高教学质量和教学效率。

西南石油大学机械电子工程专业机器人方向近两年来积极组织学生参加课外实践项目，项目达到全员覆盖，教学成果显著。2018年学生参加机器人大赛、机械创新设计大赛、工程训练大赛等竞赛获得全国一等奖五项，省一等奖十余项，并获得中国设计类最高奖“中国好设计”奖。在比赛过程中，学生将理论应用于实践，加深了对理论知识的认识，通过发现问题、解决问题，提升了自身能力，比赛获奖更进一步激发了学生的学习热情。

2.4 强化机器人实践教师能力

理论与实践紧密结合的机器人教学模式对教师的素质提出了更高的要求。一方面，机器人课程的教学过程设计、项目设计、课程评价等都对教师的实践能力、创新能力提出了挑战；另一方面，教师作为教学过程的直接实施者和主导者，其自身的素质很大程度上影响教学的实施效果。因此，高校应积极推动教师实践能力升级，组织教师参加相关实践培训或训练。除此之外，高校亦可安排一定数量机器人方向工程经验、科研经历丰富的教师（一般为副教授或教授）担任机器人实践指导教师，提升实践教学水平。

3 结语

随着中国制造2025战略的不断推进、机器人产业的高速发展，亟须抓紧谋划、扎实推进和发展机器人相关领域人才的教育，探索与时俱进的机器人专业人才培养模式，培养、储备与智能制造发展相符合的机器人领域人才，培育能够承担机器人技术及产业发展的创新型、复合型人才队伍，提高机器人研究、制造水平，为我国由制造大国向制造强国转型提供坚强的保障。