机器人工程应用型专业建设与实践——以辽宁科技学院为例

赵双元，周振超

(辽宁科技学院 电气与信息工程学院，辽宁 本溪117004)

辽宁科技学院作为一所特色鲜明的应用技术型本科高校，2015年被确定为辽宁省首批向应用型转变的本科试点学校，2016年被确定为教育部重点支持的产教融合项目建设高校，“互联网+中国制造2025”产教融合促进计划试点高校，2017年被辽宁省确定为向应用型转变示范校。“辽宁省机器人驱动控制工程实验室”在2016年被评为省级工程实验室，2015年与中国航空综合技术研究所共同组建了“重载机器人技术标准化研究与验证联合实验室”，同时也是辽宁省机器人产业校企联盟的理事长单位， 2017年11月与沈阳新松教育科技集团有限公司签署校企战略合作协议，在此基础上成立的二级产业学院——新松机器人学院。机器人专业采用模块化教学，重实践基于项目教学，专业课分为两个方向，学生任选其一，优化课程内容及体系，积极参与校企合作，真正提高了学生实际操作能力，努力达到工程专业认证标准〔1〕，为地方社会经济发展输送更多的能操作各种机器人的合格人才。

1 机器人工程专业概况

辽宁科技学院是教育部批准的具有招收机器人工程本科专业资格的全国首批25所院校之一。我校机器人工程专业于2016年申报设置本专业，2017年初教育部批复同意并在同年9月招生。辽宁科技学院与中德新松机器人教育集团共同签署共建协议，成立辽宁科技学院-新松机器人学院并承担机器人工程专业的人才培养任务。

为培养高素质应用型工程技术人才，机器人工程专业建设了机器人实训中心，实训中心总面积约4 723.67 m2，包含一个应用开发中心、四个应用实训中心实验室 、一个机器人半实物仿真实验室、 一个工业机器人技术研究实验室、一个学生创新工作室，实验室特点鲜明、亮点突出，近三年很多兄弟院校及企业都来参观考察学习，实验室设备累计投资约1 800余万元。

2 专业培养定位与改革思路

辽宁科技学院机器人工程以工程实际应用为背景，面向工业机器人和服务机器人应用领域的工程设计、开发及应用岗位，培养掌握机器人应用领域的控制系统方案设计、系统集成、安装与调试、创新应用等工程能力所必备的理论知识和实践技能，并能够运用相关理论和技能解决机器人应用领域复杂工程的高素质应用型技术人才。要实现机器人工程专业人才培养定位，学生毕业后在社会与专业领域预期应达到以下目标：

(1)有良好的职业修养，积极更好地服务社会；

(2)能在机器人设计、智能生产或科研团队中从事工业机器人操作与调试、工业机器人系统集成、工业机器人系统应用开发、工业机器人离线仿真等工作，或从事管理角色；

(3)能够随社会和技术的发展终身学习，运用所学知识解决机器人应用领域繁琐复杂的工程实践的问题；

(4)具有综合运用机器人科学理论和各种操作技术，分析解决机器人控制系统的组装、集成、编程、测试、维护、保养和应用的工程能力；

(5)能够通过终身学习或其他学习渠道不断地更新机器人工程领域的新知识，新方法，实现机器人理论知识和实践技能的提升。

要实现以上五个目标，专业顶层设计找准定位，错位竞争，跨越发展，形成鲜明的办学特色，构建具有特色的机器人工程专业创新性应用型人才培养模式。以培养智能制造大背景下学生创新思维、创新能力和人工智能技术应用能力为主线，以产业学院为依托，打破传统工科专业和跨学科的人才培养屏障，以先进的教学理念和高水准的教学平台为基础，构建“校企合作”多主体参与，践行“协同育人、工学交替、理实融合、学用一体”育人模式，制定社会机构深度参与的机器人专业培养目标、课程体系、教学内容、教学模式、课程资源、师资队伍、质量评价等体系，将创新能力、跨学科智能技术应用能力和综合素质的培养渗透到每个教学环节，形成“理论教学与实践教学、课内教学与课外实践、校内实践与企业实习、基本技能培养与创新能力培养、科学研究与实践教学”五者融合并重、分层递进式的人才培养全进程，从而实现多主体参与、产学研融合的机器人专业培养模式的改革与实践。经过不断改革，形成了机器人专业2019级的培养体系如图1。

图1 机器人专业2019级的培养体系

3 构建应用型课程体系

3.1 课程体系建设

机器人专业以“知识、能力、素质协调发展”为培养主线，构建由“公共基础课、专业基础课、专业课、选修课”组成的“四级平台”式的理论教学体系，由“实验、实习、工程训练、创新实践”组成的“四级模块”式的实践教学体系，形成专业课程方向模块体系、基于项目的知识体系、企事业兼职教师参与的教学模式有机结合的人才培养“多维一体”结构模式〔2〕，以专业核心课程进行课程群建设。

机器人专业资源建设将采用企业反馈、分方向、不断修订培养方案滚动建设的办法，构建特色鲜明结构合理的专业结构体系，并积极推进“金课”建设及专业建设，通过实际应用，理顺课程之间的相互关系，优化教学内容，将工程案例、网络资源加入教材和课件丰富课程资源〔3〕，最终构建形成体系合理、内容丰富的实时的课程体系，满足符合培养上手快、素质高、能创新、动手能力强的应用型人才的实际需求。

与新松教育集团讨论了实训基地的建设规划、设备标准、人员配置、人才培养等细节工作，就如何推进企业参与教材编写、教材如何达到系统集成层次的要求、拟出版教材的目录确定及分工、各门教材学时数开课学期的确定、增加机器人语言Python以及ROS系统课程、课程实验和实训如何在教材中得到体现等相关问题进行了深入的研究并进行落实，尽快出版适合机器人本科专业的应用型教材，进一步修改完善了机器人工程人才培养方案，以适应人才培养的迫切需求。目前已完成出版校内讲义三部，初稿完成五部。

3.2 创新教学方法

新松集团公司机器人企业师资团队与学校师资联合教学，承担专业课授课任务，教学过程中教师采用任务驱动的教学方法、工程师引入现场实际问题参与教学等适合于提高实践动手能力强的人才培养的教学方法，灵活选用企业的项目进行教学、分小组对抗、任务环节演练等教学手段〔4〕。

采用60%～80%的常规教学与20%～40%的工程师自主项目教学相结合的教学方式，充分利用工程师在机器人领域内积累的经验、知识和行业背景，将丰富的工程项目经验与企业的实际工作带入课堂进行自主项目教学，学生参与调研，形成真实案例教学，在完成教学大纲要求的基础上，其中20%～40%的课时，由兼职工程师教师进行授课。教学过程严谨可控，工程师教学内容均经过学校主讲教师严格的审核，实现教学过程的相互提高。

4 专业实践教学平台建设

机器人专业将机器人行业前沿技术及相关主流企业的主流设备引入到实践教学体系，构建具有能行业体验、能参观观摩、能进行项目实践和操作的新型实验室，全面推动机器人专业实践教学能力和服务创新能力的融合发展。

实训中心的建设总体规划以建设目标为引导，以人才培养计划为准则，整个实训中心的建设主要分为硬件建设和软件建设两个部分。根据不同的教学功能，硬件建设包含机器人基础教学实训室和机器人典型应用教学实训室两个实训室。实训系统软件建设方案主要包括实训课程以及工业应用展示等内容。

表1 实训室建设

2018年9月机器人专业与新松集团完成了大学生校外实践教育基地建设。建设大学生校外实践教育基地，学生可以在真实环境中学习，不仅学生受益匪浅，也促进了科研院所、高校和行业、企事业单位等联合培养人才新工科新机制的建立。实践教育基地的建设强有力地推动了高校转变传统的教育思想观念，构建创新了人才培养新模式，改善了实践教学环节，使高校学生的创新、实践动手能力、社会责任感和就业能力都得到了提升。

5 师资能力培养与建设

与沈阳新松集团合作，机器人专业师资一方面以混编师资的方式，通过互相学习以及集体备课、互相观摩、内部师资培训、教学方法联合互补创新、相互交流教学经验等多种教学研讨活动，提高了教师的实践教学能力〔5〕；另一方面新松集团为教师提供企业实践见习和工程师培训，提升教师的岗位能力认知、让老师和工程师一起参与企业项目，真正达到学工结合，提升了机器人专业“双师型”结构教师的比例，不断优化教师队伍结构。

6 结束语

通过机器人工程专业的应用型建设，打造省级特色专业，在人才培养模式的探索、课程体系的构建、教学团队的建设、校企培养机制的建立、专业课程群的改革、应用型教材的建设等方面取得有效经验和实践效果，对同类院校和校内相关专业的建设起到一定的示范作用，在行业和地方产生积极的影响，专业的社会认可度提高，有利于学生就业。为学校建设地方应用型高校现代特色产业学院做了有益探索和实践。