专业群背景下新工科专业产教融合协同育人模式的探索<br/>——以北京联合大学机器人工程专业为例＊

专业群背景下新工科专业产教融合协同育人模式的探索
——以北京联合大学机器人工程专业为例＊

2022-06-13商新娜季红益邬洪迈李克鸿金晓明夏齐霄

科技与创新 2022年11期

商新娜，季红益，邬洪迈，李克鸿，金晓明，夏齐霄

（北京联合大学机器人学院，北京100101）

在以智能制造为代表的全球工业4.0时代和中国“中国制造2025”的重大战略发展中，新工科也得到了快速发展，这是高等教育为适应和服务这场科技革命所提出的教育改革方案。新工科以新技术、新产业、新业态和新模式为特征[1]，核心内容是新理念、新结构、新模式、新质量、新体系[2]。教育部在《新工科研究与实践项目指南》中提出“深化工程教育改革、树立创新型工程教育理念，提升学生工程创新创造能力，推进科教结合、产学融合、校企合作”，产教融合对于促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接，在人才培养目标制定、师资队伍建设、资源配置协同等方面都发挥着重要作用，是培养新时代复合型新工科人才的有效途径。产教融合协同育人是一项系统工程，需要学校和企业的协同与配合，也需要政府相关部门的支持，并结合学校和专业自身特点，构建深入融合的育人机制。

机器人技术是前沿交叉学科，机器人的研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，在中国机器人领域人才缺口问题日益凸显，因此教育部从2016开始创建机器人工程专业，到2021年全国已经有302所高校获批建设机器人工程专业[3]。北京联合大学作为地方应用型大学，抓住新时期教育改革机遇，以服务首都发展建设为宗旨，依托办学基础和创新理念，近年来成功申办了如机器人工程、数据科学与大数据、物联网工程、网络安全等多个新工科专业，并展开了围绕新工科专业建设的多元协同育人教育教学改革和创新。本文以机器人工程专业为例，介绍了对新工科专业产教融合协同育人模式的探索和实践。

1 新工科专业产教融合协同育人面临的问题

产学合作理念在国内外已发展多年，在很多传统行业专业内也取得了不少实践经验[4-6]，这些经验对建设新工科专业有很好的借鉴作用，但是新工科专业建设起点高、发展快、学科交叉融合，进行产学合作时面临一些新的挑战。

新工科专业和传统专业的人才培养模式不同，导致传统专业的很多产学合作经验不能被直接套用，需要根据新工科专业建设特点，摸索更有效的机制。传统本科专业大都是面向社会的一个行业或者一个领域的人才需求，社会需求和变化幅度相对较小，面向的行业企业也相对稳定，而新工科专业是多学科交叉融合、结合以互联网+和工业智能等核心技术的新专业，面向的社会行业多，企业发展变化快、创新要求高、人才缺口大。而新工科专业建设大都处于起步阶段，人才输入滞后，势必不能按照传统专业相对固定和逐步开展的产学合作模式，而需要将专业建设发展、人才培养与产教融合协同育人工作同步开展，在互促互进中不断完善。

创新观念、协同育人的观念和模式还不是很成熟。产教协同培养新工科专业本科人才方面目前没有成熟的模式，现有的合作方式还存在较大不足，如协同办学机制不健全，资源得不到充分利用，容易出现共同利益盲区；缺少创新意识，人才培养供需错位和服务能力弱化，发展能力匮乏；合作企业大都是高新产业企业，运行机制灵活、效率高，与高校的行政管理和发展节奏有些不对应，导致合作推进缓慢、缺乏时效性。

鉴于新工科专业产学合作育人对高校和企业都具有挑战性，政府主导推动了教育部“产学合作协同育人项目”“卓越工程师培养计划”等，这些项目发挥了企业和高校的积极性，在打造多主体协同育人、产教融合等模式上起到了鼓励和推动作用。但是各高校根据自身新工科专业特点采用产学合作协同育人模式还值得深入研究和探讨。

2 基于专业群采用新工科专业产教融合协同育人模式

2.1 专业群是建设新工科专业的基础

新工科专业面向前沿技术领域建设和发展，需要有先进的理念指引和快速健康发展的基础。北京联合大学于2016年成立机器人学院，中国人工智能学会荣誉理事长、中国工程院院士李德毅担任院长，李院士提出培养懂得集成、管理机器人的人才，跨界渗透和跨界创新诞生的智能机器人教育，是中国教育改革抓住时代机遇的一个亮点。学院围绕机器人和人工智能技术将机械工程、自动化、软件工程、电子信息工程、汽车工程等专业整合协同发展，建立“科研任务带动人才培养”的育人模式，以轮式机器人和服务机器人为载体，开展科学研究和人才培养。北京联合大学机器人学院还拥有“软件工程”国家一级学科硕士学位授权点、北京市信息服务工程重点实验室、北京市智能机械创新设计服务工程技术研究中心、国家级服务外包人才培养模式创新实验区。密切相关的专业群和良好的科研团队，都为机器人工程专业的申报和建设奠定了宽厚的基础和广阔的发展空间，同时，机器人工程专业的建设和发展也自然融入学院专业群的协同发展中，学院各专业都围绕新工科建设不断创新理念、提升人才培养质量，如图1所示。

图1 机器人学院机器人相关专业群共同支撑发展新工科专业

2.2 基于专业群和产教融合构建协同育人模式与实施

2.2.1 基于专业群和产教融合构建协同育人模式

产教融合协同育人是新工科专业和相关行业企业发展的共同的迫切需求，需要多方主体力量共同参与，企业、高校、政府、教师和学生是协同育人过程的重要参与者，从校内到校外，都是新工科人才培养的重要阵地。机器人工程专业基于OBE理念和新工科专业建设思想，构建人才培养方案和课程体系。在专业建设过程中，充分依托专业群和行业企业开展产教融合协同育人。在校内校外逐步开展了建设院级实践教学中心、培育双师型教师、开展学科前沿系列讲座、建设校外实践基地、开展校企创新创业实践项目、企业和校内导师共同执导学生参加学科和行业竞赛、申报建设教育部产教协同育人项目等活动，形成了依托专业群建设新工科专业协同育人的新模式，如图2所示。

图2 产教融合协同育人模式

2.2.2 协同育人模式的实施

依托专业群，机器人工程专业中涉及机械、自动化、软件等专业相关的课程，由学院统筹协调，各专业互相支持师资和实验室，学院成立了实践教学中心，将所有专业的实验室和实践基地进行整合管理和规划发展，提升了实践环境的利用效率，避免了设备资源重复购置造成的浪费。依托专业群现有的校外实践基地，机器人工程专业学生尽可能多得与行业企业接触。

在这个基础上，机器人工程专业结合自身发展需要，积极与行业企业接触洽谈，先后与钢铁侠科技有限公司、一维弦科技有限公司、珞石科技有限公司等多家行业企业开展合作办学。

共同制定实践教学平台模式和共建实验室：新工科专业培养的是行业企业急需的人才，因此，人才培养方案的制定应充分考虑行业企业专家的意见，将产业实践经验和行业发展趋势融入培养方案中，共同构建多方协同育人的实践平台和实验室，提供多维学习空间。近年来，机器人工程专业建设了机器人信息融合实验室、机器人运动学与动力学教学平台，目前正在规划建设移动机器人定位与导航教学平台，以完善校内实践教学环境。

师资共享与培训：机器人工程专业作为新兴的新工科专业，面临教师进行专业转型与发展的问题，在积极参与各种培训、讲座和互相学习的过程中，机器人工程专业与企业开展师资培训合作，先后有10位教师利用寒暑期时间，进入企业一线场地，开展学习和工作实践，取得了切实的成效，系里大部分教师都获得了“双师型”教师资格。部分实践类课程（如“专业感知与实践”“专业综合实践”等）开展校内导师和校外导师共同指导的模式，协同推进课程育人效果。

课程建设一盘棋：根据校内外实践资源的情况，专业组织校内教师和企业导师成立课题小组，分方向、有重点开展教学、科研攻关；并成立课程群，相关课程联动建设。成立了5个课程群，分别是电工电子基础类、机械基础类、自动控制类、软件类、综合实践类。每个课程群设置负责人，负责人一方面组织研讨确定本群内各个课程的前后衔接和连贯问题，另一方面负责与相关课程群的交叉建设，使得机器人工程专业的课程建设成为一个有机的整体。在课程建设的过程中，充分开展与行业企业协同育人，注重对学生实践能力的培养，在一二年级，打牢专业基础知识，多方面开展行业认知类课程，如专业感知与实践、企业前沿技术讲座、企业参观等；在三年级开展专业课程实践和行业企业的短期实习；在四年级进行专业综合实践、毕业实习以及毕业设计，充分与行业企业需求结合，开展长周期项目式企业实习，锻炼提升学生的综合能力。

开展创新创业实践和学科竞赛项目：与行业企业共同参与指导学生参加创新实践项目和各类学科竞赛项目，拓展学生第二课堂空间，提升学以致用的能力。结合学院专业群，学生通过多专业联合组队，提高了团队协作能力，加速了知识融合。学生在近2年获得了启明星项目国家级2项、市级3项，获得蓝桥杯比赛市级二等奖3项，获得北京市大学生工程训练综合能力竞赛特等奖和一等奖，北京市大学生机械创新设计大赛一等奖等。

在实施过程中，将专业群、OBE理念和新工科发展特点融合为基础，以明确各级学生协同育人的具体实施路线为核心，配合协同育人多维度支撑手段，形成了可操作性强、逐步深入的协同育人实施方案，如图3所示。