人工智能背景下应用型本科高校机器人工程专业人才培养模式研究

李罡，李景丽，程一洋，包括

人工智能是计算机学科的一个分支，被称为世界三大尖端技术之一，其作为科技创新产物，在促进经济发展、推动人类社会进步和改善人们生活水平等方面起到越来越重要的作用。高校是国家科技创新体系的重要组成部分，更需要不断创新人才培养模式，调整人才培养方案，开设前沿专业来培养产业发展急需人才。这样才能够引领我国人工智能领域科技创新、人才培养和技术应用示范，从而带动我国人工智能总体实力的提升，满足国家产业发展和战略需求。［1］

机器人是人工智能领域的一个典型代表，被称为“制造业皇冠顶端的明珠”，已成为全球新一轮科技和产业革命的重要切入点。我国也从国家层面制定了“中国制造2025”战略，智能制造是此战略的主攻方向，而机器人又是智能制造中的关键装备，所以将机器人技术列为重要内容之一，这就需要大量的机器人专业技术人才。因此，培养机器人专业人才为我国人工智能和机器人产业发展提供科技和人才支撑，对推动我国占据人工智能科技制高点至关重要。［2］

一、机器人技术人才需求分析

受劳动力的供需矛盾、企业迫切转型升级的影响，中国在机器人应用领域保持着35%的高增长率，中国机器人市场增长潜力巨大，但机器人专业人才严重缺失是在中国推行机器人技术、发展机器人产业的最大瓶颈。［3］

2021年12月28日，工业和信息化部等十五部门联合印发了《“十四五”机器人产业发展规划》，提出到2025年我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，同时提出了2025年的具体目标：一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平；机器人产业营业收入年均增速超过20%；形成一批具有国际竞争力的领军企业及一大批创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业，建成3～5个有国际影响力的产业集群；制造业机器人密度实现翻番。到2035年，我国机器人产业综合实力达到国际领先水平，机器人成为经济发展、人民生活、社会治理的重要组成。随着我国机器人产业发展及智能制造业的发展，预计未来十年，工业机器人的年增速有望达到2%，高技能机器人人才缺口将逐年加大。［4］

为推动“十四五”发展目标落实落地，《规划》部署了健全人才保障体系，指出要提高产业创新能力、夯实产业发展基础、支持高校和科研院所培养专业技术和复合型高端人才，推进新工科建设，鼓励校企联合开展产学合作协同育人项目，共建现代产业学院，推行订单培养、现代学徒制等模式，培养产业发展急需的高层次技术人才。目前，虽然清华大学、北京大学、吉林大学、东北大学、湖南大学、北京信息科技大学等学校开设了机器人工程专业，但远不能满足机器人产业的快速发展对高素质应用型专门人才的需求。

二、国内外机器人技术状况

随着机器人在工业、智能家庭、医疗、军事、航空航天、公共服务和研究等方面的广泛应用，机器人将为产业结构、思维方式和社会关系带来新的变革，机器人技术也必将成为催化科技突破、推进科技革命的关键领域。作为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平重要标志的机器人技术，无论是推动智能制造装备、资源开发、国防军事，还是发展未来服务机器人产业，推动社会发展建设，均具有无可替代的战略作用。［5］

（一）国外

美国、韩国、日本等世界各经济和军事强国都非常重视机器人技术及相关产业的发展，把机器人列为未来战略新兴技术，将其作为国家的重要发展领域。世界各国也将机器人作为新一轮产业革命的核心，全方位布局，加紧机器人技术研发和人才培养，抢占机器人市场制高点，并在国家层面建立了相对完整的研发促进机制，以此作为保持和重获制造业竞争优势的重要手段。

（二）国内

与发达国家相比，我国机器人技术及教育起步较晚，相对薄弱，相关人才缺口较大导致机器人技术与国际水平存在较大差距，极大地制约我国机器人领域发展。因此，我国高度重视机器人相关领域的高等教育工作，主动布局人工智能和机器人等工程科技人才培养，将机器人纳入国家科技创新重点领域，大力推动机器人研发创新和产业化应用。近5年，全国共有三百余所高校成功申报“机器人工程”专业，其培养的机器人领域人才，为我国占领世界机器人产业的制高点提供坚强保障。［6］

三、创新人才培养模式

机器人技术是集机械设计制造及自动化、电气工程、智能检测、人工智能与控制、电子等众多学科于一体的交叉学科。以产学研结合的特色发展方式建设机器人学科不仅仅是适应国家经济社会发展需求的大势所趋，也是培育和发展学校新的学科增长点的客观需要。创新应用型本科高校人才培养模式要树立OBE教学改革理念，人才培养方案的制定要坚持以学生为中心、产出为导向，通过校企深度融合共建，与人工智能产业特点和行业需求相融合。2021年，白城师范学院与百科荣创（北京）科技发展有限公司签订了校企战略合作协议，针对机器人工程专业开展深入的校企合作。通过订单班培养模式，学校与百科荣创有限公司在人才培养、学生就业、实践教学和校内外实习实训等方面进行深度融合，以“后订单班—工作能力”一体化训练基地为依托，构建“校内—校外”人才培养体系，为机器人工程专业提供定制化专业人才培养方案、师资培训等产教融合服务。［7］白城师范学院机器人工程专业人才培养模式的整体思路如图1所示。

（一）人才培养定位

机器人工程专业人才是适应行业和地方经济社会发展需求，能够胜任人工智能、软件开发等新兴领域工作，具有对制造、交通和农业等领域进行智能化改造的能力，能够在机器人领域中的产品研发、技术支持、项目管理等工作岗位从事机器人系统开发、运行维护、技术服务以及业务管理等工作的高素质应用型工程技术人才。

（二）人才培养目标

机器人工程专业毕业生在未来5年预期达成以下目标。

1.社会责任与职业素养：具有良好的人文科学素养和工程师的职业道德规范，拥有健康的体魄，诚实守信，具有较强的社会责任感。

2.工程实践能力：能够在机器人产业中从事产品设计制造、设备维护调试、服务管理等工作，在工程实践中理解并遵守行业技术标准和政策法规。

3.知识运用能力：能够适应自动化领域中技术发展的要求，对复杂工程问题进行分析和研究。

4.协调与合作能力：具有创新能力、合作沟通能力，能够适应机器人产业的发展趋势，并且能够进行跨文化背景下的技术交流与团队合作。

5.终身学习与发展：能够有效地持续学习和自我完善，适应社会和行业发展需求，并在智能机器人领域中的产品设计研发、系统集成、设备操作和运维管理等工作中逐步形成职业竞争优势。

（三）课程体系构建

课程体系设置是响应专业特色和培养目标的具体手段。机器人工程专业具有多学科交叉融合的特点，该专业的课程体系包括通识教育、专业基础、专业核心、专业选修和专业实践等课程以及实验、实习等实践性教学环节。［8］在设置专业课程体系时，需考虑各类课程对毕业要求的递进支撑关系，按照知识学习、分析设计能力训练、复杂工程问题解决的思路培养解决复杂工程问题的能力，突出机器人工程专业人才所需的“新内容”“新素养”。课程体系中还包括课程大纲的制定、审定和修订，行业企业专家参与课程体系设计的过程，全体教师参与等制度。另外，应根据能力导向明确课程支撑的毕业要求并给出详细充分的支撑理由，由此确定课程支撑的毕业要求指标点，确保支撑毕业要求课程的内容是可教学、可评估、可评价的。［9］机器人工程专业人才培养方案中的课程体系如表1所示，课程修读关系图如图2和图3所示。

表1 机器人工程专业人才培养课程体系

（四）教师队伍建设

人工智能时代是高速发展的时代，技术快速迭代，为培养新时代发展需求的高素质人才，教师的教学理念要不断更新，教学水平要不断提高。高等院校教师不但要有“双师型”教师所具有的相关技能，还要树立“终身学习”的观念，不断学习新内容，将本领域最新的知识传授给学生。

1.加强应用型本科高校机器人工程专业教师队伍建设。建立一种高校、企业联合培养师资团队的机制，通过“引进来”和“走出去”形式和采用“引进—锻炼—认证—重组—激励”等机制，建设一支稳定的专业教学教师队伍。建设一支具有较高教学水平和较强实践能力的“双师双能型”机器人专业教学团队，合理分工、协同教学。借助于机器人工程专业实践创新基地的校企合作平台，支持机器人工程专业教师去其他院校或实践教学基地考察学习、交流经验，取长补短，不断提高理论和实践教学质量。

2.以校企合作为依托，为专业教师提供参与校企合作公司的相关产学研项目开发机会。加强基地的“产教融合、校企合作”建设，通过学校自身的实训平台开展不定期的机器人技术培训，充分利用和共享合作企业等各方面教育资源，促进专职教师的知识更新和技能提升。定期安排专业教师参加企业组织的专业技能培训，在实践中选用和聘用一批实践经验丰富，具有一定指导能力的实践教师，提高实践教学效果，使机器人工程专业的专兼职教师可以胜任人工智能、智能制造、应用系统设计与开发和机器人工程应用等方面的理论和实践教学、科研工作，满足机器人工程专业人才培养需求，保障机器人工程专业人才培养质量。

四、机器人工程专业人才培养实践基地建设

面对新一代人工智能发展的重大机遇，高校要站在国家战略发展高度，创新“校企联合培养、整合互动”实践创新平台和实践基地的建设，培养新型的人工智能、智能制造人才。［10］

（一）机器人工程专业实践创新平台和实践基地运行机制建设

1.实践创新平台和实践基地管理组织建设。包括实践创新平台和实践基地管理领导小组、实践创新平台和实践基地日常管理人员、校企管理人员分工等。

2.实践创新平台和实践基地管理制度建设。包括制定实践创新平台和实践基地管理人员职责、指导教师职责、学生实习实训守则、实践创新平台和实践基地安全规定等。

（二）机器人工程专业实践创新平台和实践基地的师资建设

1.根据实践创新平台和实践基地的特点，对实践创新平台和实践基地指导教师进行教学内容、教学方法等方面培训。

2.为实践创新平台和实践基地指导教师提供参与校企合作公司的相关产学研项目开发机会。

（三）机器人工程专业实践创新平台和实践基地“产教融合、校企合作”建设

1.技能培训。实践创新平台和实践基地与企业进行合作，联合对学生进行职业技能培训，提升就业能力。

2.工程实践训练。依托实践创新平台和实践基地的硬件条件和实践平台开展相关的工程训练，并通过各类学科竞赛，如人工智能创新大赛、中国工程机器人大赛、中国机器人技能大赛、大学生电子设计竞赛、世界机器人大赛、大学生工程训练综合能力竞赛和国际青年人工智能大赛等来检验学生的工程训练效果和工程实践能力。［11］

五、结语

人才是机器人产业发展的基础和关键。在发展人工智能的推动下，我国机器人产业已经进入高速发展期，但符合企业需求的专业人才稀缺问题一直是制约机器人产业发展的瓶颈。高校要创新机器人工程专业人才培养模式，加强理论知识教学，同时重视实践环节教学，通过校企合作订单班的培养模式，以产学研结合的特色发展方式建设机器人学科，培养符合国家战略发展和机器人产业发展需求的高素质应用型工程技术专门人才。［12］