智能制造时代机器人工程专业建设与人才培养模式探讨

刘旭东　于金鹏　毛雪伟

［摘 要］随着《中国制造2025》持续推进和《“十四五”机器人产业发展规划》的实施，我国社会、经济发展对机器人领域相关技术人才的需求与日俱增。为适应新时代国家和社会的需要，从2016年开始，国内高等院校纷纷开设机器人工程本科专业，对推动机器人技术的发展起到了重要的作用。文章对机器人工程专业的建设背景、建设现状等方面进行了分析，并阐述了青岛大学机器人工程专业的建设状况，提出了智能制造背景下机器人工程专业建设的实施方案，旨在为机器人工程专业的发展提供一些参考和建议。

［关键词］智能制造；机器人工程专业；人才培养

［中图分类号］G64［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）07-0006-04

一、机器人工程专业建设背景

随着《中国制造2025》的推进和机器人产业的快速发展，机器人技术不仅在智能制造、工业自动化等方面得到广泛应用，而且在航空航天、深海探测、国防建设等领域发挥重要作用，机器人已经成为现代社会不可或缺的一部分[1]。习近平总书记在致2015世界机器人大会的贺信上指出：“我们愿加强同各国科技界、产业界的合作，推动机器人科技研发和产业化进程，使机器人科技及其产品更好为推动发展、造福人民服务。”据《中国机器人产业发展报告（2022年）》统计，仅在中国人工智能机器人行业，人才缺口就高达500万人，复合型人才和高层级人才稀缺。因此，机器人工程专业是顺应社会与经济发展需要、国家战略发展需求和国际发展趋势，解决“卡脖子”问题而设立的自动化类新工科专业。机器人工程专业要求培养具有扎实的理论知识和丰富的实践经验，掌握机械、电子、计算机、控制等多学科技能的专业人才。此外，为加快推进机器人产业高质量发展，2021年国家出台了《“十四五”机器人产业发展规划》，2023年工业和信息化部等十七部门联合印发《“机器人+”应用行动实施方案》，这些政策的实施对高校机器人工程专业建设和人才培养提出了更高要求。因此，高校要顺应时代发展需要，强化机器人工程专业建设，为国家和社会培养更多卓越人才。

二、机器人工程专业建设现状

机器人工程专业是一个包含自动化、机械电子、计算机技术、人工智能等学科的多学科交叉新兴专业，是教育部于2015年设立的自动化类本科专业。2016年，东南大学在全国率先建立机器人工程专业并开始招生。《教育部关于公布2023年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》显示，截至2023年，全国已有367所高校开设了机器人工程专业。经过这些年的建设和发展，机器人工程专业的毕业生已走入社会，为机器人产业的发展提供了一定的支撑。但随着智能制造的升级和技术进步，机器人应用范围越来越广泛，为满足机器人工程专业人才需求，当前机器人工程专业建设仍需进一步完善。

虽然机器人工程专业属于自动化类专业，但各高校对该专业的建设所依托的学院不同，如分别依托机电工程学院、自动化学院、电气工程学院、计算机科学与技术学院等。这导致机器人工程专业的人才培养方案建设基础不同，比如有些高校机器人工程专业基础课程偏重自动化专业，有些高校偏重机械工程专业等。而机器人工程专业人才培养方案难以同时兼顾机械、电子、计算机、控制等相关学科的理论与方法，课程体系不够系统和完善。因此，机器人工程专业建设需建立覆盖全面的专业知识的课程体系。在实验教学与实习基地建设方面，受办学经费等多方面因素限制[2-3]，部分高校机器人工程专业的本科教学实验室建设尚不完善，无法满足学生专业课程实验、课程设计、创新创业、毕业设计等的需求，影响学生创新思维和实践能力的提高。另外，目前可供学生实习的、与机器人产业密切相关的实习实践基地较少，学生难以真正接触实际工程项目，不了解机器人相关的应用环境和行业需求，不能很好地培养实践创新能力和团队合作精神[4]。目前，高校师资队伍中具有机器人背景的专业教师较少，多数教师从研究生阶段才开始学习机器人相关的知识，缺乏机器人专业课程教学经验，缺乏行业背景和工程实践能力，加上可利用的教学资源较为紧缺，使理论教学与实际脱节，导致人才培养质量不能满足机器人产业需求和国家发展需要，影响了新技术、新产业的发展[5]。

三、青岛大学机器人工程专业建设状况

青岛大学机器人工程专业归属自动化学院，于2021年建立并开始招生，每年招收90人。青岛大学拥有“全国高校黄大年式教师团队”、电工电子国家级实验教学示范中心、机器人智能交互技术教育部工程研究中心、人才培养模式创新实验区、大学生校外实践教育基地等国家级实验教学平台；拥有新加坡工程院院士、韩国科学院和工程院院士、国家“万人计划”教学名师、长江学者特聘教授、IEEE Fellow等高层次师资队伍。此外，自动化学院在原有自动化专业人才培养方案中，已设有机器人学、机器人基础等专业课程，以及人工智能、机器人驱动与控制等选修课程，并建有国家级一流课程、国家精品课程等，这些课程为机器人工程专业建设、人才培养奠定了良好的基础，并提供了有力支撑。

机器人工程专业的培养目标是：面向社会和经济发展需要，培养德智体美劳全面发展，适应科技前沿和国家战略发展需求，符合社会和行业发展需要，熟悉国际规则和惯例，掌握机器人科技领域的基础理论和专业技能知识，具有从事机器人领域工作的专业技能，具有解决复杂工程问题的能力，富有创新精神和开拓意识，具有团队意识和沟通能力，能够在生产、科研及其他相关部门从事机器人工程技术相关领域的基础研究、技术开发与应用、工程设计与实施、组织管理等方面工作的高素质创新型、应用型、复合型人才。

機器人工程专业课程体系面向控制科学与工程、系统科学、机械工程、计算机科学与技术等多个学科，包括数学与自然科学类课程、人文社会科学类通识教育课程、工程基础类课程、专业基础类课程、专业类课程等。工程基础类课程包括工程图学、高级程序设计语言、电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、自动控制原理、液压与气压传动和工程力学等课程。专业基础类课程包括电力电子与电能变换技术、电机与拖动、现代控制理论、微机原理与接口技术、计算机控制技术、机器人学、机器人感知与控制、机器人驱动与控制等课程。专业类课程包括两部分，一部分为专业必修课，一部分为专业选修课（包括选修限选课和选修任选课等），满足学生全面培养、个性发展的培养目标和要求。同时具有面向工程需要的完备的实践教学体系，除了独立实验课、非独立实验课，还有集中实践课，包括军事理论与训练、现代机械制造工程实训、电子工程训练、电气工程训练、电子设计自动化综合训练、专业课程设计、专业实习（实践）、毕业设计（论文）等。机器人工程专业实验实践课学分占总学分的29.1%。

机器人工程专业重视课程教学改革和教材建设。针对目前机器人工程专业核心课程可借鉴资源较少、课程和教材建设不够完善等问题，鼓励和支持教师开展线上课程建设和教材建设，并积极申报相关教研项目。在课程教学中，采用灵活多样的教学方法，如案例分析法、项目式教学法等，提高过程考核的比重，注重培养学生的创新实践能力。

在实习实践方面，机器人工程专业与青岛特锐德电气股份有限公司、青岛红树林科技有限公司、青岛德丰电子科技有限公司等企业签订了战略合作协议或建立实习实践基地，使学生能更好地了解行业背景和需求，锻炼学生的动手能力，培养学生的团队合作精神。自动化学院为机器人工程专业学生配备了学业导师，通过参与导师的科研项目、横向课题等，提高学生的创新意识和实践能力，并为学生的毕业设计、就业、深造等奠定良好的基础。鼓励学生参与大学生创新创业项目和科技竞赛，如中国机器人大赛、中国机器人及人工智能大赛、全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生电子设计竞赛等，以提升学生的创新实践能力，达到“以赛促研、以赛促学”的培养目标。此外，青岛大学建有创新创业学院，为学生参与竞赛、创新创业活动等提供了便利。

四、智能制造背景下机器人工程专业建设的实施方案

（一）基于交叉融合特点，优化课程体系

面向智能制造发展实际，聚焦战略性新兴产业发展，考虑机器人工程专业交叉融合的新特点，设计兼顾自动化、机械、电子及计算机等多学科专业知识的课程体系和教学内容，既要重视基础课程和专业课程的理论教学，提高学生的理论知识水平，又要设计深入、完整的机器人工程系统实践环节，提高学生的创新实践能力，培养具有系统观、智能观的机器人工程专业人才。

（二）强化课程建设，开展教学研究

机器人工程专业作为国家重点建设的新工科专业，其课程建设相比传统专业较为薄弱。应以需求为导向，从课程内容、教学实施方式、知识体系结构、知识点划分等维度探索机器人工程专业课程建设新模式[6-7]。教材建设是进行课程建设、深化教学改革、提高教学质量的重要保证，应以教材建设为抓手，推动学科专业发展，提高育人成效。开展智能制造和新工科背景下的机器人工程专业教学研究，如人才培养模式、课程体系、课程思政、教学方法、创新创业等的研究，为机器人工程专业的持续改进和发展提供理论支撑。

（三）加强实践环节和创新创业教育

一是合理提高机器人工程专业实践环节学分的比重，设立贯穿大学阶段全过程的实践环节，如电子工程训练、电气工程训练、机器人工程训练、现代机械制造工程实训、机器人系统综合实践、专业实习、毕业设计等。二是开展校企合作，加强实习基地建设，共商人才培养机制，建立校企协同育人新模式，通过专业实践实习，开阔学生眼界，结合知识和技能传授，杜绝走马观花式的实习，让学生真正“动”起来，拓宽学生运用知识解决问题的思路，提高学生的职业素养和就业能力。三是以“互联网+”、“挑战杯”、大学生创新创业项目等为依托，大力推进创新创业教育，开设创新创业课程，建立学生创新实验室，提高学生参与中国机器人大赛、全国大学生智能汽车竞赛等竞赛的热情，实现通识教育、专业教育和创新创业教育的有机融合，为学生创建良好的创新创业环境。

（四）强化师资队伍建设，提高育人能力

机器人工程专业普遍存在师资队伍相对薄弱等问题。为更好地适应机器人产业发展和人才培养需求，加强机器人工程专业的师资队伍建设，应积极开展师资培训，提高教师育人能力。机器人工程专业面向国家重大战略，关乎国家安全，应举办关于课程思政教育的培训与研讨，提高教师的思政育人能力，将思政元素润物无声地融入教学全过程，提高学生的综合素质。可实施“请进来，走出去”策略，聘请企业、研究所等行业专家作为兼职教师，指导学生进行创新创业、毕业设计。可通过校企合作、挂职实践等，提升教师的工程应用能力。应完善基层教学组织，组织教师积极参加教学改革与课程研讨，改进教育教学方法，不断开拓机器人工程专业育人方法和途径。

五、结语

机器人工程专业是顺应“中国制造2025”国家重大战略和国际发展趋势而开设的自动化类新工科专业。经过几年的投入和建设，相关高校机器人工程专业建设取得了较大的发展，为国家和社会培养了一批机器人技术相关的高层次人才。然而，随着智能制造行业的发展，机器人工程专业建设在人才培养方案、课程体系、师资队伍、实验条件等方面仍需不断探索和完善。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 曾凯，钱俊磊，陈波，等.多元驱动下新工科本科专业人才培养模式的构建：以自动化专业为例[J].大学教育，2023（11）：74-76.

[2］ 周玲，黄珍，樊丽霞.地方高校新工科建设的环境、困境与路径[J].北京教育（高教），2021（5）：28-32.

[3］ 趙华君，漆新贵，罗天洪，等.地方高校机器人工程专业新工科人才培养研究[J].西南师范大学学报（自然科学版），2020，45（6）：127-132.

[4］ 漆军，马忠丽，刘甲甲，等.机器人工程专业“协同融合”建设：以成都信息工程大学为例[J].西部素质教育，2023，9（16）：169-172.

[5］ 唐玉娟，胡兴柳，杨忠，等.机器人工程新工科专业建设实施方案探索：以金陵科技学院为例[J].教育教学论坛，2021（28）：48-51.

[6］ 王肖锋，田换林，穆浩志，等.机器人工程专业复合型人才培养体系的研究与实践[J].中国轻工教育，2022，25（5）：55-63.

[7］ 李瑞峰，荣伟彬，邓鑫.新工科背景下机器人工程专业研究与探索[J].中国大学教学，2020（Z1）：32-36.

［责任编辑：钟 岚］