魏長(zhǎng)赟 廖華麗 王婷婷

摘要：為滿足國家戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各大院校均著手建設(shè)機(jī)器人工程專業(yè)，但應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)或高職院校居多。為使我國掌握機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動(dòng)權(quán)，需要研究型高校培養(yǎng)更多科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的專業(yè)后備人才。本文闡述了在新工科背景下機(jī)器人工程專業(yè)課程體系的架構(gòu)思路及發(fā)展途徑。

關(guān)鍵詞：新工科；機(jī)器人工程；課程體系；工程教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）23-0087-02

機(jī)器人工程本科專業(yè)是海內(nèi)外高校近五年才開始建設(shè)的新專業(yè)，各個(gè)高校所依托的學(xué)科不同。迄今為止，關(guān)于該專業(yè)的建設(shè)有許多不同的看法，其課程體系還處在摸索階段。本文將以河海大學(xué)的機(jī)器人工程專業(yè)為例，闡述其課程體系建設(shè)思路及未來發(fā)展途徑。

一、機(jī)器人工程專業(yè)課程體系

（一）理論課程框架

具有機(jī)器人鮮明特色的理論課程包括專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)主干課和專業(yè)提升課。專業(yè)基礎(chǔ)課主要涵蓋機(jī)器人工程導(dǎo)論、自動(dòng)控制原理、機(jī)械設(shè)計(jì)工程、機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)等課程，主要為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，也讓學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)有初步的認(rèn)識(shí)。具有以上鮮明特色的專業(yè)課程由專業(yè)主干課和專業(yè)提升課構(gòu)成，這兩類課程劃分為以下四大課程群組。

1.機(jī)器人本體設(shè)計(jì)及智能制造課群。主要包括機(jī)器人本體設(shè)計(jì)、智能制造與裝備、機(jī)器人建模與仿真、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等課程，目的是讓學(xué)生掌握機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)等相關(guān)知識(shí)，能夠充分利用建模及仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)機(jī)器人本體，同時(shí)利用智能制造等相關(guān)知識(shí)，掌握機(jī)器人加工制造等相關(guān)技術(shù)。

2.機(jī)器感知及智能控制課群。主要包括人工智能技術(shù)、機(jī)器人傳感技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)課程等，目的是讓學(xué)生能夠掌握最新一代機(jī)器人傳感器技術(shù)，并根據(jù)傳感數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的智能控制、決策、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等，從而解決復(fù)雜工程問題。

3.機(jī)器人系統(tǒng)集成及應(yīng)用課群。主要包括機(jī)器人操作系統(tǒng)、機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與控制、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用、水下機(jī)器人技術(shù)等課程，目的是讓學(xué)生掌握機(jī)器人及其嵌入式系統(tǒng)的集成與應(yīng)用，熟悉常用機(jī)器人操作系統(tǒng)，尤其為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)研究及產(chǎn)品研發(fā)積累必備知識(shí)。

4.人機(jī)交互及多機(jī)器人協(xié)作課群。主要包括人機(jī)交互、人機(jī)混合系統(tǒng)安全學(xué)、生機(jī)電一體化技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)作等課程，目的是讓學(xué)生掌握未來人機(jī)共融機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，熟悉考慮人因工程的人機(jī)混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，了解生物啟發(fā)機(jī)器人技術(shù)和多機(jī)器人系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)。

（二）實(shí)踐課程框架

實(shí)踐類課程體系劃分為三個(gè)層次：認(rèn)知層、實(shí)踐層和拓展層，如圖所示。實(shí)踐類課程的認(rèn)知層主要是讓新生在第一學(xué)期對(duì)機(jī)器人行業(yè)、市場(chǎng)、技術(shù)有初步的了解，從而使他們對(duì)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)形成感性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)熱情。

實(shí)踐層次課程包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。其中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)課相對(duì)應(yīng)，以課程實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行；綜合實(shí)驗(yàn)課設(shè)置在專業(yè)核心課程之中，也以課程實(shí)驗(yàn)的形式開展教學(xué)；課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生以項(xiàng)目的形式，從整體方案設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，完成一個(gè)比較完整的設(shè)計(jì)方案；實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)方面，設(shè)置與專業(yè)方向比較緊密的工程訓(xùn)練，生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)密切聯(lián)系當(dāng)前的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)形式，盡量讓企業(yè)參與其中。

拓展層主要針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，讓學(xué)生在課余時(shí)間參加機(jī)器人相關(guān)的各種學(xué)科競(jìng)賽，通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生積極參與教師的各類科研項(xiàng)目，以實(shí)際的科研項(xiàng)目來增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，同時(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

二、機(jī)器人工程專業(yè)建設(shè)和發(fā)展思路

機(jī)器人工程專業(yè)是多學(xué)科交叉融合的“新工科”專業(yè)，需要逐步形成一個(gè)融理論教學(xué)、工程實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為一體的人才培養(yǎng)機(jī)制，其未來的建設(shè)和發(fā)展思路可以概括為以下三點(diǎn)。

（一）以產(chǎn)業(yè)需求為方向，深度融合產(chǎn)學(xué)教研

機(jī)器人工程專業(yè)將以服務(wù)國家戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展為方向，以培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的機(jī)器人專業(yè)人才為目標(biāo)，主動(dòng)對(duì)接并積極迎合機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)人才多樣化、個(gè)性化和動(dòng)態(tài)化的需求，逐步完善課程體系并及時(shí)優(yōu)化重組教學(xué)內(nèi)容。以科研為催化劑，深度融合科研與教師的“教”和科研與學(xué)生的“學(xué)”，教師通過面向機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的持續(xù)科研活動(dòng)將新知識(shí)、新技術(shù)和新方法帶進(jìn)課堂，學(xué)生通過實(shí)際科研問題，激發(fā)科技創(chuàng)新激情和創(chuàng)新意識(shí)。

（二）以工程教育為主線，構(gòu)建交叉課程體系

積極探索綜合性課程、面向工程問題的多視角課程、交叉學(xué)科研討課程，以學(xué)科前沿、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容更新和升級(jí)。實(shí)踐課程將強(qiáng)化工程理念，以工程項(xiàng)目為載體，堅(jiān)持工程理念不斷線，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。以項(xiàng)目形式開展畢業(yè)設(shè)計(jì)，從企業(yè)調(diào)研、方案研討、方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)到畢業(yè)答辯的全過程，著重培養(yǎng)學(xué)生工程領(lǐng)導(dǎo)力、溝通與合作等核心能力和素質(zhì)。

（三）以多元化為切入點(diǎn)，優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)

新工科要求圍繞學(xué)生的個(gè)性、興趣，挖掘?qū)W生的潛力。對(duì)此，在校內(nèi)將持續(xù)擴(kuò)大創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，依托教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，打造學(xué)科專屬競(jìng)賽組織平臺(tái)，支持學(xué)生參加全國各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。在校外，主動(dòng)拓展與企業(yè)合作的廣度與深度，為學(xué)生校外實(shí)踐提供保障，提高學(xué)生就業(yè)與機(jī)器人行業(yè)發(fā)展需求的匹配度，以及創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)業(yè)意識(shí)。

三、結(jié)束語

作為適應(yīng)新時(shí)期國家產(chǎn)業(yè)需求和國際發(fā)展趨勢(shì)的新工科專業(yè)，在研究型高校設(shè)立機(jī)器人工程專業(yè)，重在培養(yǎng)從事機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究、工程應(yīng)用、技術(shù)管理或教育培訓(xùn)的高素質(zhì)、國際化、復(fù)合型拔尖工程人才，需要側(cè)重強(qiáng)化專業(yè)課程學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐能力。因此，其專業(yè)課程體系建設(shè)及改革需要從深度融合產(chǎn)學(xué)教研入手，層層強(qiáng)化工程實(shí)踐能力，不斷線的加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而為創(chuàng)新型國家的建立提供人才支撐和智力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]林健.面向未來的中國新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017，38（02）：26-35.

[2]吳文強(qiáng)，朱大昌，江帆，陳從桂，劉鎮(zhèn)章.機(jī)器人工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案探索[J].高教學(xué)刊，2017，（15）：43-45.

[3]杜壯.未來五年機(jī)器人發(fā)展十大焦點(diǎn)解讀《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2016，（11）：44-45.

[4]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究，2017，（03）：1-6.