魏長赟 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)機器人工程專業(yè)，但應用技術(shù)型大學或高職院校居多。為使我國掌握機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)，需要研究型高校培養(yǎng)更多科學基礎(chǔ)厚、工程能力強、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；機器人工程；課程體系；工程教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）23-0087-02

機器人工程本科專業(yè)是海內(nèi)外高校近五年才開始建設(shè)的新專業(yè)，各個高校所依托的學科不同。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。本文將以河海大學的機器人工程專業(yè)為例，闡述其課程體系建設(shè)思路及未來發(fā)展途徑。

一、機器人工程專業(yè)課程體系

（一）理論課程框架

具有機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)課主要涵蓋機器人工程導論、自動控制原理、機械設(shè)計工程、機器人技術(shù)基礎(chǔ)等課程，主要為后續(xù)專業(yè)課程學習奠定基礎(chǔ)，也讓學生對機器人技術(shù)有初步的認識。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.機器人本體設(shè)計及智能制造課群。主要包括機器人本體設(shè)計、智能制造與裝備、機器人建模與仿真、現(xiàn)場總線技術(shù)等課程，目的是讓學生掌握機器人機構(gòu)學等相關(guān)知識，能夠充分利用建模及仿真技術(shù)，設(shè)計機器人本體，同時利用智能制造等相關(guān)知識，掌握機器人加工制造等相關(guān)技術(shù)。

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

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

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

（二）實踐課程框架

實踐類課程體系劃分為三個層次：認知層、實踐層和拓展層，如圖所示。實踐類課程的認知層主要是讓新生在第一學期對機器人行業(yè)、市場、技術(shù)有初步的了解，從而使他們對機器人發(fā)展趨勢形成感性的認識，培養(yǎng)學習機器人技術(shù)熱情。

實踐層次課程包括基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、課程設(shè)計和實習實訓。其中，基礎(chǔ)實驗與基礎(chǔ)課相對應，以課程實驗的形式進行；綜合實驗課設(shè)置在專業(yè)核心課程之中，也以課程實驗的形式開展教學；課程設(shè)計需要學生以項目的形式，從整體方案設(shè)計的角度出發(fā)，完成一個比較完整的設(shè)計方案；實習實訓方面，設(shè)置與專業(yè)方向比較緊密的工程訓練，生產(chǎn)實習和畢業(yè)設(shè)計會密切聯(lián)系當前的機器人產(chǎn)業(yè)形式，盡量讓企業(yè)參與其中。

拓展層主要針對學有余力的學生，讓學生在課余時間參加機器人相關(guān)的各種學科競賽，通過大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，引導學生積極參與教師的各類科研項目，以實際的科研項目來增強學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念，同時提高學生的工程實踐能力。

二、機器人工程專業(yè)建設(shè)和發(fā)展思路

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

（一）以產(chǎn)業(yè)需求為方向，深度融合產(chǎn)學教研

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

（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、交叉學科研討課程，以學科前沿、產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展推動教學內(nèi)容更新和升級。實踐課程將強化工程理念，以工程項目為載體，堅持工程理念不斷線，進行實踐教學環(huán)節(jié)。以項目形式開展畢業(yè)設(shè)計，從企業(yè)調(diào)研、方案研討、方案設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)到畢業(yè)答辯的全過程，著重培養(yǎng)學生工程領(lǐng)導力、溝通與合作等核心能力和素質(zhì)。

（三）以多元化為切入點，優(yōu)化創(chuàng)新實踐平臺

新工科要求圍繞學生的個性、興趣，挖掘?qū)W生的潛力。對此，在校內(nèi)將持續(xù)擴大創(chuàng)新實踐平臺，依托教學科研實驗平臺，增加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，打造學科專屬競賽組織平臺，支持學生參加全國各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。在校外，主動拓展與企業(yè)合作的廣度與深度，為學生校外實踐提供保障，提高學生就業(yè)與機器人行業(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。

三、結(jié)束語

作為適應新時期國家產(chǎn)業(yè)需求和國際發(fā)展趨勢的新工科專業(yè)，在研究型高校設(shè)立機器人工程專業(yè)，重在培養(yǎng)從事機器人相關(guān)技術(shù)研究、工程應用、技術(shù)管理或教育培訓的高素質(zhì)、國際化、復合型拔尖工程人才，需要側(cè)重強化專業(yè)課程學習與工程實踐能力。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)學教研入手，層層強化工程實踐能力，不斷線的加強學生的實踐創(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：

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

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

[3]杜壯.未來五年機器人發(fā)展十大焦點解讀《機器人產(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[J].高等工程教育研究，2017，（03）：1-6.