多学科交叉复合的机器人工程专业建设探索与实践

摘要：机器人工程属于多学科交叉复合专业，也是新型专业。由于该专业的特殊性，机器人工程专业在我國高校没有成熟的先例。该文以安徽三联学院为例，从人才培养目标、主要课程及教学内容改革、团队建设、实验建设、校企业合作共五方面进行了阐述。

关键词：机器人；改革；实践；创新

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）29-0185-02

1 人才培养目标

安徽三联学院属于应用型本科院校，主要立足合肥，面向安徽，辐射长三角，为区域经济建设和社会发展服务提供应用型人才。因此，机器人工程专业在人才培养目标上：一要德、智、体、美全面发展，以机器人应用技术为主要专业方向，培养学生具有机器人应用技能，并具有创新创业精神；二要能在机器人生产单位进行简单的应用设计和开发，以及机器人销售、升级和维护等工作的应用型人才。

由于机器人工程专业是多学科交叉复合，涉及机械、计算机、生物医药、社会学、认知学、材料科学、工程技术等学科的理论、方法和技术。因此，在专业设置上要明确专业方向，具有针对性的培养人才，满足市场需求。

其专业大体可分为三个方向：

1）传统机器人的系统设计与制造

主要通过相关理论学习和实践应用技术，培养学生能够在机器人生产单位进行简单的应用设计、开发、维护等岗位工作。

2）服务机器人

要求学生除了学习传统机器人的相关理论和应用技术外，还要掌握服务机器人的市场分析和研究，并提出机器人创新型设计理念，从而胜任服务机器人的设计与开发、销售和维护等相关工作。

3）人工智能机器人

主要研究人机交互、信息识别与传感技术、物联网嵌入式技术、大数据及分析技术、AVG机器人协作技术等，培养学生从事智能服务的机器人设计、开发和应用等相关工作。

2 主要课程及教学内容改革

目前，我校的机器人工程专业方向主要涉及传统机器人的系统设计与制造和服务机器人两个方向，在原有的主要课程中应增设《机械设计基础》和《工程力学》。传统机器人的系统设计与制造方面离不开这两类课程，如生产企业使用的工业自动机械手臂。因此，《机械设计基础》能使学生熟悉和掌握机械相关的基本原理、运动规律和常用机械零件的设计，而《工程力学》可以使学生掌握静力学、运动学、动力学和材料力学相关知识，有利学生学好机器人工程专业打好基础，尤其是走上工作岗位从事机器人设计这一领域非常重要。

为了让学生更好地学习机器人工程专业，产生浓厚的兴趣和爱好，教学内容上应作适当的改革：

1）在课堂上授课多采用图文并茂以及视频，增强机器人课程对学生的吸引力。

2）深度与广度相结合，机器人的应用领域很广泛，如：抢险救灾、深海探测、医疗服务、生产制造、家政服务、太空、军事等。另外，还有类人机器人，其面部细节和肢体动作与真人高度仿真。教师要从广度上多作讲解，激发学生浓厚的兴趣，开拓视野、更新思维、提升创新意识。

3）组织参观学习国际工业自动化及机器人展览会的最新科技，以及合肥科技馆展现的机器人相关科技，其更加直观、形象、生动的机器人能够让学生对机器人工程有深入的了解。对本专业的学习有着举足轻重的作用。

4）教学内容与当前个人科研相结合，基次，讲解最新科技知识和学科前沿动态，以开阔学生的知识结构和学术视野。因为，学生使用的教材具有滞后性，教材从教师编写到发行出版最快需要2～3年的时间，与当前的科技水平不对称。

3 团队建设――企业培训

机器人工程专业和传统专业不同之处就是多学科交叉复合，师资团队建设方面要求比较高，教师涉及专业包括通信、机械、计算机、生物、材料等学科。一位普通教师很难对所有学科有深入的了解，学校应组织机器人工程专业教师不定期的参加企业培训和实践操作，有利于教师课堂教学，同时对自身也有所提高。

另外，加强师资团队建设的稳定性，中高级专业技术职称比例协调。尤其是民办高校师资团队建设，其稳定性较差，不利于专业健康发展和学生学习。

4 实验建设

实验室是学生将所学理论转化为实践成果的场所，是培养科研实践创新的摇篮，使学生通过实践创新对专业学科产生兴趣和成就感，从而培养出创新型人才。因此，实验室建设对教学工作的重要性无可替代。我校机器人工程专业主要实验室有机器人模拟仿真实验室、机器人操作与集成应实验室、机器人创新实验室。

我们传统的实验室的功能主要为学生提供基础性、验证性的实验，将书本上的理论和实验数据，进行单一的实验操作。虽然在一定程度上学生的实践动手能力得到锻炼，但是缺乏综合性实验与生产实际有机结合，以及创新思维和实践操作。因此，高校建立工程性、综合性的实验室是有必要的。例如：安徽三联学院建立了服务机器人协同创新中心，主要职能有三个：一是服务机器人关键共性技术及集成应用研究；二是服务机器人工程化和成果转化；三是服务机器人高层次人才培养及应用技能培训。

5 校企合作――产学研

机器人工程专业是新型专业，也是多学科交叉复合专业，对实践操作的要求很高。同时，学生所学内容要与当时最新的科技水平保持一致，否则毕业后与企业的人才需求有一定的滞后性，影响学生就业工作。

为了提高学生的实践操作能力和创新能力，对机器人工程专业采用校企合作的模式，可以按照“2+1+1”的模式实施人才培养。“2”表示前两年在校学习相关理论知识。第二个“1”表示第三年与校企合作单位进行联合培养学习，研究机器人应用技术，让学生掌握最新科技技能及动手和创新能力，为后期实习和就业提供保障。第三个“1”表示最后一年学生可以进入校企合作单位实习，也可以进入机器人行业相关的其他单位实习，最终完成毕业设计（论文）及答辩。

6 结束语

机器人的应用领域非常广泛，同时需要大量的机器人工程专业人才。而机器人产业的快速发展与当前的机器人相关人才严重缺乏相矛盾，迫切需要我们高校培养出综合素质较高、动手和创新能力较强的人才。因此，我们在机器人工程专业建设上要全方位的考虑，因材施教。

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【通联编辑：王力】