人工智能背景下應用型本科高校機器人工程專業人才培養模式研究

李罡，李景麗，程一洋，包括

人工智能是計算機學科的一個分支，被稱為世界三大尖端技術之一，其作為科技創新產物，在促進經濟發展、推動人類社會進步和改善人們生活水平等方面起到越來越重要的作用。高校是國家科技創新體系的重要組成部分，更需要不斷創新人才培養模式，調整人才培養方案，開設前沿專業來培養產業發展急需人才。這樣才能夠引領我國人工智能領域科技創新、人才培養和技術應用示范，從而帶動我國人工智能總體實力的提升，滿足國家產業發展和戰略需求。［1］

機器人是人工智能領域的一個典型代表，被稱為“制造業皇冠頂端的明珠”，已成為全球新一輪科技和產業革命的重要切入點。我國也從國家層面制定了“中國制造2025”戰略，智能制造是此戰略的主攻方向，而機器人又是智能制造中的關鍵裝備，所以將機器人技術列為重要內容之一，這就需要大量的機器人專業技術人才。因此，培養機器人專業人才為我國人工智能和機器人產業發展提供科技和人才支撐，對推動我國占據人工智能科技制高點至關重要。［2］

一、機器人技術人才需求分析

受勞動力的供需矛盾、企業迫切轉型升級的影響，中國在機器人應用領域保持著35%的高增長率，中國機器人市場增長潛力巨大，但機器人專業人才嚴重缺失是在中國推行機器人技術、發展機器人產業的最大瓶頸。［3］

2021年12月28日，工業和信息化部等十五部門聯合印發了《“十四五”機器人產業發展規劃》，提出到2025年我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地，同時提出了2025年的具體目標：一批機器人核心技術和高端產品取得突破，整機綜合指標達到國際先進水平，關鍵零部件性能和可靠性達到國際同類產品水平；機器人產業營業收入年均增速超過20%；形成一批具有國際競爭力的領軍企業及一大批創新能力強、成長性好的專精特新“小巨人”企業，建成3～5個有國際影響力的產業集群；制造業機器人密度實現翻番。到2035年，我國機器人產業綜合實力達到國際領先水平，機器人成為經濟發展、人民生活、社會治理的重要組成。隨著我國機器人產業發展及智能制造業的發展，預計未來十年，工業機器人的年增速有望達到2%，高技能機器人人才缺口將逐年加大。［4］

為推動“十四五”發展目標落實落地，《規劃》部署了健全人才保障體系，指出要提高產業創新能力、夯實產業發展基礎、支持高校和科研院所培養專業技術和復合型高端人才，推進新工科建設，鼓勵校企聯合開展產學合作協同育人項目，共建現代產業學院，推行訂單培養、現代學徒制等模式，培養產業發展急需的高層次技術人才。目前，雖然清華大學、北京大學、吉林大學、東北大學、湖南大學、北京信息科技大學等學校開設了機器人工程專業，但遠不能滿足機器人產業的快速發展對高素質應用型專門人才的需求。

二、國內外機器人技術狀況

隨著機器人在工業、智能家庭、醫療、軍事、航空航天、公共服務和研究等方面的廣泛應用，機器人將為產業結構、思維方式和社會關系帶來新的變革，機器人技術也必將成為催化科技突破、推進科技革命的關鍵領域。作為衡量一個國家科技創新和高端制造業水平重要標志的機器人技術，無論是推動智能制造裝備、資源開發、國防軍事，還是發展未來服務機器人產業，推動社會發展建設，均具有無可替代的戰略作用。［5］

（一）國外

美國、韓國、日本等世界各經濟和軍事強國都非常重視機器人技術及相關產業的發展，把機器人列為未來戰略新興技術，將其作為國家的重要發展領域。世界各國也將機器人作為新一輪產業革命的核心，全方位布局，加緊機器人技術研發和人才培養，搶占機器人市場制高點，并在國家層面建立了相對完整的研發促進機制，以此作為保持和重獲制造業競爭優勢的重要手段。

（二）國內

與發達國家相比，我國機器人技術及教育起步較晚，相對薄弱，相關人才缺口較大導致機器人技術與國際水平存在較大差距，極大地制約我國機器人領域發展。因此，我國高度重視機器人相關領域的高等教育工作，主動布局人工智能和機器人等工程科技人才培養，將機器人納入國家科技創新重點領域，大力推動機器人研發創新和產業化應用。近5年，全國共有三百余所高校成功申報“機器人工程”專業，其培養的機器人領域人才，為我國占領世界機器人產業的制高點提供堅強保障。［6］

三、創新人才培養模式

機器人技術是集機械設計制造及自動化、電氣工程、智能檢測、人工智能與控制、電子等眾多學科于一體的交叉學科。以產學研結合的特色發展方式建設機器人學科不僅僅是適應國家經濟社會發展需求的大勢所趨，也是培育和發展學校新的學科增長點的客觀需要。創新應用型本科高校人才培養模式要樹立OBE教學改革理念，人才培養方案的制定要堅持以學生為中心、產出為導向，通過校企深度融合共建，與人工智能產業特點和行業需求相融合。2021年，白城師范學院與百科榮創（北京）科技發展有限公司簽訂了校企戰略合作協議，針對機器人工程專業開展深入的校企合作。通過訂單班培養模式，學校與百科榮創有限公司在人才培養、學生就業、實踐教學和校內外實習實訓等方面進行深度融合，以“后訂單班—工作能力”一體化訓練基地為依托，構建“校內—校外”人才培養體系，為機器人工程專業提供定制化專業人才培養方案、師資培訓等產教融合服務。［7］白城師范學院機器人工程專業人才培養模式的整體思路如圖1所示。

（一）人才培養定位

機器人工程專業人才是適應行業和地方經濟社會發展需求，能夠勝任人工智能、軟件開發等新興領域工作，具有對制造、交通和農業等領域進行智能化改造的能力，能夠在機器人領域中的產品研發、技術支持、項目管理等工作崗位從事機器人系統開發、運行維護、技術服務以及業務管理等工作的高素質應用型工程技術人才。

（二）人才培養目標

機器人工程專業畢業生在未來5年預期達成以下目標。

1.社會責任與職業素養：具有良好的人文科學素養和工程師的職業道德規范，擁有健康的體魄，誠實守信，具有較強的社會責任感。

2.工程實踐能力：能夠在機器人產業中從事產品設計制造、設備維護調試、服務管理等工作，在工程實踐中理解并遵守行業技術標準和政策法規。

3.知識運用能力：能夠適應自動化領域中技術發展的要求，對復雜工程問題進行分析和研究。

4.協調與合作能力：具有創新能力、合作溝通能力，能夠適應機器人產業的發展趨勢，并且能夠進行跨文化背景下的技術交流與團隊合作。

5.終身學習與發展：能夠有效地持續學習和自我完善，適應社會和行業發展需求，并在智能機器人領域中的產品設計研發、系統集成、設備操作和運維管理等工作中逐步形成職業競爭優勢。

（三）課程體系構建

課程體系設置是響應專業特色和培養目標的具體手段。機器人工程專業具有多學科交叉融合的特點，該專業的課程體系包括通識教育、專業基礎、專業核心、專業選修和專業實踐等課程以及實驗、實習等實踐性教學環節。［8］在設置專業課程體系時，需考慮各類課程對畢業要求的遞進支撐關系，按照知識學習、分析設計能力訓練、復雜工程問題解決的思路培養解決復雜工程問題的能力，突出機器人工程專業人才所需的“新內容”“新素養”。課程體系中還包括課程大綱的制定、審定和修訂，行業企業專家參與課程體系設計的過程，全體教師參與等制度。另外，應根據能力導向明確課程支撐的畢業要求并給出詳細充分的支撐理由，由此確定課程支撐的畢業要求指標點，確保支撐畢業要求課程的內容是可教學、可評估、可評價的。［9］機器人工程專業人才培養方案中的課程體系如表1所示，課程修讀關系圖如圖2和圖3所示。

表1 機器人工程專業人才培養課程體系

（四）教師隊伍建設

人工智能時代是高速發展的時代，技術快速迭代，為培養新時代發展需求的高素質人才，教師的教學理念要不斷更新，教學水平要不斷提高。高等院校教師不但要有“雙師型”教師所具有的相關技能，還要樹立“終身學習”的觀念，不斷學習新內容，將本領域最新的知識傳授給學生。

1.加強應用型本科高校機器人工程專業教師隊伍建設。建立一種高校、企業聯合培養師資團隊的機制，通過“引進來”和“走出去”形式和采用“引進—鍛煉—認證—重組—激勵”等機制，建設一支穩定的專業教學教師隊伍。建設一支具有較高教學水平和較強實踐能力的“雙師雙能型”機器人專業教學團隊，合理分工、協同教學。借助于機器人工程專業實踐創新基地的校企合作平臺，支持機器人工程專業教師去其他院?；驅嵺`教學基地考察學習、交流經驗，取長補短，不斷提高理論和實踐教學質量。

2.以校企合作為依托，為專業教師提供參與校企合作公司的相關產學研項目開發機會。加強基地的“產教融合、校企合作”建設，通過學校自身的實訓平臺開展不定期的機器人技術培訓，充分利用和共享合作企業等各方面教育資源，促進專職教師的知識更新和技能提升。定期安排專業教師參加企業組織的專業技能培訓，在實踐中選用和聘用一批實踐經驗豐富，具有一定指導能力的實踐教師，提高實踐教學效果，使機器人工程專業的專兼職教師可以勝任人工智能、智能制造、應用系統設計與開發和機器人工程應用等方面的理論和實踐教學、科研工作，滿足機器人工程專業人才培養需求，保障機器人工程專業人才培養質量。

四、機器人工程專業人才培養實踐基地建設

面對新一代人工智能發展的重大機遇，高校要站在國家戰略發展高度，創新“校企聯合培養、整合互動”實踐創新平臺和實踐基地的建設，培養新型的人工智能、智能制造人才。［10］

（一）機器人工程專業實踐創新平臺和實踐基地運行機制建設

1.實踐創新平臺和實踐基地管理組織建設。包括實踐創新平臺和實踐基地管理領導小組、實踐創新平臺和實踐基地日常管理人員、校企管理人員分工等。

2.實踐創新平臺和實踐基地管理制度建設。包括制定實踐創新平臺和實踐基地管理人員職責、指導教師職責、學生實習實訓守則、實踐創新平臺和實踐基地安全規定等。

（二）機器人工程專業實踐創新平臺和實踐基地的師資建設

1.根據實踐創新平臺和實踐基地的特點，對實踐創新平臺和實踐基地指導教師進行教學內容、教學方法等方面培訓。

2.為實踐創新平臺和實踐基地指導教師提供參與校企合作公司的相關產學研項目開發機會。

（三）機器人工程專業實踐創新平臺和實踐基地“產教融合、校企合作”建設

1.技能培訓。實踐創新平臺和實踐基地與企業進行合作，聯合對學生進行職業技能培訓，提升就業能力。

2.工程實踐訓練。依托實踐創新平臺和實踐基地的硬件條件和實踐平臺開展相關的工程訓練，并通過各類學科競賽，如人工智能創新大賽、中國工程機器人大賽、中國機器人技能大賽、大學生電子設計競賽、世界機器人大賽、大學生工程訓練綜合能力競賽和國際青年人工智能大賽等來檢驗學生的工程訓練效果和工程實踐能力。［11］

五、結語

人才是機器人產業發展的基礎和關鍵。在發展人工智能的推動下，我國機器人產業已經進入高速發展期，但符合企業需求的專業人才稀缺問題一直是制約機器人產業發展的瓶頸。高校要創新機器人工程專業人才培養模式，加強理論知識教學，同時重視實踐環節教學，通過校企合作訂單班的培養模式，以產學研結合的特色發展方式建設機器人學科，培養符合國家戰略發展和機器人產業發展需求的高素質應用型工程技術專門人才。［12］