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摘要：新工科教育的目的是要打造从创新创业人才培养到创业孵化平台建设再到智能时代新经济的循环生态系统。为了适应未来产业和经济新形式，针对机器人工程专业人才培养过程中，跨学院、跨专业、跨学科的问题，我们尝试探索以多阶段导师制为基础的跨专业、跨学科的教学组织机制，建立以竞赛为驱动的课程与实践的多学科融合的课程体系，构筑以通识与专业工程实践为基础，融合创新教育和创业培育机制，着力打造校企联动的，贯穿人才培养全过程的质量跟踪与反馈系统。由此构建起全方位、多层次、多学科融合的机器人工程人才培养体系。
关键词：智能时代；机器人人才培养；学科竞赛
本文引用格式：张立伟,等.新工科背景下的机器人工程人才培养探索与实践[J].教育现代化,2019,6(04):4-6.
近年来，人工智能和机器人技术浪潮发展迅速，席卷全球，人类社会发展进入了智能时代。据此，各国纷纷指定自己的人工智能和机器人发展规划。我国也抓住机遇，制定了相关的发展战略和人才培养规划。2017年3月，人工智能首次被写入国务院的《政府工作报告》，AI正式进入国家战略层面；2017年7月20日，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出了“三步走”的战略目标，宣布举全国之力在2030年抢占人工智能全球制高点，人工智能核心产业规模超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元。2018年4月2日，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》明确“加强专业建设、加强人才培养力度”的人才培养任务与责任[1-5]。
我们在调研国际知名大学和国内著名高校的人才培养模式的基础上，得出如下结论。他们的共同点是均瞄准市场和产业的实际需求来进行人才培养，同时缩减精化课程体系，开设多学科交叉融合的特色课程，校企联合，注重创新实践能力的培养等，这些宝贵的实践经验为工程领域的教育改革提供了非常有价值的参考。
一 跨学科、跨专业培养的课程体系
随着机器人和人工智能开始重构人类的生产生活、学习和思维的方式，智能教育与人才培育已然成为新时代课题，它给人类带来的影响，或许会远远超过过去几十年计算机和互联网对世界的改变。未来产业新形态是智能时代新经济。从制造业角度看，这包括智能芯片与传感器、智能装备与智能制造、大数据与人工智能、生命科学以及这些技术在各领域的应用和融合所产生的新经济。智能时代高等教育的价值进步提高，新工科建设应与智能时代学科的设置相呼应，新工科应有新的专业，智能科学与技术的核心课程应成为理工科为主体的本科生通识教育课程。为适应这种转变，我们要培养与之相适应的相关人才[6,7]。
机器人是一门多学科交叉的技术，涉及到机械、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科的专业知识，是典型的多领域知识交叉融合的学科。这对目前以学院为主的教学组织模式，层次化的课程体系，习作为基础的课程及毕业设计实践模式，参观考察为主线的实习实训体系提出了巨大的挑战。此外，随着“万众创新，大众创业”的国家战略的提出与实施，制造业的转型升级对机器人工程的专业人才培养提出了新的要求，所培养的学生除了掌握现代机器人技术的专业化知识，同时应兼具创新思维和创业意识。由此，机器人人才培养需要体现多学科交叉特色和与实践相结合的特点[8,9]。
在课程体系设置上，我们充分考虑原来的专业课程设置和体系，修改部分课程内容，开设与机器人密切相关的核心课程，并结合现有实验室和科研活动基础，开展课程教学和人才培养。
（一）数理基础课与专业课导师制
扎实的数理基础是一个优秀的机器人工程师所必备的条件。机器人三大核心技术：感知、认知、控制离不开数理基础的支撑。通过数理基础知识的学习，学生能掌握和应用相关方法和模型去建立数学模型，并能够分析和验证这些模型的特征、设计出合理的机器人规划和控制策略。在数据科学和机器学习技术迅猛发展的今天，扎实的数理基础让我们更能够深刻理解和拓展机器人的应用。
机器人相关基础课和专业课阶段，每门课程指派相关课程的年轻教师或者硕、博士生作为答疑以及批改作业的导师。每周指定时间给学生进行答疑。答疑的形式可以多样化，既可以小组讨论也可以单独提问，单独解答。这样既可培养专业学习的兴趣，奠定专业学期的基础，也可结合后期课程或者实践的进行引导，充分调动学生的积极性。
（二）科教融合的实践课
在学生打下坚实基础的前提下，开展多种形式的科教融合教育及实践活动。首先，本科综合课程设计，将结合不同老师的科研活动，开设相关研究性题目，供学生进行课程设计。其次，邀请知名教授，年轻教师结合机器人专业方向特点，指导学生毕业设计。再次，充分利用现有社会资源，介绍学生到机器人相关公司、实验室、教学培训机构，开展实习活动。最后，在学生进行毕业实习，毕业设计等环节，邀请知名企业开展联合培养，对表现良好的学生直接录用，省去了学生找工作、互相磨合等过程。综上，在学生课程设计、实习、本科毕设、找工作等环节，充分引导，使得学生有兴趣有能力完成所有相关环节培养，并找到合适的工作。
二 学科竞赛驱动的创新培养机制
机器人相关专业竞赛可以充分调动学生的前期知识，动手能力，还可培养学生做事的态度和团队精神。自2016年开始，我们已经连续3年参加“国际水中机器人大赛”。并多次在不同项目获得冠亚季军等好成绩。对于竞赛活动，我们采取如下培养模式。
（一）前期培训
每年上半年，先组织学生定期开展培训活动。由于学生自身、场地和时间限制等原因，前期有部分同学会陆续退出，由此我们保留了有潜力和能够坚持下来的同学，也将一些只是浮于表面的学生踢出团队，保证了团队整体的效率和稳定。
（二）梯队培养
由于低年级同学基础知识和实践能力的落后，需要高年级同学带领并指导低年级同学参赛。这个过程中，既可以锻炼高年级同学的领导能力，也可以锻炼低年级同学的配合和学习，沟通能力，构建团队精神。
（三）集中培训
每年比赛时间在7月底，因此我们会利用暑假到参赛前一周左右时间，集中培训。在集中培训阶段，可以让所有参赛同学全程参与，统一指挥，培养团队默契和应急能力。
（四）教师督战
参赛阶段，指导老师会指导学生做好各种准备，应对各种意外。如2018年坐火车参加比赛时，突遇台风，使得火车停运，参赛老师和学生客服各种困难，临时协调改签，终于在比赛前赶到赛场，圆满完成比赛。
（五）赛后总结
在比赛结束当天，给参赛同学开展赛后总结，指出不足和问题，及时改进，使得学生能够有信心，进行后续比赛。所有比赛结束之后，每人将遇到的问题和学到的经验汇总，为下一年的训练和比赛做好准备。
三 校企合作框架下的机器人工程人才实践
机器人人才培养的最后关键环节是学生的实践和实习。我们充分考虑机器人专业的特点和现有的资源，联系省内外的知名机器人相关企业和实验室等机构，开展多种形式的校企合作培养模式。
学生还去知名企业和展会参观和学习的机会。尤其是与基地创业公司的互动，他们对产品的定义和研发过程已有一定了解。学生可以找针对项目开展深度的市场和客户调研，并提出份详细的项目计划书。相关指导教师和和工程师会对团队的方案进行评估并提供反馈意见。经历几次项目的学习和实践，学生能够学习到产品从设计开发到上市的整个流程。这样使得学生能够更加清晰，之前所学知识如何应用到实际产品中。
对规模比较大的知名企业，可以集体进驻形式，开展多名学生的实习和实践活动。对于一些规模较小的公司和单位，我们以合作课题形式确定下来，使得学生在实习阶段有目标，有事做，有结果。针对学生找工作等问题，还可以和相关企业探讨直接录取等方式，使得学生既可以无后顾之忧，又省去了互相磨合的阶段。
四 结束语
2018年伊始，福州大学机械及自动化学院启动机器人实验班筹建工作，该实验班现已经正式开始授课。机器人实验班依托认知机器人实验室开展相关实践和培养工作。本文对机器人实验班实施过程中遇到的问题和经验进行了总结。综上所述，福州大学机械学院在机器人人才培养的探索等方面，积极调动所有资源，开展教学和实践活动，已经取得一定成绩。将来我们将进一步根据实际情况，开展多方面、全方位的探索，构建新工科背景下的机器人教学和实践新模式。
参考文献
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