［摘 要］機(jī)器人學(xué)是一門跨專業(yè)綜合性學(xué)科，針對不同院校、不同層次學(xué)生，其人才培養(yǎng)要求有所不同，這給教學(xué)帶來了極大挑戰(zhàn)。文章基于OBE理念，構(gòu)建機(jī)器人人才培養(yǎng)體系，深度剖析崗位需求與技術(shù)技能要求，明確應(yīng)用型本科院校在機(jī)器人技術(shù)教育中的培養(yǎng)方向和目標(biāo)，并創(chuàng)新性地設(shè)計以O(shè)BE為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式，融合多元要素，構(gòu)建多層次、漸進(jìn)式的課程體系，旨在探索培養(yǎng)機(jī)器人創(chuàng)新人才的新路徑，為應(yīng)用型本科院校在機(jī)器人專業(yè)建設(shè)與發(fā)展方面提供參考。

［關(guān)鍵詞］機(jī)器人；人才需求；人才培養(yǎng)；OBE理念

［中圖分類號］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）16-0113-04

一、背景和意義

機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用水平是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。2021年，十五部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，要加快解決技術(shù)積累不足、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱、高端供給缺乏等問題，推動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)邁向中高端[1]。2023年，十七部門聯(lián)合印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》，全面推進(jìn)機(jī)器人在各行業(yè)各地方深化應(yīng)用和特色實踐，進(jìn)一步激發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新活力[2]。近些年，機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)快速增長，“機(jī)器人+”應(yīng)用不斷拓展深入[3]。按用途劃分，智能機(jī)器人主要可以分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人三類。2023年，我國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模超過600億元，服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模超過了650億元，特種機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到193億元，中國機(jī)器人市場五年年均增長率達(dá)到22%[4]。發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是我國從制造大國邁向制造強(qiáng)國的必由之路。

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇，但與之相關(guān)的專業(yè)人才缺口巨大，這給機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了重大的挑戰(zhàn)[5]。在此背景下，地方本科院校設(shè)立機(jī)器人專業(yè)或?qū)C(jī)器人學(xué)科知識融入現(xiàn)有課程，積極開展機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用教育，為區(qū)域產(chǎn)業(yè)輸送專業(yè)人才，對于推動中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

二、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才需求分析

機(jī)器人學(xué)是一個龐大的跨專業(yè)體系，深度融合了機(jī)械、電子、控制及計算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域的專業(yè)知識。隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需要大量高水平、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才，以滿足不斷發(fā)展的產(chǎn)業(yè)需求。針對不同院校不同層次的學(xué)生，教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容必然會有所不同，這給機(jī)器人教學(xué)帶來了極大挑戰(zhàn)。本文基于前期調(diào)研結(jié)果[6]，主要從兩個角度深度剖析當(dāng)前的人才需求態(tài)勢。

（一）崗位需求分析

從企業(yè)發(fā)布的終端人才需求來看，機(jī)器人相關(guān)崗位的工程師可以歸納為以下四類：（1）機(jī)器人工程師。機(jī)器人工程師是機(jī)器人領(lǐng)域中的核心崗位，包括工業(yè)機(jī)器人工程師及其他機(jī)器人工程師，負(fù)責(zé)需求分析、方案設(shè)計、項目實施，要求熟悉各種類型機(jī)器人的開發(fā)、編程、調(diào)試和維護(hù)。此類工程師需具備扎實的專業(yè)知識與技能，如機(jī)械設(shè)計、電子電路、嵌入式開發(fā)、PLC控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、視覺處理等，并具備良好的綜合素質(zhì)。（2）機(jī)器人機(jī)械工程師。主要負(fù)責(zé)機(jī)器人及其集成系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括機(jī)器人設(shè)計可行性評估、方案制定、零部件設(shè)計和選型、整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)動分析與力學(xué)仿真，以及建模、出圖、BOM清單編制、樣機(jī)裝配調(diào)試等。（3）機(jī)器人電氣工程師。主要負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用集成項目的電氣部分，設(shè)計集成項目的機(jī)器人視覺應(yīng)用和電氣控制系統(tǒng)。要求熟悉工藝流程與規(guī)范，熟練掌握PLC、觸摸屏、機(jī)器人程序編寫、工業(yè)總線等技術(shù)，能夠完成機(jī)器人電氣系統(tǒng)設(shè)計、電氣圖紙設(shè)計，負(fù)責(zé)各種電動、氣動元器件選型，整理生產(chǎn)清單和購買零件清單，配合機(jī)械工程師完成安裝、接線、功能測試。（4）機(jī)器人算法工程師。包括AI算法工程師、控制算法工程師等，要求具備較強(qiáng)的計算機(jī)視覺、圖像處理、導(dǎo)航、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)等方面的技能，如移動機(jī)器人運(yùn)動控制、路徑規(guī)劃、軌跡規(guī)劃與優(yōu)化算法、多軸機(jī)械臂的運(yùn)動控制算法、無人機(jī)飛控算法等，要求熟練掌握Python、C /C++、MATLAB、ROS等。

（二）技術(shù)方向與技能分析

目前，國內(nèi)機(jī)器人領(lǐng)域的人才需求主要來源于三個方面：一是機(jī)器人制造廠商，主要實現(xiàn)機(jī)器人設(shè)計研發(fā)、制造、技術(shù)支持和市場推廣等，涉及各種類別的機(jī)器人設(shè)計與開發(fā)，用人總量相對較少，但是技術(shù)要求比較高。二是機(jī)器人系統(tǒng)集成商，主要涉及工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成、非標(biāo)自動化系統(tǒng)設(shè)計、售前售后技術(shù)支持等，用人需求量大且對專業(yè)能力有較高要求。三是機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)，主要涉及機(jī)器人管理、運(yùn)行與維護(hù)，用人總量最多，但對專業(yè)技能的要求相對較低。

其中，來源于機(jī)器人制造廠商和機(jī)器人系統(tǒng)集成商的人才需求普遍要求本科及以上學(xué)歷，而機(jī)器人應(yīng)用企業(yè)則大多要求大專及以上學(xué)歷。針對應(yīng)用型本科學(xué)生，培養(yǎng)重點(diǎn)應(yīng)緊密對接機(jī)器人制造廠商和機(jī)器人系統(tǒng)集成商的需求?？傮w而言，應(yīng)用型本科院校應(yīng)重點(diǎn)培養(yǎng)機(jī)器人設(shè)計、開發(fā)、集成應(yīng)用方面的復(fù)合型人才，具體方向包括工業(yè)機(jī)器人和智能機(jī)器人（服務(wù)機(jī)器人與特種機(jī)器人）方向，以下是兩個方向的相關(guān)技能。

工業(yè)機(jī)器人方向：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、變頻伺服控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人編程、PLC控制、運(yùn)動控制、機(jī)器視覺、智能制造、系統(tǒng)集成等。

智能機(jī)器人（服務(wù)機(jī)器人與特種機(jī)器人）方向：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS、軟件程序開發(fā)、 運(yùn)動規(guī)劃、C/C++、Python、MATLAB、機(jī)器視覺、SLAM、人工智能、嵌入式控制等。

三、構(gòu)建以O(shè)BE為導(dǎo)向的機(jī)器人人才培養(yǎng)模式

OBE（Outcome?Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念是一種以學(xué)生為中心、以學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)的先進(jìn)教育理念，倡導(dǎo)逆向思維構(gòu)建課程體系。以O(shè)BE為導(dǎo)向的機(jī)器人人才培養(yǎng)模式，遵循“反向設(shè)計、正向?qū)嵤痹瓌t，堅持“目標(biāo)導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”基本理念，從實際需求出發(fā)，反向設(shè)計整個體系（人才培養(yǎng)目標(biāo)→專項能力→課程體系→課程內(nèi)容），通過持續(xù)改進(jìn)促使人才培養(yǎng)滿足實際需求（見圖1）。“需求”既是起點(diǎn)，也是終點(diǎn)，從而最大程度地保障了人才培養(yǎng)的質(zhì)量[7]。

應(yīng)用型本科機(jī)器人人才培養(yǎng)應(yīng)緊密對接國家、地方和行業(yè)實際需求，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，培養(yǎng)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新型人才。本文以工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與移動機(jī)器人開發(fā)為主線，面向以工業(yè)機(jī)器人為主導(dǎo)的智能制造生產(chǎn)線系統(tǒng)開發(fā)與集成設(shè)計的工程實踐能力培養(yǎng)，以及移動機(jī)器人系統(tǒng)的工程設(shè)計、開發(fā)及應(yīng)用，培養(yǎng)滿足行業(yè)發(fā)展需求、具備良好的人文社會科學(xué)素養(yǎng)和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ墓こ碳夹g(shù)應(yīng)用型人才。此外，學(xué)生應(yīng)具備良好的專業(yè)素養(yǎng)，能夠在機(jī)器人領(lǐng)域的生產(chǎn)制造企業(yè)以及集成應(yīng)用公司，勝任機(jī)器人集成系統(tǒng)設(shè)計、裝調(diào)與改造，以及機(jī)器人自動化生產(chǎn)線的設(shè)計、應(yīng)用及運(yùn)行管理等技術(shù)或管理崗位。

四、構(gòu)建多元融合的多層次、漸進(jìn)式課程體系

以O(shè)BE為導(dǎo)向的機(jī)器人人才培養(yǎng)模式，需將OBE理念貫穿人才培養(yǎng)方案制定與課程體系構(gòu)建，明確各教學(xué)模塊及課程的專項能力目標(biāo)，以確保最終達(dá)成既定的培養(yǎng)目標(biāo)。

（一）“思、教、科、產(chǎn)”四融合課程體系建設(shè)

以思政為引領(lǐng)，構(gòu)建多元融合的課程體系（見圖2），將政治認(rèn)同、家國情懷、科學(xué)精神、時代責(zé)任、職業(yè)操守等思政元素有機(jī)融入課程教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行價值引領(lǐng)和人格塑造。課程體系層次分明，涵蓋通識課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程等多個層次，各層次均設(shè)定了明確的思政目標(biāo)與能力培養(yǎng)目標(biāo)，旨在促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)與專業(yè)技能的同步提升。以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，科教融合為動力，積極推動學(xué)校與科研院所、企業(yè)的深度合作，開展協(xié)同創(chuàng)新與育人工作。通過深度融合學(xué)校教育與企業(yè)發(fā)展，將產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求有機(jī)融入各層次的教學(xué)內(nèi)容和實踐項目，確保學(xué)生在不同階段實現(xiàn)不同的素質(zhì)能力提升。

（二）核心課程群建設(shè)

核心課程群由一系列相互關(guān)聯(lián)、相互支撐的課程組成，共同構(gòu)建一個完整的教學(xué)體系。核心課程群建設(shè)是專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)的重要組成部分，也是基礎(chǔ)性工作。為了明確應(yīng)用型本科機(jī)器人人才的培養(yǎng)目標(biāo)，需系統(tǒng)性地聚焦于核心課程群的設(shè)置（見圖3），包括機(jī)器人機(jī)構(gòu)課程群、控制技術(shù)課程群、機(jī)器人感知課程群、機(jī)器人系統(tǒng)課程群和人工智能課程群，全面覆蓋工業(yè)機(jī)器人與智能機(jī)器人技術(shù)的核心知識領(lǐng)域。核心課程群的設(shè)置需緊密圍繞專業(yè)能力目標(biāo)，以確保滿足行業(yè)對人才的需求。

（三）遞進(jìn)式機(jī)器人實踐教學(xué)體系建設(shè)

實踐教學(xué)是應(yīng)用型本科培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，能夠幫助學(xué)生加深對理論知識的理解，實現(xiàn)理論知識與實踐操作相結(jié)合，提高機(jī)器人實際操作技能和創(chuàng)新設(shè)計能力。設(shè)計應(yīng)用型本科遞進(jìn)式機(jī)器人實踐教學(xué)體系建設(shè)方案（見圖4），包括機(jī)器人認(rèn)知實踐、機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與控制系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)器人綜合實踐三個階段。每個階段可引入PBL項目教學(xué)方法[8]，項目來源可以是自擬課題、競賽課題、科研課題和企業(yè)課題，不同階段的課題來源會有區(qū)別，通過各種項目訓(xùn)練逐步提高學(xué)生機(jī)器人設(shè)計與開發(fā)的能力。

五、結(jié)語

機(jī)器人人才培養(yǎng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要從頂層設(shè)計出發(fā)，聯(lián)合高等院校、科研院所和行業(yè)企業(yè)等多方力量協(xié)調(diào)推進(jìn)。自2016年東南大學(xué)率先設(shè)立機(jī)器人工程專業(yè)以來，目前全國超過340所本科院校設(shè)立了機(jī)器人工程專業(yè)，有的學(xué)校能夠結(jié)合自身科研確立特色方向[9]，有的學(xué)校能夠與相關(guān)機(jī)器人企業(yè)緊密結(jié)合聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生[10]，有的學(xué)校在人才培養(yǎng)模式方面不斷創(chuàng)新實踐[11]。但總體而言，我國機(jī)器人人才培養(yǎng)的整體水平尚待提升，特別是應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，仍需持續(xù)探索與實踐，以更好地滿足行業(yè)需求，為社會輸送更多優(yōu)秀的機(jī)器人專業(yè)人才。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1] 中華人民共和國中央人民政府.十五部門關(guān)于印發(fā)《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的通知[EB/OL].（2021-12-21）[2024-03-18].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-12/28/content_566498?8.htm.

[2］ 十七部門聯(lián)合印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2023（1）：1.

[3］ 王耀南，江一鳴，姜嬌，等.機(jī)器人感知與控制關(guān)鍵技術(shù)及其智能制造應(yīng)用[J].自動化學(xué)報，2023，49（3）：494-513.

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[5] 龍迎春，韓竺秦，曾祥鋒，等.新工科背景下機(jī)器人工程專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系構(gòu)建的探索[J].高教學(xué)刊，2021，7（30）：147-150.

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[10] 栗琳，鄭莉芳，馬飛，等.產(chǎn)教融合的機(jī)器人工程專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建研究[J].高等工程教育研究，2021（4）：88-92.

[11] 劉敏，王耀南，張小剛，等.機(jī)器人領(lǐng)域三維協(xié)同育人體系構(gòu)建與實踐[J].高教學(xué)刊，2023，9（22）：1-4.

［責(zé)任編輯：梁金鳳］