摘要秉承中國工程院院士李德毅提出的“科學任務帶動人才培養，載體匯聚不同學科專業”教育理念，本文通過對機器人領域應用型人才培養模式的深入研究，提出由四個階段構成的機器人領域創新應用型人才培養課程體系架構，并進行教學實踐。實際教學效果表明，該課程體系體現“能力導向、科研訓練、應用創新、產學研合作、全程項目驅動”的教學模式，對我國工科應用型人才培養具有一定的參考價值。

　　關鍵詞：機器人，人才培養，應用型，課程體系，教學創新

　　0引言

　　近年來全球制造業正在向智能化、集成化、綠色化方向發展。在2014年6月召開的兩院院士大會上，習近平同志指出：機器人是“制造業皇冠頂端的明珠”，其研發、制造和應用是衡量國家科技創新和高端制造業水平的重要標志[1];2015年5月，由國務院印發的《中國制造2025》規劃明確指出，機器人是重點發展領域之一，并且已成為新時期增強我國綜合國力的重大工程;2017年，《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》提出，鼓勵高校在原有基礎上拓寬人工智能專業教育內容，形成“人工智能+X”復合專業培養新模式，加強產學研合作，鼓勵高校、科研院所與企業等機構合作開展人工智能學科建設[2];2018年4月，由教育部印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》明確了指導思想、重點任務、完善人工智能領域人才培養體系及政策措施[3]。

　　從國家不斷出臺的政策和制造業的發展可以預測，以人工智能為代表的科技突破將引發第四次產業革命，其標志是機器人等各種智能產品的廣泛應用[4]。我國雖然在傳統機器人技術研發及產業化方面取得了初步進展,但是高校的機器人教育近幾年剛剛起步，且單一學科知識很難滿足智能機器人領域跨學科、跨專業復合應用型人才需求，機器人人才培養是一個亟待解決的問題。著名人工智能專家、中國工程院院士李德毅提出：“培養懂得集成、維修、管理機器人的人才，跨界滲透和跨界創新誕生的智能機器人教育，是我國教育改革抓住時代機遇的一個亮點[5]”。機器人革命是世界性的、時代性的，只有原創性的技術才能使我們成為新的產品和市場規則的重要制定者和主導者，人才教育更要先行。

　　1國外機器人領域教育情況

　　機器人是一種具有感知、決策、執行能力的綜合智能系統，集成了機械、電子、傳感、控制等多種交叉學科知識，與智能專業所涉及的知識領域關系緊密[6]。國外一些知名高校相繼開設與機器人相關課程和項目，如美國普林斯頓大學開展的機器人與智能系統項目，學生需要選修6門機器人相關課程，其中包括3門核心課程和3門選修課，方可獲得證書[7]。美國麻省理工學院專門設有與機器人領域相關的實驗室和研究機構，如機械工程系的空間機器人實驗室。該實驗室的研究領域側重于機器人系統控制和算法設計、數據分析、軟件仿真和實驗研究，并且在車輛仿真系統和機器人機械手、視覺和聲學傳感器實驗平臺研究等領域取得了重大突破，并支持本科生畢業設計、碩士/博士研究生的科研工作[8]。

　　此外，學生科技社團也是有效提高學生專業實踐能力和自學習能力的有效途徑，Robocon是2016年成立的一個旨在促進技術跨學科互動的學生組織[9]，并于2016年2月舉辦了第一屆麻省理工學院機器人大賽，旨在進行學術觀點交流探討、成果分享。美國加州大學伯克利分校在機器人領域主要結合人工智能，人機交互(Human-ComputerInteraction)，微/納米電子機械系統(Micro/NanoElectroMechanicalSystems)，控制、智能系統和機器人技術(Control、IntelligentSystemsandRobotics)進行研究[10]。

　　其中，從事機器人開發較有代表性的實驗室有：研究機器人學習算法的機器人算法實驗室(Algorithms,Machines,andPeopleLaboratory)、研究機器人學習感知交互的人工智能實驗室(BerkeleyArtificialIntelligenceResearchLab)、機器人與智能機器實驗室(RoboticsandIntelligentMachinesLab，無人車是該實驗室的一個重要研究領域)。該校還定期開展多種學術活動，老師、學生以及國際上的杰出學者均可在此展示他們的最新研究成果，例如，腦機接口(Brain-MachineInterfaces:ThePerception-ActionClosedLoop)、無人駕駛卡車(ControlforSelf-DrivingTrucks)等內容，這些學術活動為學生提供了相互交流和了解國際前沿科技的機會。

　　2應用型人才培養課程體系探討

　　目前，我國機器人行業或產業形成了不同層級的技術創新人才需求市場，北京聯合大學機器人學院秉承李德毅院士提出的“科學任務帶動人才培養，載體匯聚不同學科專業”培養理念，成為工科應用型人才的綜合改革試驗區。本學院圍繞機器人應用與研發的主線，充分發揮多學科多專業交叉融合的特點和學科專業優勢，以輪式機器人、無人機、特種機器人等主要應用方向，探索新型工科改革創新[11]，堅持“企業全程介入”和“學生興趣主導”的“雙輪驅動”，夯實“學專融合”的學風建設平臺，努力培養具有國際水準的、追求卓越創新的高素質應用工程師。

　　2.1創新思想培養

　　當今智能產業和產品是提升創新驅動發展源頭供給能力的時代需求，人工智能對教育本身同樣產生了決定性影響，并意義深遠[12]。機器人領域應用型人才課程體系教學改革設計思路是：在實踐中不斷改革創新，廣泛聘請國內外知名高校專家、學者講學指導，為學生根據各自特長提供在實踐中學習和應用專業知識的機會和環境;培養學生的興趣愛好和機器人應用研發潛質，使學生夯實基礎課程和專業基礎，鍛煉學生的創新實踐能力和實際工程能力;在未來的科學研究過程中，提出新問題，指出新的可能性，從新的角度來看待老問題，有創造性的想象;大學的價值就在于培養獨立的人格、自由的學術和思考能力[13]，24小時為學生開放的“德毅”機器人實驗班創新工場，匯聚眾多學生作品，培養學生的綜合素質、創新能力、創業綜合拓展能力。大學教育的主體是本科生。機器人領域本科人才培養要滿足智能時代人才市場需求，建立本科人才培養課程體系并合理設置各部分課程模塊的權重比例。

　　2.2課程體系設計研究

　　構建核心主干課程，并有效實行教學過程控制，學校和企業共同參與并評價教學效果。以京津冀協同發展背景下的機器人產業需求為導向，設計課程體系，實現四個階段遞進式學習。建設機器人領域創新應用型人才培養課程體系具體如圖1所示。1)第一階段：夯實基礎課程，開拓行業視野，初步了解專業。公共基礎課程群占主要比例，實踐環節主要以行業認知、專業基礎課實踐課程群為主。2)第二階段：掌握專業大類基礎知識、鍛煉專業基礎實踐能力，開啟專業實踐能力訓練。本階段主要以專業基礎課程和專業必修課程理論學習為主，科研訓練以專業基礎課實踐課程、科學任務訓練等專業實習為主。

　　3)第三階段：科學任務導向選課，科學任務訓練工程實踐能力。理論課以導師指導學生選修如輪式機器人、無人機應用等方向課模塊為主，實踐教學圍繞機器人相關項目，具體涉及智能交互技術、機器人學、數字圖像處理、機器人系統仿真、無人機飛行控制等知識的應用，專業實踐以科學任務為主，包括企業實習、綜合實踐I和綜合實踐II(機器人相關項目導向)，要求學生獨立完成一個小型智能化開發任務。4)第四階段：實戰訓練、實踐創新。學生通過深入機器人企業進行長周期企業實習和畢業設計，有效提高綜合工程實踐能力和獨立解決科學問題能力，以適應機器人領域對創新應用型人才的需求。

　　2.3人才培養實踐與課程體系研究

　　機器人領域創新應用型人才培養要分階段教學循序漸進，踐行“做中學、用中學、知行合一”。努力推進與全球具有影響力的科技創新中心的深度合作，積極與龍頭企業共建產學研用合作示范基地，與智能機器人領域重點企業共建研發中心，致力于合作轉化世界領先的科技成果，為學生提供全球視野下高端的創新創業與實踐就業平臺。研究和實踐以科研任務導向的機器人領域實踐教學四年不斷線課程體系。校內創新工場和校外創新創業基地實踐，培養學生主動學習的能力，通過本科各階段循序漸進的科學任務訓練，力圖將學生培養成為具有國際視野的“高素質、高層次、創新型”的骨干人才。產學研深度結合，可發揮高校與企業各自的優勢，實現利益的多贏，強化校外實習實踐效果，縮短大學教育與就業的最后一公里距離。

　　研究和實踐基于可追溯樹結構的課堂數據分析、多種維度的展現手法進行教學質量量化，實現基于云端的教學過程監控體系。記錄授課過程的數據，包括影像、錄音、聽課評價等，海量的課堂數據將通過大數據的分析手段，以多種維度的展現手法，將教學成果進行展示。教學過程的數據都可以被長期存儲，再通過歷年數據分析，可以更好、更切實地改善工科教學課堂效果。采用可追溯樹結構的課堂數據分析，實時量化課堂教學質量，并拓展應用情境。通過大數據等各種技術手段，可以對存儲下來的課堂數據進行“教與學”行為的分析，其最終目的是為了優化、改善后續課堂的教學效果。此外，還可以通過圖形化模塊的方式，將工科實驗課堂所涉及的項目場景按照進度和時間流程進行羅列，充分展示教學內容，如在《機器人感知與實踐》等課程中實施。

　　3結語

　　機器人技術是眾多學科、專業技術的交叉融合和應用。在智能化產業高速發展的今天，機器人即將成為人類認知自然與社會、擴展智力、走向智慧生活的重要伴侶，引發人人聯網、物物聯網的嶄新形態，也改變著人類的生產活動、經濟活動和社會生活，故機器人人才教育先行凸顯重要。我們始終致力于培養智能機器人產業中富有創新精神和較強實踐動手能力的高素質復合型應用人才，建立并實施科教融合、產教融合的專業課程體系，努力打造機器人領域應用型人才培養基地，滿足智能化產業高素質應用型人才供給的需求。

　　人工智能方向論文范文：機械設備制造中自動化技術及工業機器人的應用研究

　　摘要：隨著我國社會經濟與科學技術的迅猛發展，在產量與質量以及安全性方面，都對工業產品提出更高要求，而傳統工業產品已無法滿足。本文主要對機械設備制造中自動化技術及工業機器人的應用進行探究，不僅從自動化技術方面分析了應用特征、存在問題與完善策略，還從工業機器人方面分析了概念、結構特征及其在沖壓自動化生產線中的應用。