摘要秉承中國(guó)工程院院士李德毅提出的“科學(xué)任務(wù)帶動(dòng)人才培養(yǎng)，載體匯聚不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)”教育理念，本文通過(guò)對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的深入研究，提出由四個(gè)階段構(gòu)成的機(jī)器人領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系架構(gòu)，并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。實(shí)際教學(xué)效果表明，該課程體系體現(xiàn)“能力導(dǎo)向、科研訓(xùn)練、應(yīng)用創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研合作、全程項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)模式，對(duì)我國(guó)工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)具有一定的參考價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：機(jī)器人，人才培養(yǎng)，應(yīng)用型，課程體系，教學(xué)創(chuàng)新

　　0引言

　　近年來(lái)全球制造業(yè)正在向智能化、集成化、綠色化方向發(fā)展。在2014年6月召開(kāi)的兩院院士大會(huì)上，習(xí)近平同志指出：機(jī)器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造和應(yīng)用是衡量國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志[1];2015年5月，由國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)制造2025》規(guī)劃明確指出，機(jī)器人是重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，并且已成為新時(shí)期增強(qiáng)我國(guó)綜合國(guó)力的重大工程;2017年，《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》提出，鼓勵(lì)高校在原有基礎(chǔ)上拓寬人工智能專(zhuān)業(yè)教育內(nèi)容，形成“人工智能+X”復(fù)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)新模式，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，鼓勵(lì)高校、科研院所與企業(yè)等機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展人工智能學(xué)科建設(shè)[2];2018年4月，由教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》明確了指導(dǎo)思想、重點(diǎn)任務(wù)、完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系及政策措施[3]。

　　從國(guó)家不斷出臺(tái)的政策和制造業(yè)的發(fā)展可以預(yù)測(cè)，以人工智能為代表的科技突破將引發(fā)第四次產(chǎn)業(yè)革命，其標(biāo)志是機(jī)器人等各種智能產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用[4]。我國(guó)雖然在傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面取得了初步進(jìn)展,但是高校的機(jī)器人教育近幾年剛剛起步，且單一學(xué)科知識(shí)很難滿足智能機(jī)器人領(lǐng)域跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)復(fù)合應(yīng)用型人才需求，機(jī)器人人才培養(yǎng)是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。著名人工智能專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士李德毅提出：“培養(yǎng)懂得集成、維修、管理機(jī)器人的人才，跨界滲透和跨界創(chuàng)新誕生的智能機(jī)器人教育，是我國(guó)教育改革抓住時(shí)代機(jī)遇的一個(gè)亮點(diǎn)[5]”。機(jī)器人革命是世界性的、時(shí)代性的，只有原創(chuàng)性的技術(shù)才能使我們成為新的產(chǎn)品和市場(chǎng)規(guī)則的重要制定者和主導(dǎo)者，人才教育更要先行。

　　1國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域教育情況

　　機(jī)器人是一種具有感知、決策、執(zhí)行能力的綜合智能系統(tǒng)，集成了機(jī)械、電子、傳感、控制等多種交叉學(xué)科知識(shí)，與智能專(zhuān)業(yè)所涉及的知識(shí)領(lǐng)域關(guān)系緊密[6]。國(guó)外一些知名高校相繼開(kāi)設(shè)與機(jī)器人相關(guān)課程和項(xiàng)目，如美國(guó)普林斯頓大學(xué)開(kāi)展的機(jī)器人與智能系統(tǒng)項(xiàng)目，學(xué)生需要選修6門(mén)機(jī)器人相關(guān)課程，其中包括3門(mén)核心課程和3門(mén)選修課，方可獲得證書(shū)[7]。美國(guó)麻省理工學(xué)院專(zhuān)門(mén)設(shè)有與機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)，如機(jī)械工程系的空間機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室的研究領(lǐng)域側(cè)重于機(jī)器人系統(tǒng)控制和算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、軟件仿真和實(shí)驗(yàn)研究，并且在車(chē)輛仿真系統(tǒng)和機(jī)器人機(jī)械手、視覺(jué)和聲學(xué)傳感器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究等領(lǐng)域取得了重大突破，并支持本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)、碩士/博士研究生的科研工作[8]。

　　此外，學(xué)生科技社團(tuán)也是有效提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力和自學(xué)習(xí)能力的有效途徑，Robocon是2016年成立的一個(gè)旨在促進(jìn)技術(shù)跨學(xué)科互動(dòng)的學(xué)生組織[9]，并于2016年2月舉辦了第一屆麻省理工學(xué)院機(jī)器人大賽，旨在進(jìn)行學(xué)術(shù)觀點(diǎn)交流探討、成果分享。美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校在機(jī)器人領(lǐng)域主要結(jié)合人工智能，人機(jī)交互(Human-ComputerInteraction)，微/納米電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro/NanoElectroMechanicalSystems)，控制、智能系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)(Control、IntelligentSystemsandRobotics)進(jìn)行研究[10]。

　　其中，從事機(jī)器人開(kāi)發(fā)較有代表性的實(shí)驗(yàn)室有：研究機(jī)器人學(xué)習(xí)算法的機(jī)器人算法實(shí)驗(yàn)室(Algorithms,Machines,andPeopleLaboratory)、研究機(jī)器人學(xué)習(xí)感知交互的人工智能實(shí)驗(yàn)室(BerkeleyArtificialIntelligenceResearchLab)、機(jī)器人與智能機(jī)器實(shí)驗(yàn)室(RoboticsandIntelligentMachinesLab，無(wú)人車(chē)是該實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)重要研究領(lǐng)域)。該校還定期開(kāi)展多種學(xué)術(shù)活動(dòng)，老師、學(xué)生以及國(guó)際上的杰出學(xué)者均可在此展示他們的最新研究成果，例如，腦機(jī)接口(Brain-MachineInterfaces:ThePerception-ActionClosedLoop)、無(wú)人駕駛卡車(chē)(ControlforSelf-DrivingTrucks)等內(nèi)容，這些學(xué)術(shù)活動(dòng)為學(xué)生提供了相互交流和了解國(guó)際前沿科技的機(jī)會(huì)。

　　2應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系探討

　　目前，我國(guó)機(jī)器人行業(yè)或產(chǎn)業(yè)形成了不同層級(jí)的技術(shù)創(chuàng)新人才需求市場(chǎng)，北京聯(lián)合大學(xué)機(jī)器人學(xué)院秉承李德毅院士提出的“科學(xué)任務(wù)帶動(dòng)人才培養(yǎng)，載體匯聚不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)”培養(yǎng)理念，成為工科應(yīng)用型人才的綜合改革試驗(yàn)區(qū)。本學(xué)院圍繞機(jī)器人應(yīng)用與研發(fā)的主線，充分發(fā)揮多學(xué)科多專(zhuān)業(yè)交叉融合的特點(diǎn)和學(xué)科專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，以輪式機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、特種機(jī)器人等主要應(yīng)用方向，探索新型工科改革創(chuàng)新[11]，堅(jiān)持“企業(yè)全程介入”和“學(xué)生興趣主導(dǎo)”的“雙輪驅(qū)動(dòng)”，夯實(shí)“學(xué)專(zhuān)融合”的學(xué)風(fēng)建設(shè)平臺(tái)，努力培養(yǎng)具有國(guó)際水準(zhǔn)的、追求卓越創(chuàng)新的高素質(zhì)應(yīng)用工程師。

　　2.1創(chuàng)新思想培養(yǎng)

　　當(dāng)今智能產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品是提升創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展源頭供給能力的時(shí)代需求，人工智能對(duì)教育本身同樣產(chǎn)生了決定性影響，并意義深遠(yuǎn)[12]。機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用型人才課程體系教學(xué)改革設(shè)計(jì)思路是：在實(shí)踐中不斷改革創(chuàng)新，廣泛聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名高校專(zhuān)家、學(xué)者講學(xué)指導(dǎo)，為學(xué)生根據(jù)各自特長(zhǎng)提供在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的機(jī)會(huì)和環(huán)境;培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛(ài)好和機(jī)器人應(yīng)用研發(fā)潛質(zhì)，使學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和實(shí)際工程能力;在未來(lái)的科學(xué)研究過(guò)程中，提出新問(wèn)題，指出新的可能性，從新的角度來(lái)看待老問(wèn)題，有創(chuàng)造性的想象;大學(xué)的價(jià)值就在于培養(yǎng)獨(dú)立的人格、自由的學(xué)術(shù)和思考能力[13]，24小時(shí)為學(xué)生開(kāi)放的“德毅”機(jī)器人實(shí)驗(yàn)班創(chuàng)新工場(chǎng)，匯聚眾多學(xué)生作品，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)綜合拓展能力。大學(xué)教育的主體是本科生。機(jī)器人領(lǐng)域本科人才培養(yǎng)要滿足智能時(shí)代人才市場(chǎng)需求，建立本科人才培養(yǎng)課程體系并合理設(shè)置各部分課程模塊的權(quán)重比例。

　　2.2課程體系設(shè)計(jì)研究

　　構(gòu)建核心主干課程，并有效實(shí)行教學(xué)過(guò)程控制，學(xué)校和企業(yè)共同參與并評(píng)價(jià)教學(xué)效果。以京津冀協(xié)同發(fā)展背景下的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)課程體系，實(shí)現(xiàn)四個(gè)階段遞進(jìn)式學(xué)習(xí)。建設(shè)機(jī)器人領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程體系具體如圖1所示。1)第一階段：夯實(shí)基礎(chǔ)課程，開(kāi)拓行業(yè)視野，初步了解專(zhuān)業(yè)。公共基礎(chǔ)課程群占主要比例，實(shí)踐環(huán)節(jié)主要以行業(yè)認(rèn)知、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)踐課程群為主。2)第二階段：掌握專(zhuān)業(yè)大類(lèi)基礎(chǔ)知識(shí)、鍛煉專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐能力，開(kāi)啟專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力訓(xùn)練。本階段主要以專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)必修課程理論學(xué)習(xí)為主，科研訓(xùn)練以專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課實(shí)踐課程、科學(xué)任務(wù)訓(xùn)練等專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)為主。

　　3)第三階段：科學(xué)任務(wù)導(dǎo)向選課，科學(xué)任務(wù)訓(xùn)練工程實(shí)踐能力。理論課以導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生選修如輪式機(jī)器人、無(wú)人機(jī)應(yīng)用等方向課模塊為主，實(shí)踐教學(xué)圍繞機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目，具體涉及智能交互技術(shù)、機(jī)器人學(xué)、數(shù)字圖像處理、機(jī)器人系統(tǒng)仿真、無(wú)人機(jī)飛行控制等知識(shí)的應(yīng)用，專(zhuān)業(yè)實(shí)踐以科學(xué)任務(wù)為主，包括企業(yè)實(shí)習(xí)、綜合實(shí)踐I和綜合實(shí)踐II(機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目導(dǎo)向)，要求學(xué)生獨(dú)立完成一個(gè)小型智能化開(kāi)發(fā)任務(wù)。4)第四階段：實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練、實(shí)踐創(chuàng)新。學(xué)生通過(guò)深入機(jī)器人企業(yè)進(jìn)行長(zhǎng)周期企業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，有效提高綜合工程實(shí)踐能力和獨(dú)立解決科學(xué)問(wèn)題能力，以適應(yīng)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)��?chuàng)新應(yīng)用型人才的需求。

　　2.3人才培養(yǎng)實(shí)踐與課程體系研究

　　機(jī)器人領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)要分階段教學(xué)循序漸進(jìn)，踐行“做中學(xué)、用中學(xué)、知行合一”。努力推進(jìn)與全球具有影響力的科技創(chuàng)新中心的深度合作，積極與龍頭企業(yè)共建產(chǎn)學(xué)研用合作示范基地，與智能機(jī)器人領(lǐng)域重點(diǎn)企業(yè)共建研發(fā)中心，致力于合作轉(zhuǎn)化世界領(lǐng)先的科技成果，為學(xué)生提供全球視野下高端的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)與實(shí)踐就業(yè)平臺(tái)。研究和實(shí)踐以科研任務(wù)導(dǎo)向的機(jī)器人領(lǐng)域?qū)嵺`教學(xué)四年不斷線課程體系。校內(nèi)創(chuàng)新工場(chǎng)和校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，通過(guò)本科各階段循序漸進(jìn)的科學(xué)任務(wù)訓(xùn)練，力圖將學(xué)生培養(yǎng)成為具有國(guó)際視野的“高素質(zhì)、高層次、創(chuàng)新型”的骨干人才。產(chǎn)學(xué)研深度結(jié)合，可發(fā)揮高校與企業(yè)各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)利益的多贏，強(qiáng)化校外實(shí)習(xí)實(shí)踐效果，縮短大學(xué)教育與就業(yè)的最后一公里距離。

　　研究和實(shí)踐基于可追溯樹(shù)結(jié)構(gòu)的課堂數(shù)據(jù)分析、多種維度的展現(xiàn)手法進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量量化，實(shí)現(xiàn)基于云端的教學(xué)過(guò)程監(jiān)控體系。記錄授課過(guò)程的數(shù)據(jù)，包括影像、錄音、聽(tīng)課評(píng)價(jià)等，海量的課堂數(shù)據(jù)將通過(guò)大數(shù)據(jù)的分析手段，以多種維度的展現(xiàn)手法，將教學(xué)成果進(jìn)行展示。教學(xué)過(guò)程的數(shù)據(jù)都可以被長(zhǎng)期存儲(chǔ)，再通過(guò)歷年數(shù)據(jù)分析，可以更好、更切實(shí)地改善工科教學(xué)課堂效果。采用可追溯樹(shù)結(jié)構(gòu)的課堂數(shù)據(jù)分析，實(shí)時(shí)量化課堂教學(xué)質(zhì)量，并拓展應(yīng)用情境。通過(guò)大數(shù)據(jù)等各種技術(shù)手段，可以對(duì)存儲(chǔ)下來(lái)的課堂數(shù)據(jù)進(jìn)行“教與學(xué)”行為的分析，其最終目的是為了優(yōu)化、改善后續(xù)課堂的教學(xué)效果。此外，還可以通過(guò)圖形化模塊的方式，將工科實(shí)驗(yàn)課堂所涉及的項(xiàng)目場(chǎng)景按照進(jìn)度和時(shí)間流程進(jìn)行羅列，充分展示教學(xué)內(nèi)容，如在《機(jī)器人感知與實(shí)踐》等課程中實(shí)施。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　機(jī)器人技術(shù)是眾多學(xué)科、專(zhuān)業(yè)技術(shù)的交叉融合和應(yīng)用。在智能化產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，機(jī)器人即將成為人類(lèi)認(rèn)知自然與社會(huì)、擴(kuò)展智力、走向智慧生活的重要伴侶，引發(fā)人人聯(lián)網(wǎng)、物物聯(lián)網(wǎng)的嶄新形態(tài)，也改變著人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)生活，故機(jī)器人人才教育先行凸顯重要。我們始終致力于培養(yǎng)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中富有創(chuàng)新精神和較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力的高素質(zhì)復(fù)合型應(yīng)用人才，建立并實(shí)施科教融合、產(chǎn)教融合的專(zhuān)業(yè)課程體系，努力打造機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)基地，滿足智能化產(chǎn)業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用型人才供給的需求。

　　人工智能方向論文范文：機(jī)械設(shè)備制造中自動(dòng)化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究

　　摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，在產(chǎn)量與質(zhì)量以及安全性方面，都對(duì)工業(yè)產(chǎn)品提出更高要求，而傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品已無(wú)法滿足。本文主要對(duì)機(jī)械設(shè)備制造中自動(dòng)化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行探究，不僅從自動(dòng)化技術(shù)方面分析了應(yīng)用特征、存在問(wèn)題與完善策略，還從工業(yè)機(jī)器人方面分析了概念、結(jié)構(gòu)特征及其在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中的應(yīng)用。