王海濤，楊 軍，梅雪松，霍婧琦，施 虎，孫孝飛

（西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710049）

0 引言

以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用為特征的第四次工業(yè)革命浪潮席卷而來(lái)，給傳統(tǒng)的生產(chǎn)力模式和生產(chǎn)生活方式帶來(lái)了顛覆性的變革［1］，制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)首當(dāng)其沖。能不能抓住這一歷史機(jī)遇，加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深度融合，促進(jìn)我國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，提高制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，關(guān)乎我國(guó)制造業(yè)能否搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機(jī)，實(shí)現(xiàn)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的歷史性跨越［2］。而機(jī)器人作為智能制造的關(guān)鍵載體，被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，其研發(fā)、制造及應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新能力和高端制造水平的重要標(biāo)志［3］。大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，對(duì)于推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、解決社會(huì)老齡化問(wèn)題、增進(jìn)人民健康福祉、拓展資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域、保障國(guó)家安全等方面具有重要意義［4-6］。

近年來(lái)，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)步入高速成長(zhǎng)期，自2013 年起，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)穩(wěn)居全球第一大應(yīng)用市場(chǎng)［7］；服務(wù)機(jī)器人在家政服務(wù)、醫(yī)療康復(fù)、養(yǎng)老助殘、教育娛樂(lè)等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展勢(shì)頭良好［8］；特種機(jī)器人在軍事應(yīng)用、應(yīng)急救援、特種作業(yè)等領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，綜合性能不斷提升［9］。然而，現(xiàn)行高等教育培養(yǎng)的人才卻難以滿足我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的需求，高層次工程科技人才的缺乏嚴(yán)重制約了其快速發(fā)展［10］。如何創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，破解機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求與人才培養(yǎng)供給之間日益深化的矛盾，已經(jīng)成為當(dāng)前我國(guó)機(jī)械工程高等教育的重要任務(wù)和使命擔(dān)當(dāng)。

本文針對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，基于“學(xué)生為本，以賽促教，以研促學(xué)”理念，探索了一種面向機(jī)器人專業(yè)科研前沿和產(chǎn)業(yè)需求的“多維協(xié)同、層次遞進(jìn)式”人才培養(yǎng)新模式，推動(dòng)了產(chǎn)學(xué)研的深度融合，大大提升了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為同類高校及同類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新提供了有益的借鑒和啟示。

1 機(jī)器人人才培養(yǎng)面臨問(wèn)題

（1）學(xué)科交叉融合低，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)散。機(jī)器人作為多學(xué)科交叉融合的載體，涵蓋了機(jī)械、電信、材料、生物、醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科知識(shí)，但當(dāng)前機(jī)器人人才培養(yǎng)方案基本圍繞單學(xué)科設(shè)計(jì)，專業(yè)間存在學(xué)科壁壘；實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課程單項(xiàng)內(nèi)容多，學(xué)科間結(jié)合不深入，難以解決學(xué)科交叉的機(jī)器人創(chuàng)新問(wèn)題；競(jìng)賽、實(shí)訓(xùn)等各類實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相互孤立，課程體系碎片化，造成了學(xué)生知識(shí)體系單一、知識(shí)容量匱乏、視野狹窄，圍繞機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新能力不高，解決實(shí)際問(wèn)題的能力受限，制約了學(xué)生對(duì)機(jī)器人前沿技術(shù)的掌握，跟不上機(jī)器人技術(shù)更新的步伐［11-12］。

（2）機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人氣高，實(shí)踐能力差。當(dāng)下，大部分大學(xué)生雖然對(duì)機(jī)器人技術(shù)興趣濃厚，但是提出的設(shè)想過(guò)于宏大，機(jī)器人創(chuàng)意需求不切合實(shí)際，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)失敗率高，機(jī)器人應(yīng)用型人才匱乏；學(xué)生的洞察力不敏銳，對(duì)機(jī)器人技術(shù)難度缺乏深入的了解，發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題能力和組織協(xié)調(diào)、分析決策能力欠佳；機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練平臺(tái)不系統(tǒng)、不完善，培養(yǎng)的機(jī)器人專業(yè)人才眼高手低，難以獲得原創(chuàng)性成果，不能有效支撐“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造/創(chuàng)造”的創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型［13-14］。

（3）結(jié)合產(chǎn)業(yè)和社會(huì)需求程度弱，人才培養(yǎng)目標(biāo)層次不清。機(jī)器人實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)體系不全，針對(duì)創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和應(yīng)用的不同層次人才的培養(yǎng)目標(biāo)不明確，創(chuàng)新和應(yīng)用型人才難尋，無(wú)法滿足社會(huì)和企業(yè)用人需求；機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)體系與產(chǎn)業(yè)界和社會(huì)需求脫離，培養(yǎng)理念和實(shí)踐教學(xué)體系不完備，缺乏輔導(dǎo)、應(yīng)用和訓(xùn)練平臺(tái)，科研與教學(xué)融合不夠；創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目脫離社會(huì)實(shí)際需求，缺乏原創(chuàng)成果，不利于機(jī)器人技術(shù)推廣應(yīng)用，無(wú)法呼應(yīng)國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略［15-16］。

2 機(jī)器人人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建

針對(duì)當(dāng)前機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)存在的典型問(wèn)題，本文提出了一種“多維協(xié)同、層次遞進(jìn)”的創(chuàng)新型機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式，總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 創(chuàng)新型機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)模式總體架構(gòu)

（1）建立四維度、三層次貫通式培養(yǎng)體系。協(xié)調(diào)“應(yīng)用、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”為代表的三層次人才培養(yǎng)需求的差異性，制定各層次人才貫通式、個(gè)性化培養(yǎng)方案，開(kāi)設(shè)涵蓋各層次人才培養(yǎng)全過(guò)程的理論與實(shí)踐訓(xùn)練，有效串聯(lián)各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

構(gòu)建“明確培養(yǎng)目標(biāo)、改革課程體系、優(yōu)化培養(yǎng)過(guò)程、完善培養(yǎng)評(píng)價(jià)”四維度架構(gòu)，面向科技前沿和產(chǎn)業(yè)需求合理確定培養(yǎng)目標(biāo)，改革現(xiàn)有課程體系，突出“多元化、交叉性、重實(shí)踐”特色，強(qiáng)化“人本價(jià)值導(dǎo)向”培養(yǎng)過(guò)程的管控，以生為本、以賽促教、以研促學(xué)，同時(shí)引入就業(yè)/創(chuàng)業(yè)勝任力、用人單位滿意度、職業(yè)道德等評(píng)價(jià)指標(biāo)以完善人才培養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制，因材施教、層次遞進(jìn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才、創(chuàng)新型人才和創(chuàng)業(yè)型人才，將“專業(yè)素養(yǎng)、科學(xué)精神、家國(guó)情懷、國(guó)際視野”等價(jià)值引導(dǎo)與行為修正融入人才培養(yǎng)全過(guò)程。應(yīng)用型人才側(cè)重于提升其機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用水平，團(tuán)隊(duì)組織、協(xié)作、營(yíng)銷以及管理等專項(xiàng)能力，創(chuàng)新型人才側(cè)重于鍛煉其探索機(jī)器人未知領(lǐng)域、探究現(xiàn)有技術(shù)缺陷和創(chuàng)新性解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)業(yè)型人才側(cè)重于培養(yǎng)其對(duì)機(jī)器人前沿技術(shù)的市場(chǎng)洞察力、吸納、整合與再創(chuàng)新能力。四維度、三層次貫通式教學(xué)體系如圖2 所示。

圖2 四維度、三層次貫通式教學(xué)體系架構(gòu)

（2）突出需求導(dǎo)向，培養(yǎng)機(jī)器人應(yīng)用型人才。培養(yǎng)從需求出發(fā)學(xué)習(xí)知識(shí)解決問(wèn)題的思維方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的“內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力”，形成需求導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)方案。

創(chuàng)立區(qū)域性大型機(jī)器人競(jìng)賽，聯(lián)合絲綢之路沿線國(guó)家發(fā)起“絲綢之路機(jī)器人創(chuàng)意大賽”，以賽促教促學(xué)，師生互學(xué)互教，形成生動(dòng)活潑的實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)面。

通過(guò)上課、講座、實(shí)訓(xùn)、觀摩、頭腦風(fēng)暴、傳幫帶等培養(yǎng)方式，從機(jī)器人科研或產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，寓教于實(shí)踐，以科研/競(jìng)賽項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生完成機(jī)器人設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試，建立解決問(wèn)題所需的知識(shí)圖譜，培養(yǎng)出具有“批判性、設(shè)計(jì)、工程、數(shù)字化”思維的新工科應(yīng)用型人才［17］。具體措施及目標(biāo)如圖3 所示。

圖3 需求導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)方案

（3）強(qiáng)化學(xué)科交叉，培養(yǎng)機(jī)器人創(chuàng)新型人才。將機(jī)器人競(jìng)賽納入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，賦予競(jìng)賽“全員參賽，以賽促教”的新內(nèi)涵。針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)性賽制要求，機(jī)器人隊(duì)成員涵蓋機(jī)械、材料、電信、管理、醫(yī)學(xué)等專業(yè)，在尋優(yōu)、迭代中強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，共同解決機(jī)器人競(jìng)賽難題，促進(jìn)學(xué)科交叉融合。

強(qiáng)化科研育人功能，實(shí)踐教學(xué)引入各學(xué)科最新科研成果，實(shí)現(xiàn)各級(jí)科研基地開(kāi)放共享，開(kāi)設(shè)面向?qū)W生的項(xiàng)目申報(bào)制，以高水平科學(xué)研究提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力。具體措施及目標(biāo)如圖4 所示。

圖4 強(qiáng)化學(xué)科交叉的改革措施與教學(xué)目標(biāo)

（4）搭建機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)機(jī)器人創(chuàng)業(yè)型人才。依托省級(jí)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)業(yè)研究院等機(jī)器人科研創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)型人才。積極整合產(chǎn)業(yè)資源，加速生態(tài)圈培育，營(yíng)造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境和氛圍，吸引頂級(jí)風(fēng)投機(jī)構(gòu)加盟，孵化一批具有行業(yè)影響力的創(chuàng)新型公司。以機(jī)器人大賽為基礎(chǔ)，搭建機(jī)器人產(chǎn)業(yè)公共資源共享平臺(tái)，健全實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，探索一種適合機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)的人才培養(yǎng)模式。

3 實(shí)踐與成效

（1）首創(chuàng)絲綢之路機(jī)器人創(chuàng)意大賽。依托“絲綢之路大學(xué)聯(lián)盟”，發(fā)起并連續(xù)舉辦了三屆絲路機(jī)器人創(chuàng)意大賽，累計(jì)吸引了19 個(gè)國(guó)家和地區(qū)322 支參賽隊(duì)伍的1 381 名選手參加，涵蓋了絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶沿線156 所大學(xué)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。參賽選手通過(guò)參加競(jìng)賽，大大擴(kuò)展了多學(xué)科知識(shí)，有效增強(qiáng)了創(chuàng)新實(shí)踐能力。該項(xiàng)賽事已經(jīng)成為“絲綢之路大學(xué)聯(lián)盟”系列活動(dòng)的重要活動(dòng)之一，獲得鳳凰網(wǎng)、參考消息、新華網(wǎng)、央廣網(wǎng)、中青在線、國(guó)際在線、中國(guó)新聞網(wǎng)等主流媒體報(bào)道，并得到了上海合作組織等國(guó)際機(jī)構(gòu)的關(guān)注和肯定，形成了良好的品牌效應(yīng)和國(guó)際影響力，有力地推動(dòng)了“一帶一路”沿線國(guó)家在科教領(lǐng)域的深度合作。

（2）建立機(jī)器人產(chǎn)業(yè)公共資源共享平臺(tái)。以陜西省機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、西安市機(jī)器人研究院、西安交通大學(xué)智能機(jī)器人研究院為載體，多元協(xié)同打造了陜西省智能機(jī)器人公共科技服務(wù)平臺(tái)，累計(jì)吸納陜西省知名機(jī)器人企業(yè)45 家，高校8 家，科研院所5 家，形成了陜西省機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群雛形［16］；以智引資，利用研制的10 余臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人產(chǎn)品樣機(jī)，并吸引了HAX、Plug and Play、西交1896 等國(guó)內(nèi)外投資機(jī)構(gòu)，助力陜西省機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共享平臺(tái)建設(shè)，為人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)（見(jiàn)圖5）。

圖5 陜西省機(jī)器人公共服務(wù)平臺(tái)

（3）以賽促教，以研促學(xué)，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。近年來(lái)，我校學(xué)子在機(jī)器人競(jìng)賽中屢創(chuàng)佳績(jī)，IEEE ICRA 2019 RoboMaster 人工智能挑戰(zhàn)賽獲得國(guó)際一等獎(jiǎng)、IEEE ICRA 2017 RoboMaster 移動(dòng)操控挑戰(zhàn)賽中獲得國(guó)際二等獎(jiǎng)。在全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽RoboMaster賽事中共獲得3 次二等獎(jiǎng)、1 次一等獎(jiǎng)，全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽Robocon賽事中共獲3 次一等獎(jiǎng)，在C9 高校中名列第二；成立研究生機(jī)器人競(jìng)賽工作室，組織29支隊(duì)伍參加了“第一屆中國(guó)研究生機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”，其中7 支隊(duì)伍入圍全國(guó)總決賽，共獲得一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)4 項(xiàng)，獲獎(jiǎng)數(shù)位列參賽高校第二。

近5 年，累計(jì)為我校電信、醫(yī)學(xué)、能動(dòng)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)院1 434 名學(xué)生提供了項(xiàng)目實(shí)踐機(jī)會(huì)，為學(xué)生進(jìn)一步深造或創(chuàng)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；開(kāi)發(fā)了機(jī)器人實(shí)踐MOOC課程，促進(jìn)了校內(nèi)外學(xué)生的切磋與合作；圍繞機(jī)器人技術(shù)在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用，累計(jì)開(kāi)展了5 期技術(shù)培訓(xùn)，涵蓋學(xué)生283 人次。

機(jī)器人專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科高度交叉和深度融合的新型專業(yè)，通過(guò)以賽促教、以研促學(xué)的模式，以學(xué)科競(jìng)賽、科研項(xiàng)目為抓手，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，有效地拓展了學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，提高了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

（4）創(chuàng)業(yè)公司孵化。依托陜西省智能機(jī)器人公共科技服務(wù)平臺(tái)、陜西省機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、陜西省智能機(jī)器人重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、西安市機(jī)器人研究院等創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，整合產(chǎn)業(yè)資源，營(yíng)造了良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)境和氛圍，吸引了HAX、Plug and Play、IDG 資本、SIG海納亞洲、軟銀亞洲等頂級(jí)風(fēng)投機(jī)構(gòu)加盟，成功孵化了優(yōu)艾智合、臻泰智能等10 余家具有一定行業(yè)影響力的創(chuàng)業(yè)公司。其中，優(yōu)艾智合獲得被《硅谷商業(yè)期刊》評(píng)為全球第一投資機(jī)構(gòu)的Plug and Play、全球最著名硬件加速器之一的HAX的數(shù)千萬(wàn)融資，估值約1.5億元，并成為米其林集團(tuán)、力盟智能（德國(guó)）、中國(guó)海關(guān)、中國(guó)華能、華為5G 等知名企業(yè)巡航機(jī)器人供應(yīng)商，獲評(píng)極客公園CES2018 全球50 家焦點(diǎn)公司，2018、2019 年連續(xù)2 年度恰佩克技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)，CIROS 2018 中國(guó)國(guó)際機(jī)器人年度評(píng)選金手指創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)。臻泰智能獲得了第五屆互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)，獲得數(shù)百萬(wàn)天使輪融資。創(chuàng)業(yè)公司的成功孵化，一方面促進(jìn)了科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用的深度融合；另一方面打通了應(yīng)用人才、創(chuàng)新人才和創(chuàng)業(yè)人才的發(fā)展通道，有效地推動(dòng)了新時(shí)代背景下大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育（見(jiàn)圖6）。

圖6 機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)業(yè)公司孵化模式

4 結(jié)語(yǔ)

本文基于“以生為本，以賽促教，以研促學(xué)”的理念探索并實(shí)踐了一種貫通應(yīng)用、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)方案，突出需求導(dǎo)向，強(qiáng)化學(xué)科交叉，搭建機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，形成了一套“多維協(xié)同、層次遞進(jìn)式”機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)體系，并取得了明顯成效，促進(jìn)了學(xué)科與產(chǎn)業(yè)的深度融合，提升了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，對(duì)兄弟院校同類學(xué)科深化人才培養(yǎng)模式改革具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。