吴文强 萧仲敏 朱大昌 王勇 陈首彦

摘  要：面向智能制造与机器人行业当前及未来人才重大需求，针对智能制造与机器人实践创新型人才培养过程中，面临的价值塑造作用不足、实践创新能力培养不足、体制机制支持度不够等问题，提出“专业交叉、行业交叉”“科教融合、产教融合、专创融合”的科产教融合机器人专业课程实践教学改革实施方案，重构机器人课程设计理念，深度开展科产教融合育人模式与实践基地建设，强化课程实践教学相关的知识、平台、学科和管理支撑，促进教育链、人才链与产业链、创新链的有机衔接，培养机器人实践创新型人才和高层次应用型未来领军人才。

关键词：科产教融合；机器人；实践课程；创新型人才；教学改革

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）08-0015-05

Abstract： Facing the current and future major demand for talents in the intelligent manufacturing and robot industry， in view of the insufficient role of value shaping， the insufficient cultivation of practical innovation ability， the insufficient support of systems and mechanisms and other problems in the training process of practical innovative talents in intelligent manufacturing and robot industry， we put forward the implementation plan of the practical teaching reform of the robotics professional course of "interdisciplinary， interdisciplinary"， "integration of science and education， integration of industry and education， and integration of specialized innovation"， and reconstruct the design concept of robot curriculum， deepen the construction of science industry education integration education mode and practice base， strengthen the knowledge， platform， discipline and management support related to curriculum practice teaching， promote the organic connection of education chain， talent chain with industrial chain and innovation chain， and cultivate innovative talents in robot practice and high-level application-oriented future leaders.

Keywords： integration of science， industry and education; robot; practice course; innovative talents; teaching reform

作為数字经济时代最具标志性的工具，机器人在促进科技创新、推动产业升级、保障国家安全、守护人民健康等方面发挥越来越重要的作用。机器人智能装备在《中国制造2025》《广东省智能制造发展规划（2015—2025年）》[1]和《广州制造2025战略规划》[2]都被作为重点发展领域之一。据《中国机器人产业发展报告（2022年）》[3]预计，2022年全球机器人市场规模将达到513亿美元，2017—2022年的年均增长率达14%；2022年中国机器人市场规模将达到174亿美元，五年的年均增长率达到22%，2024年工业机器人市场规模将有望达到230亿美元。巨大的市场容量带来了对智能制造与机器人专业创新型人才更为迫切的需求。

智能制造与机器人作为新工科专业，各大高校加大了建设力度。然而目前多数高校培养的人才类型与行业各单位的用人需求匹配度偏低，造成了毕业生就业难的问题[4]。为此，2017年国务院办公厅发布了《关于深化产教融合的若干意见》，意见提出，要切实深化产教融合，逐步提高行业企业参与办学程度，全面推行校企协同育人[5]。产教融合模式已成为高职教育实现高水平可持续发展的重要举措[6]，为应用型人才的培养提供了一条有效的途径。

机器人的研发和产业化应用是衡量国家科技创新和高端制造发展水平的重要标志之一[7]，多学科知识交叉、多行业技能交叉的特点，造成了机器人实践创新型人才培养困难，人才供应“两张皮”的矛盾日益突出。2022年中国工程教育专业认证协会发布《工程教育认证标准》[8]，强调“以学生为中心”“工程教育”“复杂工程问题”和“实践环节”，对高校工科教育提出了更高的要求。

广州大学建设有机器人工程专业和智能制造工程等新工科专业，初衷就是培养“智能制造与机器人”的复合实践创新型人才，为华南乃至全国的智能制造机器人产业输出新鲜血液。本研究则是立足智能制造与机器人专业课程实践能力培养层面，面向智能制造与机器人行业当前及未来人才重大需求，研究提出“专业交叉、行业交叉”“科教融合、产教融合、专创融合”的科产教融合机器人专业课程实践教学改革实施方案，制定学校监督、教师指导、企业协同、学生创新的“责、权、利”主体责任划分与激励机制，建设“全视角”项目驱动式教学案例库，形成“全方位”科产教融合、协同创新课程内容，提炼出多元化、个性化、定制化的实践教学方式，促进教育链、人才链与产业链、创新链的有机衔接，培养机器人实践创新型人才和高层次应用型未来领军人才。

一  机器人实践课程教学面临的问题

在《关于深化产教融合的若干意见》和《工程教育认证标准》的指引下，广州大学机器人新专业建立伊始便注重对学生创新实践能力的培养，自2018年起逐步加强对外合作，与智能制造机器人领域多个龙头企业建立协同育人基地，开发机器人实践教学资源，开展学生的协同培养，在取得一定成绩的同时，也暴露了诸多问题。

（一）  思政教育不充分，价值塑造作用不足

智能制造与机器人行业具有工作强度高、任务重、产出周期长等特点，要求从业人员具备坚定的信念和毅力，需具备长期坐冷板凳、十年磨一剑的工匠奉献精神。而传统思政教育融入专业课程教育与科研开发全过程的深度不足，校企政多个环节对研究生的价值塑造作用有待加强。

（二）  科产教融合度不高，实践创新能力培养不足

科产教是分属不同又相互联系的社会系统，科产教融合面临着“产教脱节”“两张皮”等现象，具体表现为培养目标不明确、教学实践环节不够充分深入、双师型导师数量匮乏等，导致科产教融合模式不成熟，培养学生发现问题、解决“卡脖子”技术难题的能力有待提升。本项目长期和智能制造与机器人企业深入合作，提炼企业工程项目与创新型人才需求，构建项目驱动式实践教学资源与多方全方位参与的实践教学内容与模式，致力于卓越工程师实践创新型人才的培养。

（三）  体制机制对高层次专业人才培养的支持度不够

针对智能制造与机器人领域高层次人才的培养，现行的培养机制亟待完善，主要体现在以下方面：知识支撑，当前知识更新速度前所未有，亟待建立快速有效的更新机制，打破壁垒，实现知识传授与技能培养的有机结合；平台支撑，校企联合培养平台所需的实验条件、师资等落实不到位，作用发挥有限；学科支撑，工程问题涉及多个学科，制约交叉学科学生的培养；管理支撑，全周期教学质量管理监督机制不完善，与高质量人才培养的要求脱节。

二  改革方案与举措

机器人课程是机器人专业、智能制造专业和机械专业开设的实践性较强的课程，强调多学科交叉，涉及多项行业技术点。本研究则是以《关于深化产教融合的若干意见》和《工程教育认证标准》为指导，针对价值塑造作用不足、科产教融合机制不清晰、体制支持力度不高等问题，着力构建“学科交叉、行业交叉”双交叉，“产教融合、科教融合、专创融合”三融合的机器人课程设计理念，依托省级实践教学基地，科产教融合，建设“全视角”项目驱动式教学案例库，充分将实际工程应用实例和团队的科研开发项目引入教学活动，着重培养学生解决复杂工程问题的能力，总体改革目标与内容如图1所示。

（一）  重构机器人课程设计理念，加强课程思政建設，解决价值塑造作用不足的问题

以机器人实践创新能力培养为目标，以现有实践教学价值塑造作用不足、理论与实践脱节、机制支撑力度不够等问题为导向，对机器人实践课程的知识能力、技能能力、综合能力重新定义，融入思政元素，重构实践教学内容与模式。①重新梳理相关学科知识点、机器人各行业核心技术及各类科研开发创新类项目，明确机器人实践课程的思政目标；②充分利用校企协同育人平台，科教融合、产教融合、专创融合，将企业优势技术和科研成果融入专业课程实践教学与创新实践；③融入“中国制造2025”“中国智造”“基建狂魔”“新中国第一”“新四大发明”“大国工匠纪录片”等思政元素，构建案例教学资源，出版教材；④加强建设社会实践一流课程，并将思政元素充分融入工业机器人应用技术、机器人技术、先进制造技术、机器人控制技术、计算智能与路径规划等专业课程中，激励学生勇攀科技高峰，激发爱国情怀和民族使命感。

“学科交叉、行业交叉”，理实结合，理论方面融入机械、机构、传感、控制、计算机、电子和工业设计等多学科核心知识点，实践方面则面向机器人上游行业（核心零部件）、中游行业（核心技术）、下游行业（集成与应用）等多行业，提炼核心共性技术，依托省级实践教学基地，校企各方开展深入的产学研合作，贯彻“产教融合、科教融合、专创融合”三融合的课程设计理念，明确机器人课程认知能力、技术技能和综合能力的要求，充分融入思政元素，重构实践教学内容体系，同时打造一支“双师型”课程教学团队，在课程建设过程中贯彻项目驱动教学理念，构建“认知-技能-实践”能力培养体系，充分将实际工程应用实例和团队的科研开发项目引入教学活动，着重培养学生解决复杂工程问题的能力，如图2所示。

在明确课程教学知识与思政目标的基础上，对课程大纲进行修订，增加思政教育目标要求，深挖教学内容，探寻专业知识与思政教育的结合点，设计思政教学案例，完善教学课件，创新教学方法，设计思政教育的典型教学环节，丰富教学手段，真正落实润物无声的思政教育目标。

（二）  深度开展科产教融合育人模式与实践基地建设，解决理论与实践脱节问题

以产业实践基地为支撑，行业交叉、学科交叉，通过校企共建方式建立工程实践创新平台、实践教学中心、联合实验室等，将科产教融合育人模式贯穿机器人课程实践教学的全过程。首先，围绕机器人领域科学问题与技术难题，综合考虑前沿性、应用性、创新性和可行性等，从工程问题中凝练实践教学内容；其次，构建校企双导师创新培养模式，依托项目攻关团队，强化系统科研训练，着力提升创新思维能力；最后，深入工程一线实习实践，提升实践育人成效。

1  加强实践教学基地建设

在与广铁集团、广州数控、广东智能制造研究所、广州巨轮、广州伯乐、广东利元亨、广州圣益龙和佛山海天等10余家智能制造与机器人研发、生产、应用的企事业单位联合建立的产学研合作关系的基础上，搜集整理科研成果与企业优势技术项目，创新“科教融合”“产教融合”实践教学资源，以产业实践基地为支撑，通过校企共建方式建立工程实践创新平台、实践教学中心等，采取“企业入校、师生入企”的双向互动机制，促进校企双方优势互补、资源共享、深度融合。一方面，激发学生主观能动性，强化发现问题能力、创新意识与团队协作能力；另一方面，通过创新平台，加强科研合作与成果转化，反哺企业技术革新，促进科技进步与产业升级，互惠共赢。

2  开发实践教学资源

在实践教学资源开发方面，围绕智能制造与机器人领域的产品设计、研发、制造、应用等实践教学项目的需求，完善软硬件建设，为创新型高层次人才实践能力的培养创造条件。实验条件方面，采取以企业为主，校企共建的方式，加强校企资源整合，共同建立联合教学实验室，同时，继续强化虚拟教学手段，升级现有的虚拟教学环境以适应机器人技术的不断进步；教学资源方面，基于已开发的实践教学资源，贯彻项目驱动教学理念，以项目導向，重构教学内容与体系结构，编写具有特色的精品教材、实验指导书及多媒体教学资源；线上资源方面，加大在线课程资源建设，构建丰富的教学资源库，为本科生和研究生及相关工程师建设全天候的课程学习环境。

3  积极开展机器人实践教学改革

探索企业深度参与培养过程的教学模式，从传统的以校内培养为主，过渡到校内、校外相结合的培养模式，校企合作完成课程实践教学大纲、实践教学内容的制定，共同完成实践教学课程。在教学内容方面，强调“强基础、重实践、擅应用、能创新”，将企业实际生产和项目开发过程融于教学；在实践教学方法方面，遵循案例法教学模式，项目驱动，采用理论与实践、教学内容与工程项目、课堂教学与课外教学相结合的“三结合”教学方法。

（三）  强化课程实践教学相关的知识、平台、学科和管理支撑，解决体制机制对高层次专业人才培养的支持度不够的问题

针对智能制造与机器人领域高层次人才的培养，现行的课程体系与培养机制亟待完善的问题，在知识方面，构建快速有效的机器人知识更新机制，打破壁垒，实现知识传授与技能培养的有机结合；在平台方面，加强联合培养平台所需的实验条件、师资条件的建设，积极发挥行业、产业的作用；学科支撑方面，探索机械、控制、传感、计算机、软件等多学科交叉融合，打破制约交叉学科学生的培养壁垒；管理支撑方面，完善全周期实践教学质量管理监督机制，减弱与高质量人才培养要求的脱节程度。

1  加强基础前沿知识供给

以生为本，构建“科教融合、产教融合、专创融合”的三融合机制，拓宽实践教学内容，为“卓越工程师”培养建好专业核心课：科教融合，开展深入的产学研合作，打造“双师型”课程教学团队，将优势科研成果融入实践教学，永葆课程“创新性”，提高“挑战度”；产教融合，依托省级研究生联合培养基地和科产教融合实践教学基地，将基地优势资源转化为课程实践案例教学资源，共同制定大纲、共同开发资源，共同实施实践教学；专创融合，构建机器人创新项目体系，将知识与应用充分融合，学以致用。

2  强化校企协同育人平台建设

继续开展已获批的省部级产教融合基地、研究生联合培养基地的建设，以广州为核心，辐射珠三角，加强和智能制造与机器人领域的企事业单位产学研合作与交流，深度开展协同育人、项目合作、成果转化等工作，打造一个全方位校企协同育人体系。

3  突出学科交叉能力培养

聚焦智能制造与机器人关键核心技术，设置智能制造、机器人等新兴交叉学科，设立学科交叉本科生培养专项，实施导师组联合培养，探索交叉学科人才培养新模式。

4  构建全过程质量监督机制

项目组定期带队走访协同育人单位，了解高层次专业人才培养需求及难点问题，共同商讨，破解困局，反馈改进培养制度体系，逐步建立了一套评价指标体系、打造一支院级督导队伍、建立一个检测分析系统、发布一份质量发展报告。

四  改革基础与成果

（一）  实践教学平台与科研平台建设取得新突破

在实践教学平台建设方面，获批广东省战略新兴产业专业（机器人工程）1个、省综合改革试点专业/特色专业2个，省联合培养研究生示范基地1个，省科产教融合实践教学基地1个，省级教学团队2个，获批国家级、省部级、市厅级教育教学改革项目20余项。

在科研平台建设方面，建有省工程中心、市重点实验室、智能制造与人机共融重点实验室、广州市服务机器人及智能装备研究平台等，获广州市推荐申报国家发改委2020年产教融合实训基地建设项目“广州智能制造产教融合实训基地”。

实践教学平台与科研平台建设成果如图3所示。

（二）  机器人实践教学资源建设长足发展

全面修订了智能制造工程与机器人工程专业人才培养方案与课程教学大纲，申报国家一流课程1门，获批省一流课程3门（数控技术、机器人学、工业机器人应用技术），建设在线开放课程2门，建设教学案例库1项（机器人研发与应用案例库），出版专著和教材1部（机器人机构学基础），与企业联合开发实践教学课程资源6项（机器人设计、工业机器人应用、智能装备设计、Mastercam高级教程、工业机器人编程与操作和先进制造技术）。

（三）  双师型师资能力提升显著

学院每年有10余名智能制造与机器人方向的专职教师参与广州数控、广东利元亨、广州巨轮、广州伯乐、广州圣益龙、佛山南海数控和海天味业等实践教学基地的建设与人才联合培养工作，期间，在《高教学刊》《高等工程教育研究》《教学研究》等期刊上发表研究生教改论文3篇。协同育人企业方面，共投入了由正高级工程带队的近20人工程师队伍，共同管理、共同开展实践教学任务，同时合作产学研项目研究开发，并将研发过程与成果融入教学。

参与改革的专职教师中，1人获广东特支计划教学名师，2人任省级教指委委员，6人次获各级教学优秀奖、教学竞赛奖等。教学成果“‘3S协同、4C评价机电类创新型工程人才培养模式探索与实践”获2019年广东省教学成果奖一等奖，“项目驱动-产教融合-协同创新”三位一体的机械工程专业学位研究生实践教学研究与实践获广州大学第一届研究生教学成果奖一等奖。

（四）  科研成果丰硕

团队主持和承担国家863计划，国家科技支持计划，国家自然科学基金项目在内的纵、横向项目20余项。团队获得的5项省部级、市厅级科研奖励均与科产教融合协同育人有关，其中广东省科技进步奖二等奖1项（高铁钢轨机器人修磨）、机械工业科学技术奖发明奖二等奖1项（模块化机器人）、廣东省机械工程学会科学技术奖二等奖1项（玻璃幕墙注胶装备），如图4所示。团队共申请国家专利30余件。

（五）  人才培养成效显著，学生实践创新能力显著提升

2018—2023年共有包括20余名机械专业研究生在内的200余名学生，参加了实践创新能力提升的校企协同育人联合培养。参与联合培养的毕业生深受企业青睐，多名学生毕业后留在协同育人企业工作，部分已成为企业技术骨干。有5人获优秀毕业设计/论文（本科生阶段）、2人获广东省优秀学生（研究生阶段）、1人获省级优秀硕士论文、多人次在读期间获国家奖学金和优秀毕业生荣誉称号。

五  结束语

作为新工科专业，机器人工程和智能制造工程专业的人才培养模式还处于摸索阶段，除培养学生实操能力之外，还需要重点培养其技术研发与创新应用能力。本文针对广州大学新工科专业的内涵要求，探索机器人实践课程“学科交叉、产业交叉”“产教融合、科教融合、专创融合”的科产教融合教学模式，力求培养学生的实践创新能力，为珠三角乃至全国智能制造与机器人行业长期稳定地输送机器人实践创新型人才打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 广东省人民政府.广东省人民政府关于印发《广东省智能制造发展规划（2015—2025年）》的通知[EB/OL].http：//www.gd.gov.cn /zwgk/gongbao/2015/22/content/post_3364684.html.

[2] 广州市人民政府.广州市人民政府关于印发广州制造2025战略规划的通知[EB/OL].https：//www.gz.gov.cn/zwgk/fggw/szfwj/content/post_4757498.html.

[3] 中国电子学会.中国机器人产业发展报告（2022年）[R].2022.

[4] 刘建平，宋霞，杨植，等.“产教融合、校企合作”共建高校实践教学体系[J].实验室研究与探索，2019，38（4）：230-232，245.

[5] 唐未兵，温辉，彭建平.“产教融合”理念下的协同育人机制建设[J].中国高等教育，2018（8）：14-16.

[6] 胡万山，叶琳.高职教育产教融合的历史演变、现实基础与发展趋势[J].现代教育管理，2022（10）：82-89.

[7] 孙倩，王建平，姚广芹，等.基于产教融合的机器人工程专业人才培养模式研究及应用[J].工业和信息化教育，2022（6）：28-32.

[8] 中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准：T/CEEAA 001—2022[S].2022.

基金项目：2021年广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目（科产教融合实践教学基地）“广州大学-广州数控设备有限公司实践教学基地”（粤教高函[2021]29号）；2022年广东省研究生教育创新计划项目（专业学位研究生教学案例库建设项目）“机器人研发与应用案例”（2022ANLK045）；2021年广东省一流本科课程建设（社会实践一流本科课程）“工业机器人应用技术”（粤教高函[2022]10号）；2023年广州市高等教育教学质量与教学改革工程项目“‘理虚实一体、科产教融合的机器人探索性实践教学改革”（2023QTJG038）；广州大学2022年度探索性实验建设项目“机器人综合创新实践”（SJ202208）

第一作者简介：吴文强（1983-），男，汉族，河南太康人，博士，副教授，系主任。研究方向为机器人技术教学与科研。

*通信作者：萧仲敏（1975-），男，汉族，广东广州人，硕士，实验师，实验室主任。研究方向为机器人与数控技术。