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多学科交叉融合下机器人工程专业人才培养模式研究

秦浩文 芮永生
  
大通媒体号
2024年12期
河南工学院 河南省新乡市 453000

摘要:在全球科技革新新浪潮中,整合并创新不同领域的知识和实践以催生新兴技术和新兴产业,对于塑造未来的科技、经济和社会格局具有决定性作用。跨学科的合作并非简单的堆砌或嫁接,而是深度挖掘经济需求、产业发展与科技进步的内在驱动力,促使各学科在理论、方法和实践层面深度融合。智能机器人作为集控制科学、机械工程、通信技术与计算机科学于一体的前沿研究平台,鲜明地体现了新工科的本质特征。建设新工科是一项极具挑战性的综合工程,它要求我们打破传统的教育框架和课程设计的局限,深入探究各学科间的相互影响,探寻学科交融的关键节点,从而实现多学科协同效应的倍增效应。

关键词:多学科交叉融合;机器人工程专业;人才培养模式

一、多学科交叉融合下机器人工程专业人才培养存在的问题

尽管各高校在多学科交融背景下机器人工程专业的人才培养模式探索上取得了显著进展,但尚存一些关键挑战。首要问题是课程体系的构建不合理。现有的机器人工程专业课程结构未能充分考量课程间的平衡与学时与内容的匹配度。增补课程可能导致学时压缩,导致学生难以深入理解每一门课程。此外,许多院校在课程设计上过于侧重专业课程,忽视了科学知识的连贯性,阻碍了交叉学科课程的整合。其次,缺乏跨学科教学与科研的紧密联系。目前的教学未能充分满足机器人工程专业跨学科的需求,缺乏科研互动,科研成果转化相对匮乏。科研与教育的分离使得学校丰富的科研资源未能有效转化为教育优势。在合作模式上,虽然认识到多方协同的重要性,但高校与企业、行业等的合作仍停留在表面层次,主要集中在实践基地,对于如何提升大学生就业竞争力和培养质量的深度研究不足。教师队伍的跨学科素养也是一个问题。由于机器人工程专业相对较新,教师队伍普遍具有单一学科背景,对交叉学科的理解和实践经验有限,这构成了一种学科壁垒,增加了跨学科教学和研究的难度。

二、多学科交叉融合下机器人工程专业人才培养方案

2.1明确培养目标

为了顺应国家经济结构转型和产业升级的趋势,我校致力于根据本地产业的独特需求设立教育导向,目标是培育出一批既熟知法律规范,又具有良好职业操守和社会责任感,具备严谨科学思维和解决机器人工程实际难题的能力的学子。他们需具备坚实的自然科学基础知识和机器人工程领域的核心理论、技术和实践技能,能在团队中发挥关键作用,并积极通过终身学习路径提升自我,紧跟专业领域前沿动态。这些毕业生将精通机器人环境感知、建模与规划、运动控制、定位导航以及操作系统等核心技术,具备在机器人工程及相关行业中独立进行系统设计、研发、集成、运营维护和管理工作的能力,他们将是拥有深厚理论基础、精湛技术功底、丰富实践经验且富有创新精神的复合型工程技术人才。

2.2促进交叉学科教学与科研互动

针对当前机器人工程专业教学中存在的交叉学科课程开发不足问题,我们采取双管齐下的策略来强化人才培养。首先,我们倡导构建科研与教育的桥梁,激励科研人员将他们在交叉学科领域的研究成果转化为易于学生理解和掌握的教学内容,让学生能即时接触到最新的科研成果,从而推动科研与教育的深度融合。此外,我们强调实践教育体系的重要性,将其视为机器人工程专业不可或缺的组成部分,通过实际项目促使学生跨学科整合知识,将理论、技术与方法融会贯通,形成全面且实用的知识结构,这对于专业人才的成长至关重要。为此,我们鼓励本科生积极投身科研实践,以实践促学科融合,提升他们的实践能力。只有将人才培养与实际科研情境紧密结合,才能激发学生对多学科交叉的理解和探索。在我校,机器人工程专业通过融入图像处理、机器视觉和人工智能的前沿科研,如中国机器人大赛、恩智浦智能车竞赛等,为学生们提供了深度参与的平台。这些竞赛涵盖了无人水面舰艇、空中机器人救援等多个热点和挑战性项目,通过实战演练,学生们深化了对多学科知识的理解,同时也激发了他们对机器人技术的热情。竞赛不仅是技能展示,更是知识传播和创新推动的平台。它促进了自动化技术和机器人技术的结合,拓宽了学生的知识视野,提高了他们的动手能力和创新思维。参与此类活动,学生不仅能在与他校选手交流中收获宝贵经验,还能在实践中学习如何精确定位、构建图像数据库、应用深度学习进行人脸识别及导航优化等关键技术。因此,这些竞赛不仅是培养优秀机器人专业人才的重要途径,也是我校提升学术影响力的有力举措。

2.3深化多方协同育人

针对高校学科间的孤立合作现象和校企合作的局限性,我们面临着如何有效整合多元学科资源,实现深度交叉融合的挑战。首要任务是构建一个以项目驱动的跨学科研究联盟,它将打破传统的学院壁垒,汇聚不同学科背景的学者,形成合力,挖掘出大学综合学科的深层潜力,为机器人交叉学科发展提供坚实的学术支撑。在这个平台上,我们共同设计机器人工程专业的课程体系,涵盖通识教育、跨专业学习、交叉学科课程以及实践训练,通过整合和共享多院系、多学科的教育资源,确保课程内容紧跟市场需求。在人才培育方面,现有的校企合作评估机制尚显不足。我们需要重新审视就业竞争力与培养质量之间的关系,认识到市场需求是决定人才培养方向的关键。然而,高校往往缺乏与企业的深度合作,使得课程设置和实践环节难以满足实际岗位需求,造成毕业生与职业市场脱节。为此,我校已确立产学研一体化的校企合作模式。我们依托培养方案,与行业和产业联手建立校外实习基地和工程实践教育中心,引入行业专家参与课程设计,构建以岗位需求为导向的协同育人机制。

结论

本文聚焦于机器人工程专业的教育现状及其挑战,探讨如何推动这一专业从传统的界限划分向深度整合的创新路径转变。我们主张重构一个以跨学科为基础的课程架构,强化跨学科教学与研究的联动效应,强调多元合作在人才培养中的核心作用。同时,我们寻求打破教师思维定式,激发多学科交融的学习环境,以此挖掘在多学科交叉背景下的机器人工程专业新型人才培养策略。这种改革旨在孕育出一批具备广阔视野、深厚理论基础和实践操作技能的全能型机器人工程创新人才,以满足社会的多元化需求。

参考文献:

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