冯明驰，李艳生，萧红，杨美美

（重庆邮电大学 先进制造工程学院，400065）

由于全球范围内高新科技竞争的加剧和新一轮科技革命、产业变革、新经济的不断发展，催生了大量基于交叉学科、新兴学科的大系统工程为基础的学科和产业[1]，比如机器人工程、智能汽车（为移动机器人）等。这些学科都是多领域交叉融合的前沿学科，多学科通过相互渗透、融合而形成的一种新的综合学科体系。如机器人工程需要将机电、计算机、自动控制等知识进行有机结合，通过弥补单一学科知识的欠缺，形成大系统工程知识[2]，该方向需具有解决大系统工程问题的能力[3]。

大系统工程的多学科交叉融合面向国家战略性新兴产业和产业转型升级需求，以培养具有综合创新能力的高素质人才为目标，以满足高新科技企业和新兴产业发展对创新人才的迫切需求。由于培养目标、培养体系、师资队伍等方面的不足，目前高校无法按照多学科交叉创新人才培养目标去合理安排创新人才的培养课程体系，很难根据实际的企业研发和升学深造需求完成对学生有针对性的实践和训练体系，这就制约了各个学科之间的交叉融合与以大工程为导向的多学科交叉创新人才培养。

“中国制造2025”强国战略的提出，国家制造业纷纷抓住机遇转型，而重庆作为全国的工业基地，以汽车、机器人为代表的制造业发展对地方经济及国家制造业的发展举足轻重。通过对长安汽车、机电集团和中冶赛迪等大型重点企业的调研发现，这些企业目前普遍存在人才缺乏的现象，尤其对面向大系统工程的多学科交叉创新人才的需求旺盛，而目前高校缺乏面向大系统工程的多学科交叉创新人才培养模式，高校培养的多学科交叉创新人才必须满足新的人才需求。

过去高校的人才培养体系和培养方式没有针对面向大系统工程的多学科交叉人才培养进行专门设计，以至于远远不能满足多学科交叉创新人才培养的需要，学生的理论学习和实践创新普遍存在诸多问题，主要表现在：（1）高校培养目标较为单一，设计的专业知识体系较窄；
（2）实践项目单一且固定，缺少创新性和综合性的实践项目；
（3）高校培养目标与企业需求不匹配，浪费人才和时间；
（4）师资队伍配置不合理，交叉创新意识不足，没有将教师的特色科研项目和学生的特色教育进行有效结合。

针对上述问题，本研究以面向大系统工程的机器人（智能汽车）为研究对象，结合现有培养体系和培养方式的不足，探索多学科交叉的组织模式和培养机制，并从实际操作可行的角度，探索多学科交叉人才培养的课程和实践教学体系、师资队伍等，为我国新时代下的新工科建设提供现实的实践依据。

2.1 专业课程体系构建

大系统工程类专业需要构建多学科融合的课程体系，既要强化通识、大类专业基础，同时也要注重学科交叉、前沿探索、多学科协同的综合知识。机器人工程、智能汽车工程是典型的多学科交叉“大系统”，是技术创新发展最活跃的领域，其包括机械工程、计算机、自动化等学科。学校统筹优化学科研究方向和专业基础知识体系，融入大系统需要的新知识，形成了以机器人工程（智能汽车）为代表的大系统工程为导向的多学科交叉融合课程体系（图1）。其中有注重数学物理理论的通识基础，注重机器人本体和运动规律的机械类知识，注重数据处理和编程能力的计算机类课程，注重机器人控制的控制类课程，在这些知识和课程基础上，有进一步让机器人自动运行起来的多学科交叉课程，培养学生能从大系统工程角度掌握必备的多学科交叉知识和基础。

图1 大系统工程为导向的多学科交叉融合课程体系

2.2 专业实践教学体系构建

构建大系统工程为导向的多学科融合课程体系属于创新人才培养中的理论知识学习部分，在学习理论知识的同时，创新人才应该具备较强的实践能力能将理论创新转化为实践和产品创新，所以针对大系统工程学科还要制定合理的实践教学体系。实践教学体系基于企业需求同时又要制定高于企业需求的培养目标，所培养学生能服务于企业，紧密结合工程应用，又能服务于开发研究和升学深造。在构建大系统工程的实践教学体系过程中，结合行业特色注重学生个性化培养，通过校企紧密合作，将多学科交叉融合作为项目执行的主要手段，着力提升学生的大工程教育观、工程素养和创新实践能力，重构多阶段、多层次、多环节的新工科培养实践教学体系，为机器人工程（智能汽车）产业培养创新人才。

实践教学体系分为课程结合实践项目和综合性实践项目，课程结合实践项目包括课程设计、课程实验，课程设计如机械原理课程、自动控制原理课程设计等，课程实验如电子技术实验、微处理器原理实验等。综合性实践项目包括实践课程、课赛结合实践项目、大学生科研训练计划、毕业设计等，综合实验课程有智能制造与机器人工程训练、机器人开发实践等，课赛结合实践项目可以跟全国大学生机器人大赛等比赛结合。学生在科研训练计划中参考指导老师的科研项目，对感兴趣的研究内容进行深入研究，可发表论文或者专利，为学生的继续深造打下坚实的基础。具体的以大系统工程为导向的实践教学体系如图2。

图2 以大系统工程为导向的实践教学体系

2.3 以需求为导向的校企合作

以机器人工程（智能汽车）为代表的大系统工程作为主要生产形式的企业，有丰富的平台资源，但缺乏重大技术攻关急需的拔尖创新型人才。高校以学术为主，有前沿基础优势但人才培养条件不能有效支撑面向大系统工程的多学科交叉创新人才培养。高校培养的人才与企业的急需不匹配，企业仍需要对招聘的人才进行较长实践能力培训和适应性训练，加长了人才的培养时间，影响人才尽早发挥作用。

学校从校企各自的优势和企业需求入手，构建校企联合创新利益关系，集高校学术前沿优势和企业技术、工程平台优势，以大系统工程创新研发为牵引形成资源共享机制。构建校企联合人才培养团队，把企业的核心技术研发需求以项目形式落实在人才培养，既解决企业技术攻关难题，又提高高校人才培养的针对性和实效性，最大程度上实现了共赢。重庆邮电大学在机器人工程、智能汽车等领域与长安汽车、中国汽车研究院、重庆机电集团等建立了长期的合作关系，学校借助科研优势和高水平科研创新，以培养学生的创新精神、创业意识和创造能力为核心，推动面向大系统工程的多学科交叉创新融入专业教育。以企业实际科研需求为基础，加强创新教育实践环节，构建多学科交叉创新人才培养的合作关系。

重庆邮电大学和企业共同签署联合培养协议，应聘经验丰富的企业工程师为企业导师，由学校学术导师指导理论知识，由企业导师指导具体技术研发和实际问题的解决。

2.4 科研促进学生创新能力

与用于课堂教学的实践项目比较，学生参与的科研项目具有真实性和复杂性。通过参与这些真实复杂工程问题的研究，学生能够潜移默化地掌握工程概念和工程原理，学会用工程思维方法分析和研究复杂工程问题，获得复杂工程系统和现代工业产品开发设计、培养实践创新能力。这些实践创新能力在传统的课堂教学中是难以得到全面地培养，正是科研这种培养方式能够弥补课程教学对学生解决复杂问题能力培养的严重不足。

在引导学生选择课题的过程中，根据学生的兴趣，将专业理论知识与工程实践相结合，开展相应的创新科研活动。导师与学生相互探讨、启发，转变传统单学科培养模式为多学科交叉融合培养模式，充分利用多学科的导师指导，启发和提高学生的创新能力。鼓励学生与不同专业、不同学校的研究领域相近的同学进行交流，开阔学生的视野。

重庆邮电大学先进制造工程学院和自动化学院组建智能汽车联合科研团队，在平时科研中相互交流学习，在i-VISTA自动驾驶汽车挑战赛取得了特等奖、一等奖等不错的成绩。同时，也要鼓励学生撰写成完整的学术论文，训练学生的缜密思维和论文撰写能力。

2.5 加强多学科交叉的师资队伍建设

师资队伍是高素质人才培养的核心要素，也是提高办学质量的重要保证[7]。由于面向大系统工程的多学科交叉融合专业涉及的知识较多，这就要求教师具备深厚的理论基础、广阔的创新视野、前瞻的探索能力、理论联系实践的综合素质，教师在理论教学、实践教学、学术指导中展现这些基本能力和素质，为学生树立良好的榜样，潜移默化地培养学生这些能力和素质，在多学科交叉人才培养中达到润物细无声的效果。

一般面向大系统工程的多学科交叉专业都是新设专业，专业师资缺乏，需要人才引进提升师资队伍数量和质量。在此过程中，根据学校专业特色和学科建设的需求，引进不同专业、不同层次的高素质人才，使师资队伍的科研特色鲜明、研究领域聚焦、梯队合理，从而实现科研团队的协同可持续发展。

根据教师的研究方向和特点，重庆邮电大学的机器人工程专业将师资组成具有特色的导师群和学习方向。

面对大系统工程创新人才的旺盛需求，目前高校的人才培养体系和培养方式没有针对面向大系统工程的多学科交叉人才培养进行专门设计，以至于远远不能满足这些人才培养需要。本研究以机器人工程（智能汽车）为研究对象，探索多学科交叉的培养模式，包括构建多学科融合人才培养的课程教学体系和实践教学体系、以需求为导向的校企合作、科研促进人才培养、师资队伍建设等方面的改进方法，为我国新时期的多学科交叉创新人才培养提供现实的实践依据。

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