1. 引言
“中国制造2025”战略使我国高端制造业获得了历史性的发展机遇，在经济机构呈现出转型升级发展态势的情况下，机器人工程产业逐渐认识到高素质人才的重要性，进而对应用型普通高校的人才培养提出了更多、更高的要求。其中，如何构建面向中职本科、高职本科和普通本科等多层次结构生源新工科背景下机器人工程应用型人才的培养模式，已成为应用型普通本科院校面临的新课题。中职本科、高职本科在人才培养模式中的衔接问题主要在于中职、高职和本科的办学定位和培养目标引起的，职业教育主要为一技之长，核心是培养实用、技能、操作型的人才；本科阶段的目标是培养高层次、应用型、管理型的高级技术技能型人才；由此带来的专业设置、课程体系具有明显的差异性。曾开富[1]、李曼丽[2]和王中任[3]等人分别就美国富兰克林·欧林工学院的工程教育改革进行了研究，一致认为欧林工学院的课程理念、课程集群、教学方法和教学活动反馈对于我国创新型工程人才培养具有借鉴价值；然而，并没有提出国内相应的人才培养模式改革方案。为处理好中职本科、高职本科的衔接问题，国内部分学者分别研究了“3 + 4”[4]、“3 + 2”[5]和“4 + 0”[6]的培养模式，且取得了一定的办学效果。“3 + 4”等相关的培养模式提出高职教育与本科教育人才培养模式的衔接主要包括培养目标、专业设置和课程等部分，其中课程衔接是核心问题[7]。
余萍以电气自动化专业为例，对常州刘国钧高等职业技术学校和常州大学本科衔接问题探讨了“3 + 4”项目在课程衔接上的经验与问题，提出培养目标要有连续性衔接、课程体系要统筹性衔接和课程标准的准确性衔接[8]。此外，李强提出中职与应用型本科课程的衔接需充分调动行业企业、中职院校、应用型本科院校及教育部门等多方力量，对其课程体系进行整体性设计，可适当地对某些课程进行开发以便学生的衔接[9]。闫珊依据学生认知规律构建了分层递进式项目，依据学生的学习阶段设置不同用于课程理论认知的试验类项目，培养学生从项目规划、设计调试和运行全过程的技术技能[10]。刘晓红对高职本科的“3 + 2”培养模式下的课程体系衔接进行了研究，提出将应用型本科院校的课程体系由原来的应用模式(先理论后实践)转变为建构模式(先实践后理论)，进而设计一体化的课程体系[11]。综述国内学者中职本科“3 + 4”和高职本科“3 + 2”的培养模式，虽然取得了一定的办学效果，但仍局限于课程的一体化框架设计、学习层次的项目设置等方面，并没有对职业–本科教育模式衔接的核心环节–课程进行深入挖掘，仅停留在表面上的课程删减、课程的先实践后理论等方面。
本文以重庆文理学院机器人工程专业为例，针对中职/高职/普通本科多层次生源开展本科层次人才培养模式的探索，结合美国欧林学院的创新型人才培养模式，对中职、高职、本科三层次生源的培养体系进行研究，以机器人工程新工科人才能力标准为准绳，提出以人为本、行业需求为导向的多层次人才培养模式，旨在以学生终身学习为目标培养人才，为重庆市机器人工程产业发展提供智力和人才支撑。
2. Olin创新型工程人才培养模式
为弥补传统工程教育培养模式导致工程师缺乏市场思维，不能很好地考虑市场、客户需求和社会文化背景这一现状[12]，美国探索了新型工程学院，旨在培养创业型工程师，探索新的教育模式；经过十几年的运行与发展，迅速跻身美国优秀大学行列，为高等院校的工程教育提供了借鉴的经验。
学生通过基础阶段(数学与工程原理、物理学、化学、人文艺术)的学习，为以后的工程专业知识学习打下坚实的基础；进而在了解自身兴趣和专业方向的基础上，选择特定的工程领域进行深入研究和学习：该阶段以工程学专业知识为主，艺术人文社会科学为辅，以工程项目的参与方式，紧密结合理论与实践，完成最后学年的终极设计项目。欧林工学院的模块化课程包括两门交叉的学科课程(每一门交叉课程由两门课程融合而成)和一个项目。根据整体规划，欧林将学生四年的学习分为三个阶段(见下图1)：基础阶段、专门化阶段和实现阶段，然后将模块化课程分布在不同阶段。
Figure 1. Holistic curriculum planning
图1. 整体课程规划
教育模式的前期，课程集群是大学前3学期和大三全年教学内容的基本单位，学生在这5个学期中，每学期都要从3个备课程集群中选择1门类似于图2所示的课程集群。由于不同学科自身属性的影响，对于部分课程集群效果的不理想，该类课程被分解为多门独立课程；多年实践的教学表明该课程集群的教学方式具备良好的教学效果，遵循了以人为本的教育理念，激发学生不同层次的潜能。
3. 机器人工程多层次人才培养模式
与传统生产模式相比，机器人工程全集成的自动化生产模式、工业大数据等技术的运用以及高度融合的生产组织形式，带来了高效的生产、极高的质量，最终实现智能化制造。因此，智能新兴工业的从业者必须具备扎实的专业技术、人工智能/机器人/3D打印等较新理念与科技的综合能力以及可持续的创新素质[13]，具体人才培养能力标准见图3。此处以重庆文理学院机器人工程专业为例进行中职本科、高职本科和普通本科多层次的人才培养模式的探索。
Figure 2. 2004 Olin Institute of Technology freshman fall semester course system
图2. 2004年欧林工学院大一秋季学期的课程体系
Figure 3. Ability standard
图3. 能力标准
由上图可知，机器人工程产业下高素质人才的能力标准可归纳为创造力。国内外学者对创造力[14] [15]的解读多为能力、过程、思维和品质等几个方面。新工科背景下的创造力绝多数是利用科学原理、技术手段和数学方法通过工程设计的手段来解决实际问题[16]。因此，机器人工程新工科背景下中职/高职/普通本科等应用型人才来讲，在基础领域的数学、物理、化学等学科的深度和知识娴熟程度未达到预定要求的前提下，进行多学科融合的教学互动与实例工程项目解决方案设计将是良好的教学途径。
3.1. 多层次人才培养模式构建
为解决当前中职本科/高职本科/普通本科人才培养的衔接问题，以社会经济发展的人才需求为标准，搭建多层次人才培养模式，该模式主要包括案例主导下的基础教学模式、问题主导下的项目式教学方法和以人为本的目标导向，具体见图4。其中，基础教学模式课程主要包括科学、数学、技术和工程应用等四大块，具体包含了大一和大二两个阶段，主要用于对不同理论基础学生展开的培养方式，避免了基础薄弱环节学生的消化理解能力。第二个阶段为问题主导下的项目式教学，其位于学生的大三阶段，针对上述的能力培养标准，该问题主导下的项目式教学模式将学生之前的学习知识由静态转为了动态，增强了学生在学习过程中的主观能动性，学生可依据智能产业链中的项目要求，将问题依据自己的思路进行分解，直到可采用基础教学模块中的数学、科学和技术等工具进行解决。在前两个教学模式的过程中，学生结合自己的兴趣和职业规划，可在学院的先进制造技术与信息技术深度融合的学科专业建设平台和机器人与智能装备行业完备的工程化实践教学平台选择对应的毕业实习和毕业设计模块。该模式在满足人才培养目标的同时，兼顾了以人为本的教育理念。
Figure 4. Multi-level talent training mode structure diagram
图4. 多层次人才培养模式结构图
3.2. 各阶段教学模式的介绍
3.2.1. 案例下基础知识的教学模式
此处以基础课程线性代数为例进行介绍，在向学生介绍矩阵数学定义及矩阵计算定义的时候，学生会产生疑问：为什么要定义矩阵？学习矩阵有什么用？课本上可采用解方程组来说明矩阵计算的用处，然而仍处于数学的范畴，没有脱离抽象感。案例下基础知识的教学模式，可尝试以机器人的运动为例来进行介绍矩阵的用处，通过机器人各机械臂的关联矩阵计算来计算其运动方程；在学生明白矩阵意义及计算之后，可在进一步拓展矩阵在机器人轨迹规划中的应用，详细流程见图5。这样的教学模式不仅使学生很直观地感受矩阵的实用价值及矩阵的具体使用方式，也提升了学生对相关知识点的认识深度与应用能力。
Figure 5. Basic knowledge teaching mode under the case—linear algebra example
图5. 案例下基础知识教学模式——线性代数示例
3.2.2. 问题主导下项目式教学模式
为提升学生在新工科背景下的竞争力，南方科技大学系统设计与机器人工程学院开创了暑假产品设计课程IPD，香港科技大学(广州)开设了综合产品设计IPD和综合工程基础FIE，且分别取得了良好的教学效果。结合上述两个高校的课程教学模式，此处选用问题主导下项目式的教学模式，该模式以项目化的方式将各学科有效融合在一起，抛开了原有传统拘泥于单学科的内部学习，使得学生掌握的知识流动起来，做到了过程(问题主导)和结果(项目化管理)的高度统一，具体结构图6如下：
Figure 6. Project-based teaching mode under the guidance of problems [17]
图6. 问题主导下项目式教学模式[17]
3.2.3. 以人为本的目标导向
根据学生在数学、物理、编程等基础课程的学习完整度，结合学生在“问题主导下项目教学”下的表现，以学生兴趣和职业倾向为中心定制学生的毕业实习和毕业设计模块，通过毕业实习和毕业设计等模块的衔接，搭建学生就业/升学的桥梁，架构如图7所示。
Figure 7. People-oriented goal orientation
图7. 以人为本的目标导向
4. 结束语
针对中职本科、高职本科和普通本科三类生源的多层次人才培养问题，借鉴国内外关于新工科人才培养的模式，本文以重庆文理学院机器人工程专业为例，结合学院当前的人才培养方案和基础条件，对多层次生源的人才培养模式进行了探索，构建了以基础学科、项目式引导教学和以人为本、目标导向的人才培养方式。
1) 以基础知识的线性代数课程为例，探讨了案例主导下的基础教学模式，打破了传统单科教学的抽象概念，以实际案例为主，为学生展现了生动形象的课堂教学，避免了中职本科、高职本科和普通本科的薄弱理论环节。
2) 人才培养模式的探索不仅仅包括理论教学、实践教学，还需要建立与该培养模式相对应的评价标准、师资队伍和管理体系。下一步，将依据人才培养的推进，构建与多层次人才培养方式的评价标准和管理体系。
基金项目
重庆市高等教育教学改革研究项目；项目名称：《产城教深度融合视域下智能制造现代产业学院建设实践探究》，重庆文理学院校级教改项目：项目名称《基于STEM理念的机器人工程复合型人才培养模式研究与实践》。