基于“機(jī)器人競(jìng)賽”的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略

許憲東　雷國(guó)華　于翔

摘 要：文章以黑龍江工程學(xué)院為例，以大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與機(jī)器人競(jìng)賽的關(guān)聯(lián)入手，提出了基于“機(jī)器人競(jìng)賽”的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵字：機(jī)器人競(jìng)賽；創(chuàng)新能力；大學(xué)生

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2016）05-0083-02

當(dāng)前，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代人對(duì)具有創(chuàng)新和實(shí)踐能力的大學(xué)畢業(yè)生的需求日益增大，高等院校作為培養(yǎng)人才的主要機(jī)構(gòu)，越來(lái)越重視對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，如何培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當(dāng)前高等教育研究的一個(gè)熱點(diǎn)。這是當(dāng)前大學(xué)生，面臨知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代來(lái)自全球廣泛的競(jìng)爭(zhēng)，畢業(yè)生面臨的就業(yè)壓力非常大，而大學(xué)生能否很好地適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需求，其中一個(gè)重要因素就是其是否具一定的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

目前，雖然高等院校日益注意創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，但在如何培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面仍然存在著一定的不足。例如，當(dāng)前學(xué)校內(nèi)的科研創(chuàng)新活動(dòng)，多是由少數(shù)老師和學(xué)生自發(fā)組織開(kāi)展的，廣大學(xué)生參與科技創(chuàng)新的興趣普遍不足，參與科技創(chuàng)新的比例也不高。雖然有一些院校已經(jīng)積極開(kāi)展了一些學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，但總的來(lái)說(shuō)，其并沒(méi)有真正全面覆蓋到廣大學(xué)生。另外，學(xué)生中曾經(jīng)參與科學(xué)研究，或者技術(shù)創(chuàng)新的人數(shù)，相對(duì)總?cè)藬?shù)其比例較低。雖然在有很多大學(xué)生是愿意參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目的，但只有部分能夠真正付諸行動(dòng)，占整體比例低。另一方面，有一部分學(xué)生覺(jué)得科技創(chuàng)新的難度較大，因此望而卻步。所有這些，使得大學(xué)生們參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的熱情受到約束、比例占總?cè)藬?shù)較低。并且大學(xué)生由于得到專業(yè)教師的針對(duì)性指導(dǎo)不足，以此，缺乏對(duì)創(chuàng)新方法的系統(tǒng)指導(dǎo)。而大學(xué)生們一般需要在指導(dǎo)教師科的指導(dǎo)下道參與技創(chuàng)新，即在教師的精心指導(dǎo)下持續(xù)開(kāi)展?？傊湍壳艾F(xiàn)狀而言，大學(xué)生科技創(chuàng)新指導(dǎo)教師的作用發(fā)揮尚不充分，大學(xué)生科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化比例較低。這是由于，一方面，雖然近年來(lái)國(guó)家、地方、院校等不斷開(kāi)展對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新的支持，例如黑龍江省大力支持大學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)，并給予一定的支持；另一方面也是更重要的是：缺乏針對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新的具體的行之有效的培養(yǎng)模式、方法與手段。這些方面，促使我們有必要尋找一套行之有效的創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方法。

我校作為應(yīng)用型本科院校，非常注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。本文論述了在我校計(jì)算機(jī)學(xué)院如何通過(guò)在“大學(xué)生機(jī)器人”競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。研究了如何結(jié)合專業(yè)課程，建立以“大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽”為載體的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，以學(xué)科競(jìng)賽來(lái)促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新能力，通過(guò)競(jìng)賽來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生創(chuàng)新能力，提出了一套通過(guò)比賽培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效方法。通過(guò)該方法能有效地養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

一、大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)與機(jī)器人競(jìng)賽

對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽是其培養(yǎng)創(chuàng)新能力的很重要的途徑。通常計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生更多地參加ACM等學(xué)科競(jìng)賽。近年來(lái)，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生參加了機(jī)器人類的相關(guān)競(jìng)賽。通過(guò)這項(xiàng)競(jìng)賽，很多學(xué)生提高了自身的解決實(shí)際問(wèn)的能力、創(chuàng)新和實(shí)踐能力。這是由于機(jī)器人競(jìng)賽涉及多門(mén)學(xué)科和領(lǐng)域，包括人工智能、實(shí)時(shí)圖像處理與模式識(shí)別、實(shí)時(shí)規(guī)劃和推理、機(jī)械傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)控制、傳感器與數(shù)據(jù)融合、無(wú)線通信和軟件技術(shù)等。在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及機(jī)器人學(xué)等領(lǐng)域的研究成果，都可以作為一個(gè)測(cè)試平臺(tái)得到應(yīng)用和測(cè)試，并且具有生動(dòng)形象的特點(diǎn)。并且由于機(jī)器人競(jìng)賽較為生動(dòng)、有趣，學(xué)生可在快樂(lè)的學(xué)習(xí)中完成對(duì)自身能力的培養(yǎng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大學(xué)生廣為參加的機(jī)器人競(jìng)賽包括ROBOCUP（Robot World Cup）和FIRA（Federation of International Robot-soccer Association）等，國(guó)內(nèi)外多所大學(xué)都參加了這兩個(gè)比賽。傳統(tǒng)教育中學(xué)生比較注重書(shū)本內(nèi)容的掌握，忽略了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，因此，畢業(yè)后適應(yīng)工作的過(guò)程中面臨工作能力差、綜合解決實(shí)際問(wèn)題能力欠缺等問(wèn)題。參加大學(xué)生競(jìng)賽能有效地提高學(xué)生的綜合處理實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，鍛煉動(dòng)手能力，從而避免高分低能問(wèn)題。

一般認(rèn)為創(chuàng)新能力由多種能力構(gòu)成。包括學(xué)習(xí)能力、分析能力、綜合能力、想象能力、批判能力、創(chuàng)造能力、解決問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力、組織協(xié)調(diào)能力以及整合多種能力的能力。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，具體體現(xiàn)在如何利用本專業(yè)知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力。當(dāng)前對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，往往存在學(xué)習(xí)偏軟件或偏硬件的問(wèn)題，而現(xiàn)實(shí)中的一些問(wèn)題，往往需要學(xué)生掌握軟/硬件協(xié)同設(shè)計(jì)能力。機(jī)器人技術(shù)，由于其既需要有一定的硬件平臺(tái)（機(jī)器人等），又需要很多相關(guān)的軟件支撐，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)、人工智能等，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)軟、硬件能力都有很好的作用。對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力不足得問(wèn)題，參與機(jī)器人競(jìng)賽則可以極大的激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在參與機(jī)器人競(jìng)賽過(guò)程中，還需要不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)、分析具體問(wèn)題、提出新的方法、協(xié)調(diào)工作等多方面的問(wèn)題，通過(guò)解決這些問(wèn)題，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。具體而言，我校我們依托機(jī)器人競(jìng)賽，形成了一套合理的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法。

二、基于機(jī)器人競(jìng)賽的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略

（一）通過(guò)學(xué)術(shù)活動(dòng)培養(yǎng)大學(xué)生科研興趣

相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)機(jī)器人技術(shù)與本專業(yè)相關(guān)性認(rèn)識(shí)不足，不清楚其與自身專業(yè)知識(shí)的相關(guān)性。以計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生為例，一些傳統(tǒng)的課程涉及這方面內(nèi)容較少，但是隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，需要涉及大量的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生從事這一方面的研究與開(kāi)發(fā)。我們通過(guò)舉辦學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生了解機(jī)器人競(jìng)賽等于其專業(yè)知識(shí)的現(xiàn)骨干性，提高其從事這一方面科學(xué)研究的興趣。通過(guò)學(xué)術(shù)報(bào)告、學(xué)術(shù)交流等形式，以及與其他高校學(xué)生交流等方式，促使其主動(dòng)參與學(xué)科競(jìng)賽。

（二）將專業(yè)課程教學(xué)與機(jī)器人競(jìng)賽結(jié)合

由于機(jī)器人是一多交叉的學(xué)科技術(shù)，可在專業(yè)教學(xué)中引入，使學(xué)生更為形象的了解相關(guān)技術(shù)。例如，在多媒體技術(shù)的課程中，引入機(jī)器人視覺(jué)相關(guān)知識(shí)，如目標(biāo)追蹤等相關(guān)技術(shù)，開(kāi)拓學(xué)生視野。在算法等課程中，引入機(jī)器人路徑規(guī)劃等相關(guān)概念，與相關(guān)技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

相關(guān)教師通過(guò)不斷探討研究將機(jī)器人競(jìng)賽與學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、本學(xué)科的前沿理論和與本專業(yè)交叉相關(guān)的理論結(jié)合，選擇案例法等合適的教學(xué)方法與手段，將最新的教育科研成果運(yùn)用到教學(xué)當(dāng)中。

（三）積極引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新方法

通過(guò)對(duì)比賽進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生采用新方法解決比賽中的不斷出現(xiàn)的新問(wèn)題。通過(guò)組織多專業(yè)學(xué)生協(xié)作完成比賽項(xiàng)目，促使學(xué)生學(xué)習(xí)不同專業(yè)的知識(shí)，培養(yǎng)其綜合創(chuàng)新能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室報(bào)告等形式使學(xué)生了解機(jī)器人的最新知識(shí)和科研成果，引領(lǐng)學(xué)生將最新的一些科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到學(xué)科競(jìng)賽或相關(guān)項(xiàng)目中，發(fā)揮其自身的主動(dòng)性能動(dòng)性，培養(yǎng)其獨(dú)立處理問(wèn)題的能力。

（四）在機(jī)器人競(jìng)賽中加強(qiáng)大學(xué)生能力培養(yǎng)

通過(guò)組織學(xué)生參加機(jī)器人大賽，將學(xué)生劃分為若干組，針對(duì)不同比賽項(xiàng)目，由組長(zhǎng)分配任務(wù)，協(xié)同工作，培養(yǎng)學(xué)生們團(tuán)隊(duì)合作能力。同時(shí)，針對(duì)賽場(chǎng)的可能出現(xiàn)的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生針對(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行獨(dú)立分析，能夠勇于承擔(dān)解決問(wèn)題，完成比賽的責(zé)任，并且在大賽中勇于展示其創(chuàng)新成果。

（五）強(qiáng)化學(xué)生復(fù)合能力培養(yǎng)

由于機(jī)器人技術(shù)具有非常顯著的多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，因此組織包括不同專業(yè)的學(xué)生協(xié)同工作。通過(guò)各自專業(yè)學(xué)生作報(bào)告等形式，促使學(xué)生深度了解相關(guān)知識(shí)，提高其復(fù)合能力。實(shí)際上，很多學(xué)生在公共課程，例如大學(xué)物理、電工技術(shù)等學(xué)習(xí)了一些相關(guān)知識(shí)，但是沒(méi)有機(jī)會(huì)得到深入的應(yīng)用，而機(jī)器人競(jìng)賽可以很好的促使其將理論應(yīng)用于實(shí)踐。

（六）通過(guò)競(jìng)賽推進(jìn)相關(guān)課程學(xué)習(xí)

以計(jì)算機(jī)專業(yè)為例，可以將一些算法等在機(jī)器人平臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證，可以非常直觀形象的觀察到結(jié)果。不同于傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方式，可以很好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

在我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，以智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為依托，為學(xué)生參加競(jìng)賽進(jìn)行指導(dǎo)，并采用如上方法有意識(shí)的對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)踐表明，通過(guò)從事機(jī)器人大賽，大學(xué)生們很好地提升了自身的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力。并且在專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及應(yīng)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力方面有了很大的提高。

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