張 琳,胡天林
(廈門大學(xué) 航空航天學(xué)院,福建 廈門 361005)
基于機(jī)器人大賽的高??苿?chuàng)平臺(tái)建設(shè)研究*
張 琳,胡天林
(廈門大學(xué) 航空航天學(xué)院,福建 廈門 361005)
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)的建設(shè)不僅在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)高校思想政治工作者和專業(yè)教師能夠更好有針對性地對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)進(jìn)行引導(dǎo)和培育??苿?chuàng)競賽與理論教學(xué)的區(qū)別是更注重學(xué)生多元化的成長,打造一個(gè)合適的平臺(tái)——既能夠給學(xué)生以專業(yè)知識(shí)的汲取,同時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生所長。本文研究并梳理總結(jié)廈門大學(xué)芙蓉隧道4號洞的做法經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過多年的探索,該基地在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)業(yè)競賽方面獲得一定經(jīng)驗(yàn)。
機(jī)器人大賽;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);科創(chuàng)平臺(tái);廈門大學(xué)芙蓉隧道
當(dāng)今社會(huì)人才培養(yǎng)的痛點(diǎn),不可回避的是大學(xué)生畢業(yè)的就業(yè)質(zhì)量和滿意度不高,社會(huì)對大學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量的評價(jià)不高,使高校人才培養(yǎng)常常出現(xiàn)低端供給或者無效供給。培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力是高等教育中長期存在的一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。[1]大學(xué)培養(yǎng)的創(chuàng)新型人才要能夠綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能,發(fā)現(xiàn)、分析、研究和解決實(shí)際問題,要具有較強(qiáng)的綜合研究能力、自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、管理協(xié)作能力,具有批判性思維、創(chuàng)新精神和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。[2]
人才培養(yǎng)的導(dǎo)向是什么,這是我們作為高校工作者始終需要思考和回答的問題。作為工程人才的培養(yǎng)單位,人才培養(yǎng)有三個(gè)層次:第一,使受教育的人知道這個(gè)世界是什么樣子的,成為一個(gè)有知識(shí)的人;第二,使受教育的人知道這個(gè)世界為什么是這個(gè)樣子的,成為一個(gè)會(huì)思考會(huì)分析的人;第三,使受教育的人知道這個(gè)世界如何變得更美好,成為一個(gè)能夠創(chuàng)造的人。[3]
筆者根據(jù)多年學(xué)生科創(chuàng)平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),以廈門大學(xué)RCS機(jī)器人隊(duì)的科創(chuàng)平臺(tái)建設(shè)為例,總結(jié)理工科大學(xué)生科創(chuàng)平臺(tái)建設(shè)和人才培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)。該平臺(tái)秉承廈門大學(xué)“自強(qiáng)不息,止于至善”的校訓(xùn),開創(chuàng)獨(dú)特的學(xué)習(xí)實(shí)踐氛圍,以自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)智能化機(jī)器人為己任。經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一個(gè)組織完善、技術(shù)急速積累的競賽組織。平臺(tái)服務(wù)于全校本科生,并對其中的優(yōu)秀學(xué)子進(jìn)行拔尖培養(yǎng)。從而對有限的教學(xué)資源合理配置,培養(yǎng)出更多的精英。
(1)整合原有實(shí)驗(yàn)室資源、開放多功能分時(shí)復(fù)用功能
原本的實(shí)驗(yàn)室多為專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,上課時(shí)間多為白天。平臺(tái)建設(shè)初期調(diào)查研究了院系專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的場地環(huán)境、配置設(shè)備、開放時(shí)段等實(shí)際情況,采集各實(shí)驗(yàn)室相關(guān)數(shù)據(jù),制定出與院系現(xiàn)有教學(xué)體系相兼容的開放計(jì)劃,開發(fā)實(shí)驗(yàn)室的多功能分時(shí)復(fù)用功能。
(2)開辟建設(shè)科創(chuàng)基地、強(qiáng)化支撐功能
受限于教學(xué)計(jì)劃內(nèi)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要,故專業(yè)實(shí)驗(yàn)室無法24小時(shí)面向?qū)W生全開放。此外,一些大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目對加工設(shè)備、調(diào)試場所等有特定需求。這些需求在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室是無法得到解決的。因此該高度獨(dú)立運(yùn)行的全開放式的實(shí)踐基地,能夠有效補(bǔ)充專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的不足,大幅度提高學(xué)業(yè)競賽的參與深度。
該平臺(tái)服務(wù)內(nèi)容包括開發(fā)、加工、倉儲(chǔ)、裝配、會(huì)議、調(diào)試等六大功能。開發(fā)區(qū)是學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目的穩(wěn)定的物理場所,可進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)、控制設(shè)計(jì)開發(fā)、軟件設(shè)計(jì)開發(fā)、算法設(shè)計(jì)開發(fā)等工作;加工區(qū)是學(xué)生開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目的加工場所,機(jī)械加工、電路板印制、器件焊接等簡單工種加工在此都可以完成;倉儲(chǔ)區(qū)為存放學(xué)生開展項(xiàng)目常用的機(jī)械配件、電子配件等材料;裝配區(qū)用于裝配項(xiàng)目產(chǎn)品;會(huì)議區(qū)用于方案討論、小組例會(huì)、任務(wù)安排等;調(diào)試區(qū)用于項(xiàng)目作品的測試等。
以機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)或?qū)W業(yè)競賽項(xiàng)目為例,在該平臺(tái)上的實(shí)施流程如圖1所示:
圖1 項(xiàng)目在開放式支撐平臺(tái)上的實(shí)施流程
基于開發(fā)區(qū),可完成機(jī)器人作品的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制、算法策略等方案設(shè)計(jì)。方案得以確認(rèn)后,機(jī)械部分,復(fù)雜的或送外加工或由校金工基地加工,簡單的基于基地的設(shè)備自主加工;電路部分,多層板送外加工,雙面板以下的在基地自主加工。加工完成后的機(jī)械配件,全部集中于裝配區(qū),完成機(jī)械部分、氣動(dòng)部分、電氣部分的裝配。機(jī)器人作品裝配完畢,即送往場地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。而會(huì)議區(qū)的功能則支撐此過程中所有的方案討論、問題反饋與解決方案的提出。
事實(shí)上,這樣的功能就是一個(gè)縮微型的工程項(xiàng)目的執(zhí)行過程??梢钥闯觯瑢W(xué)業(yè)競賽可以被封裝成一個(gè)項(xiàng)目。學(xué)生可親自把控項(xiàng)目所有的環(huán)節(jié),也必須對所有環(huán)節(jié)承擔(dān)責(zé)任。
軟環(huán)境后臺(tái)建設(shè)主要是信息化支撐建設(shè)。
一方面完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè),實(shí)現(xiàn)對基地內(nèi)的無盲點(diǎn)信號覆蓋;另一方面,對現(xiàn)有的門禁系統(tǒng)進(jìn)行改造升級,將門禁系統(tǒng)接入學(xué)校的信息系統(tǒng),學(xué)生可通過學(xué)號等有效身份信息進(jìn)行教學(xué)項(xiàng)目的申請,獲批后將根據(jù)其項(xiàng)目執(zhí)行年限自動(dòng)獲得門禁的時(shí)限授信;再者,完成火警、監(jiān)控等建設(shè),提高實(shí)驗(yàn)室的安全保障水平。
(1)項(xiàng)目的生命周期及基地準(zhǔn)入退出制度
健全基地實(shí)踐平臺(tái)的準(zhǔn)入退出制度,保證資源得到最優(yōu)配置。
圖2為平臺(tái)所支持的一個(gè)項(xiàng)目的生命周期。由學(xué)生自愿組隊(duì),就自身要參加的學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目向平臺(tái)提出申請,申請書包括項(xiàng)目介紹、項(xiàng)目開展計(jì)劃及所需要的資源支持請求;平臺(tái)對申請書進(jìn)行評估,項(xiàng)目獲批后即可啟動(dòng),開始一個(gè)完整的項(xiàng)目生長周期;平臺(tái)對項(xiàng)目組賦予資源配置,對項(xiàng)目所有成員的權(quán)限進(jìn)行授信,開放門禁網(wǎng)絡(luò)等許可;按專業(yè)需要組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì);項(xiàng)目組獲得平臺(tái)內(nèi)的固定場所配置,在基地的開發(fā)區(qū)獲得專門的座位;針對項(xiàng)目所涉及的學(xué)科,由指導(dǎo)教師制定課程輔導(dǎo)計(jì)劃;項(xiàng)目組成員獲得合理額度的資金支持。當(dāng)然,為把控資金的安全,所有的報(bào)銷由基地管理教師統(tǒng)一經(jīng)手組織。
學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目完成后,要求項(xiàng)目組成員提供項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。對項(xiàng)目實(shí)施的效果、過程進(jìn)行總結(jié),提交項(xiàng)目成果。最后,從基地退出,釋放所有的資源,保證后續(xù)其他項(xiàng)目人員的即時(shí)無障礙準(zhǔn)入。
圖2 學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目生命周期
(2)平臺(tái)的日常管理制度
制定平臺(tái)的日常管理制度,包括考勤制度、考核制度、安全管理制度、材料入庫與設(shè)備管理制度等。一方面,通過軟性制度,保證基地的秩序;另一方面,通過制度對實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的即時(shí)監(jiān)控,保證項(xiàng)目的正常運(yùn)行,也保證平臺(tái)資源配置的合理流動(dòng)轉(zhuǎn)移。
建立競賽項(xiàng)目體系。競賽項(xiàng)目體系以跨學(xué)科交叉融合為重點(diǎn),形成一個(gè)學(xué)生參與面廣、受益面大的品牌系列賽事。由競賽項(xiàng)目主導(dǎo),形成以賽促學(xué)、以賽促研的“賽-學(xué)-研”三結(jié)合機(jī)制,激發(fā)本科生的學(xué)習(xí)興趣和潛能,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和創(chuàng)新精神。
區(qū)別于常規(guī)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室,該學(xué)科競賽全開放式平臺(tái)的意圖在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力,因此跨學(xué)科交叉是最基本的要求,也是最顯著的特點(diǎn)。
我校機(jī)器人科創(chuàng)平臺(tái)里機(jī)器人大賽作品,所有的開發(fā)工作都由學(xué)生自主完成。圖3為機(jī)器人大賽項(xiàng)目所依托的專業(yè)和技術(shù)。開展該項(xiàng)目,涉及自動(dòng)化、機(jī)械制造、通信工程、軟件工程、材料工程等專業(yè)?;谠擁?xiàng)目載體,不同專業(yè)的學(xué)生得以實(shí)現(xiàn)專業(yè)的互補(bǔ),了解其他專業(yè)知識(shí),拓展其專業(yè)視野。
圖3 基于多學(xué)科專業(yè)和技術(shù)的機(jī)器人大賽項(xiàng)目
每個(gè)參賽隊(duì)員都有符合各自興趣的分工安排,都是該學(xué)業(yè)競賽中不可或缺的一分子。項(xiàng)目的成功與否取決于彼此間的配合。如何有效地表達(dá)自己的方案、如何有效地說服隊(duì)友間的合作,培養(yǎng)自身的團(tuán)隊(duì)意識(shí),是每個(gè)項(xiàng)目組成員的必經(jīng)之路。
學(xué)業(yè)競賽是教學(xué)手段之一,而非目的。所有的學(xué)業(yè)競賽,都以工程項(xiàng)目的形式來封裝,讓工程項(xiàng)目成為學(xué)生成長的載體。培養(yǎng)的學(xué)生兼具“紙上談兵”和工程實(shí)踐的經(jīng)歷,一方面,“以賽促研”,從理論上對作品方案進(jìn)行原理性的設(shè)計(jì),需要綜合運(yùn)用所有專業(yè)課程與知識(shí)儲(chǔ)備來完成作品架構(gòu);“以賽促學(xué)”,從實(shí)踐上完成作品的開發(fā),所有的實(shí)施細(xì)節(jié)均由學(xué)生承擔(dān),通過比賽過程促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。通過這種類工程學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目的實(shí)施過程,學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,學(xué)會(huì)反思、改進(jìn)設(shè)計(jì)等等。
建立層次性的學(xué)業(yè)競賽體系。如圖4所示,以機(jī)器人大賽項(xiàng)目為例。在校內(nèi)舉辦廈門大學(xué)機(jī)器人創(chuàng)意大賽,與之適應(yīng)的國家級的賽事有全國大學(xué)生機(jī)器人大賽、中國機(jī)器人大賽,國際級別的賽事有亞太地區(qū)大學(xué)生機(jī)器人大賽與國際智慧機(jī)器人大賽等。這樣的學(xué)業(yè)競賽體系具有如下特點(diǎn):
(1)逐層推進(jìn)。校級賽、國家級賽事、國際級別賽事相互兼容。在校內(nèi)打造品牌賽事,然后選拔學(xué)生參加高一級賽事。
(2)受益面廣深。學(xué)業(yè)競賽體系定位的受眾包括兩類群體:一類是為了擴(kuò)大專業(yè)視野只要求在面上下工夫的群體;另一類群體是在擴(kuò)大視野的同時(shí)挖掘深度,此群體為本科生精英。針對不同的受眾采取的對策是安排呈金字塔狀的科創(chuàng)實(shí)踐內(nèi)容。塔基內(nèi)容講究綜合型,在深度方面不做要求,該受眾人數(shù)較多,難度較低;塔尖的受眾群體為本科生精英,安排具有層次性的教學(xué)內(nèi)容。
圖4 層次性的學(xué)業(yè)競賽體系
建設(shè)與學(xué)科競賽全開放式平臺(tái)相配套的課程體系。
每項(xiàng)學(xué)業(yè)競賽都存在一定的專業(yè)門檻,要求一定的先修知識(shí)。平臺(tái)配套了機(jī)械設(shè)計(jì)軟件、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電路設(shè)計(jì)軟件、機(jī)器人仿真軟件、機(jī)器視覺技術(shù)、機(jī)械加工技能訓(xùn)練、電路加工與制作技能訓(xùn)練、測試計(jì)量設(shè)備使用等輔導(dǎo)課程。
每一個(gè)學(xué)業(yè)競賽的項(xiàng)目獲批后,平臺(tái)指導(dǎo)教師就會(huì)去了解參賽學(xué)生的基礎(chǔ)、專業(yè)構(gòu)成,制訂授課計(jì)劃,調(diào)撥庫中的課程,保證專業(yè)知識(shí)的及時(shí)補(bǔ)給。
建設(shè)一支穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì),包括管理團(tuán)隊(duì)、指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)。
管理團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)學(xué)科競賽全開放式平臺(tái)的日常運(yùn)行,具體工作有實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、維護(hù),資金的申請及內(nèi)外交流。
指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的是專業(yè)上的指導(dǎo)。指導(dǎo)教師協(xié)助參賽學(xué)生一塊制定比賽策略、技術(shù)方案。項(xiàng)目的實(shí)施過程中,在遭遇技術(shù)瓶頸時(shí),與參賽學(xué)生一塊著手解決問題。
學(xué)生團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了競賽全開放式平臺(tái)運(yùn)行的輔助性管理工作及其自身主導(dǎo)項(xiàng)目的主持工作。一方面,采用“前輩帶晚輩,公司化管理”的方式,建成“老隊(duì)員—新隊(duì)員”的隊(duì)伍結(jié)構(gòu),以有經(jīng)驗(yàn)的老隊(duì)員帶領(lǐng)新隊(duì)員快速融入隊(duì)伍的生活研發(fā)環(huán)境中,對新隊(duì)員進(jìn)行幫、傳、帶,有效降低知識(shí)傳輸成本。另外一方面,每項(xiàng)學(xué)業(yè)競賽都設(shè)置各種角色分工,如隊(duì)長、財(cái)務(wù)、宣傳、后勤等。一般來說,學(xué)業(yè)競賽項(xiàng)目的生命周期為10個(gè)月。由隊(duì)長主持項(xiàng)目的運(yùn)行,召集隊(duì)員討論方案、把控項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度、購買加工材料等;財(cái)務(wù)負(fù)責(zé)審核并監(jiān)督項(xiàng)目過程所購置的材料與資金;宣傳負(fù)責(zé)項(xiàng)目的包裝、推介等,以爭取更多方面的支持;后勤負(fù)責(zé)參賽隊(duì)伍出外比賽時(shí)的供給。分配給每個(gè)隊(duì)員分管的項(xiàng)目內(nèi)容,定期定時(shí)檢查任務(wù)進(jìn)度,按時(shí)進(jìn)行任務(wù)反饋以及撰寫技術(shù)報(bào)告,優(yōu)秀的技術(shù)報(bào)告會(huì)在每周的例會(huì)上進(jìn)行宣讀表揚(yáng)。
同時(shí)注重隊(duì)伍文化的傳承和建設(shè)。建設(shè)一流的人才是世界一流大學(xué)的重要特征,而一流人才應(yīng)具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和深入系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí),具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的方法和能力,具備強(qiáng)烈的責(zé)任感、事業(yè)心和擔(dān)當(dāng)精神,具備不斷進(jìn)取的創(chuàng)新意識(shí)和思維。將使命與抱負(fù)、勇于開拓、責(zé)任意識(shí)、誠信、執(zhí)著、完善自我、遠(yuǎn)見與理想等核心價(jià)值觀融入平常的工作。
綜上,該項(xiàng)目就是一個(gè)縮微性的工程項(xiàng)目,每個(gè)成員都身兼多職,既承擔(dān)著專業(yè)上的分工,也承擔(dān)實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行所必然遭遇的角色。為學(xué)生今后從事實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)工作奠定了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。
積極拓展校企合作建設(shè)工作。加強(qiáng)與技術(shù)企業(yè)的聯(lián)系,通過實(shí)驗(yàn)室共建、工程師指導(dǎo)、主流技術(shù)培訓(xùn)、實(shí)習(xí)計(jì)劃等校企合作協(xié)議與措施,平臺(tái)已與東莞松山湖機(jī)器人基地、廈門多家公司簽訂實(shí)習(xí)計(jì)劃等合作協(xié)議,保證教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)施項(xiàng)目在技術(shù)上的超前性。
目前,團(tuán)隊(duì)在各種機(jī)器人競賽項(xiàng)目中已經(jīng)斬獲各大獎(jiǎng)項(xiàng),碩果頗豐,但是在創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目方面仍有很大的進(jìn)步空間?,F(xiàn)在,我們將繼續(xù)參加各類機(jī)器人競賽來培養(yǎng)優(yōu)秀人才,同時(shí),我們將加強(qiáng)引導(dǎo),吸納更多學(xué)科的加入、創(chuàng)建校企溝通的渠道,讓學(xué)生了解社會(huì)生產(chǎn)的原態(tài),促成合適的作品轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品,鼓勵(lì)部分優(yōu)秀人才參與到優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,鼓勵(lì)大家從這個(gè)團(tuán)隊(duì)當(dāng)中走出去,自主創(chuàng)業(yè),成為真正的服務(wù)于社會(huì)的企業(yè)家。
我們希望在具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的精英群體里,找到理論學(xué)術(shù)功底扎實(shí)的學(xué)生,找到動(dòng)手實(shí)踐能力強(qiáng)大的“工匠”,找到適合團(tuán)隊(duì)經(jīng)營、市場謀劃的“企業(yè)家”。希望這樣的平臺(tái)能夠?yàn)槲覀兣囵B(yǎng)更多優(yōu)秀的工科生、未來工程師、精英實(shí)業(yè)家。重要的是平臺(tái)能夠?yàn)V除各類大賽自帶的功利性,更看重學(xué)生軟性的成長,做到教學(xué)與教育相長,回歸人才培養(yǎng)的本源。
[1]胡煥發(fā),劉祚時(shí),朱花.以機(jī)器人大賽為契機(jī)探索大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[J].中國電力教育,2013(28):53-56.
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G40-057
A
1673-8454(2017)19-0087-04
福建省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目 “項(xiàng)目導(dǎo)向型的機(jī)器人方向的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽全開放平臺(tái)建設(shè)”(JAS151232)。
(編輯:王天鵬)