以機(jī)器人競(jìng)賽為平臺(tái) 提高大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

張莉 王江華

摘 要：本文介紹了華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院通過組織指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽提高其創(chuàng)新實(shí)踐能力，實(shí)踐證明，該舉措契合國家對(duì)本科院校培養(yǎng)應(yīng)用型、技術(shù)技能型和創(chuàng)新型人才的目標(biāo)要求。與傳統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)不同，以機(jī)器人競(jìng)賽為平臺(tái)，可以充分挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛力，對(duì)于參賽學(xué)生和指導(dǎo)老師均有重要意義。文章從大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力現(xiàn)狀分析、大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽概況及其在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力提高的意義等方面進(jìn)行介紹，為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)踐;機(jī)器人競(jìng)賽;機(jī)電一體化

一、機(jī)電類大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力水平的現(xiàn)狀

培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力是一段時(shí)期以來高等教育中創(chuàng)新、素質(zhì)教育的本質(zhì)要求，是建設(shè)創(chuàng)新發(fā)展型國家并構(gòu)建國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系的重要組成部分，全面提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力在使高校校園文化提升到了更高層次的同時(shí)，也為促進(jìn)科研體制改革和產(chǎn)學(xué)結(jié)合有效開展提供了有效途徑。大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高，必將直接推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展，產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。為適應(yīng)新的不斷變化的社會(huì)發(fā)展形勢(shì)，適應(yīng)高等教育改革發(fā)展的需要，針對(duì)目前機(jī)電類大學(xué)生工程實(shí)踐能力普遍偏弱這個(gè)瓶頸進(jìn)行人才培養(yǎng)方法的系統(tǒng)性研究具有積極的意義。

根據(jù)有關(guān)調(diào)查研究總結(jié)，機(jī)電類大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐能力存在以下問題：

（1）學(xué)生具有較強(qiáng)的創(chuàng)新思想，卻不善于利用或者創(chuàng)造條件。機(jī)電類大學(xué)生由于專業(yè)特點(diǎn)，能接觸較為前沿的科學(xué)技術(shù)，所以普遍具有創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，同時(shí)也努力在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生新思想、新理論并積極尋找新的學(xué)習(xí)方法，但是由于高校一般教學(xué)單位硬件設(shè)施和配套師資力量不足等原因，導(dǎo)致學(xué)生缺少一定的鍛煉平臺(tái)或者學(xué)生自身并沒有得到正確引導(dǎo)去充分利用學(xué)校的條件，一部分創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)最終成為“無米之炊”。（2）有創(chuàng)新靈感，但缺少創(chuàng)新技能和科學(xué)的方法。許多大學(xué)生經(jīng)過長期的純腦力勞動(dòng)訓(xùn)練，加上外在的因素存在、誘發(fā)和引領(lǐng)，也會(huì)產(chǎn)生一些創(chuàng)新靈感。但由于缺乏實(shí)際的動(dòng)手實(shí)踐能力等技能或“實(shí)戰(zhàn)”方法，雖然產(chǎn)生了靈感，但實(shí)施過程幾乎等同于“紙上談兵”，同樣不能在實(shí)際意義上提高其創(chuàng)新實(shí)踐能力。（3）所謂“機(jī)電一體”是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、光學(xué)技術(shù)等相融合構(gòu)成的一門交叉學(xué)科，而目前大部分高校的的專業(yè)設(shè)置，幾乎沒有綜合以上所有學(xué)科的專業(yè)，更沒有綜合以上知識(shí)的動(dòng)手實(shí)踐平臺(tái)，學(xué)生實(shí)踐方面便有一定的欠缺，并不能做到真正的“一體化”實(shí)踐性訓(xùn)練?？梢姡谥萍s大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的因素中，只有其自身的“創(chuàng)新思想”比較令人滿意，在“創(chuàng)新方法、實(shí)踐環(huán)境和鍛煉平臺(tái)”這幾個(gè)因素上是欠缺的，把這些因素具體化就是大學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)上迫切需要的活動(dòng)形式、技術(shù)、資金和場(chǎng)地的支持。

二、我院參加全國大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽情況

全國大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽由共青團(tuán)中央和全國學(xué)聯(lián)聯(lián)合主辦，下設(shè)Robocon、Robomaster、Robotac和機(jī)器人創(chuàng)業(yè)賽等賽事。

以RoboMaster賽事為例，該項(xiàng)賽事自2013年的首次“夏令營活動(dòng)”開始，逐年調(diào)整競(jìng)賽內(nèi)容、形式并最終“進(jìn)化”為雙方對(duì)抗賽，紅藍(lán)雙方機(jī)器人陣容由英雄機(jī)器人、工程機(jī)器人、步兵機(jī)器人、空中機(jī)器人等兵種組成。對(duì)陣雙方首先從各自啟動(dòng)區(qū)出發(fā)，操作手通過第一人稱視角操控自主研發(fā)的機(jī)器人，在布滿機(jī)關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)上識(shí)別敵手、發(fā)射“子彈”攻擊對(duì)方并完成防御，各機(jī)器人所搭載的裁判系統(tǒng)可感知彈丸的射擊力度，并以血量的形式呈現(xiàn)出來，血量歸零即視為被擊毀。競(jìng)賽充分融合“機(jī)械控制”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“機(jī)器視覺”與“慣性導(dǎo)航”、“人機(jī)交互”等眾多技術(shù)學(xué)科，同時(shí)突破性地將機(jī)器人競(jìng)技以電競(jìng)方式完美呈現(xiàn)，最終因其顛覆傳統(tǒng)、激烈震撼的競(jìng)賽模式，贏得全國無數(shù)青年工程師的青睞。參賽選手需要具備機(jī)械、電控、硬件、算法等綜合學(xué)科知識(shí)，獨(dú)立研發(fā)制作多種地面和空中機(jī)器人參與團(tuán)隊(duì)競(jìng)技，團(tuán)隊(duì)整體創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力有明顯優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)賽事在推動(dòng)廣大高校學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)、提高創(chuàng)新實(shí)踐能力等方面發(fā)揮了積極作用，為社會(huì)培養(yǎng)出越來越多愛創(chuàng)新、會(huì)動(dòng)手的科技精英人才。

Robocon賽事始于2002年，十余年來，電子信息工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心（工程訓(xùn)練中心）面向全學(xué)院招募熱愛電子設(shè)計(jì)和科技創(chuàng)新活動(dòng)的各類人才，開放實(shí)驗(yàn)室、共享實(shí)驗(yàn)室加工測(cè)試設(shè)備、優(yōu)化師資資源，打破了實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)的運(yùn)作和管理模式，秉承“大一學(xué)習(xí)、大二動(dòng)手、大三參賽、大四傳幫帶”的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)一批批動(dòng)手實(shí)踐能力極強(qiáng)的優(yōu)秀人才。 自2016年首次參加Robocon賽事并獲得全國二等獎(jiǎng)的好成績之后，近三年在Robocon、Robomaster兩項(xiàng)賽事中，一路披荊斬棘，不斷創(chuàng)造輝煌，2018年Robomaster賽事中勇闖全國十二強(qiáng)，取得全國一等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績。

三、參加機(jī)器人競(jìng)賽在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力提高方面的意義

（一）在學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力方面的意義

大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽作為一項(xiàng)高科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，要求參賽隊(duì)員走出課堂，獨(dú)立研發(fā)制作多種機(jī)器人參與團(tuán)隊(duì)競(jìng)技，有利于培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維、提高其工程實(shí)踐能力。借助大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽綜合平臺(tái)，參賽學(xué)生能獲得寶貴的實(shí)踐技能和戰(zhàn)略思維，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中打造先進(jìn)的智能機(jī)器人，真正實(shí)現(xiàn)了“機(jī)、電一體”的訓(xùn)練目標(biāo)，目前，我國大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽的其他賽事，也都構(gòu)建了以機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等貫穿其中的多層次訓(xùn)練體系。機(jī)器人競(jìng)賽作為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)的一個(gè)平臺(tái)，已經(jīng)成為激發(fā)大學(xué)生參與科技創(chuàng)新，展示其工程實(shí)踐能力和風(fēng)采的舞臺(tái)。在使學(xué)生所學(xué)的抽象的理論知識(shí)得到形象應(yīng)用的同時(shí)，還拓寬了其知識(shí)面從而使學(xué)生的自學(xué)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力都得到了一定程度的提高?？梢哉f，參加機(jī)器人競(jìng)賽的過程就是學(xué)生接受系統(tǒng)化實(shí)踐訓(xùn)練的過程。將競(jìng)賽作為一種典型的學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)長期進(jìn)行下去，不僅可以極大地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣、豐富課外文化生活，還能全面提高其創(chuàng)新實(shí)踐能力。

（二）在教師科教研中的作用

大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽在教師科教研方面也有較為積極的影響。由于機(jī)器人競(jìng)賽作品的設(shè)計(jì)開發(fā)目的性較強(qiáng)，都是根據(jù)當(dāng)年的比賽規(guī)則設(shè)計(jì)開發(fā)的，因此在高校的教師科研選題中有了更多新穎的項(xiàng)目。機(jī)器人競(jìng)賽的相關(guān)技術(shù)較為新穎和貼近前沿，對(duì)教師專業(yè)技術(shù)能力也有很大程度的挑戰(zhàn)和提高。通過參加大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽并將競(jìng)賽中的技術(shù)成果應(yīng)用于理論和實(shí)踐教學(xué)，不僅能提高理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，還能在一定程度上提升高校整體科研教研水平。

（三）在高校整體學(xué)風(fēng)建設(shè)中的作用

華北科技學(xué)院電信學(xué)院自2016年首次參加機(jī)器人競(jìng)賽以來，獲得優(yōu)異成績的同時(shí)，也間接推動(dòng)了學(xué)生總體學(xué)風(fēng)建設(shè)，首先競(jìng)賽喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，學(xué)生通過競(jìng)賽認(rèn)識(shí)到自身不足促進(jìn)其學(xué)習(xí)目標(biāo)的明確。其次，競(jìng)賽對(duì)學(xué)生組織紀(jì)律性具有強(qiáng)化作用，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提升。再次，競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有激發(fā)作用，有利于校園良好學(xué)習(xí)氛圍的營造。最后，競(jìng)賽有利于師生交流的增進(jìn)，使高校學(xué)風(fēng)建設(shè)由此得到有機(jī)統(tǒng)一。

四、以機(jī)器人競(jìng)賽為平臺(tái) 學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)面臨的挑戰(zhàn)

機(jī)器人是多學(xué)科交叉的綜合體，要求綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，涉及到的知識(shí)面、知識(shí)量以及對(duì)學(xué)生綜合能力的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)理論教學(xué)所能及，學(xué)生面臨極大的挑戰(zhàn)，其主要表現(xiàn)在以下方面：首先是知識(shí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于普通本科學(xué)校來說，參賽學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不夠完善，學(xué)校又都沒有專門針對(duì)機(jī)器人的硬件設(shè)施支持及系統(tǒng)的訓(xùn)練計(jì)劃支撐，參加機(jī)器人競(jìng)賽目前只能摸著石頭過河地試探性進(jìn)行。其次是工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。每個(gè)進(jìn)入“戰(zhàn)場(chǎng)”的機(jī)器人都是復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，既需要理論設(shè)計(jì)，又需要實(shí)踐制造出來。這對(duì)于一般院校來說，由于參加競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)短缺，生源理論水平相對(duì)一流大學(xué)有一定差距，學(xué)生工程經(jīng)驗(yàn)的欠缺、理論知識(shí)的相對(duì)不足都是致命的短板。再次，培養(yǎng)過程中不免有一些消極現(xiàn)象出現(xiàn)，比如由于賽事“戰(zhàn)線”長、耗時(shí)久，個(gè)別學(xué)生為了參加競(jìng)賽活動(dòng)影響正常理論上課或者由于把大部分時(shí)間、精力消耗在此類活動(dòng)而導(dǎo)致理論課成績不高等。

五、結(jié)語

參加機(jī)器人競(jìng)賽，在大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面是機(jī)遇更是挑戰(zhàn)。但總體來說，機(jī)器人競(jìng)賽正在為高校綜合型人才培養(yǎng)帶來一場(chǎng)突破性革命，而且賽事不僅僅是中國大學(xué)生的比賽，未來也將發(fā)展成為世界范圍內(nèi)科技愛好者共同參與的機(jī)器人競(jìng)技項(xiàng)目，參加機(jī)器人競(jìng)賽，對(duì)機(jī)電類大學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力的提高有著長遠(yuǎn)的積極意義。

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作者簡(jiǎn)介;張莉（1982-），女，河南開封人，工學(xué)學(xué)士，助教，華北科技學(xué)院教師，研究方向：自動(dòng)控制;王江華（1981-），男，漢族，河北邢臺(tái)人，本科，副教授，教師，研究方向：機(jī)器人控制。