基于機器人校賽平臺構(gòu)筑工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的探索與實踐

黃芳勝 董二寶 倪向貴 張世武 吳恒安

摘 要：機器人是典型的機械、材料、電子、控制、信息、計算機、仿生學(xué)等多學(xué)科交叉前沿科技，是現(xiàn)代工程科學(xué)的集大成者，也是現(xiàn)代工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育的絕佳載體。以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)基于2001年創(chuàng)辦的校內(nèi)RoboGame機器人大賽平臺而構(gòu)建的工程創(chuàng)新實踐教育為例，針對高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的熱點，將RoboGame機器人大賽與工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合，經(jīng)過近二十年的實踐探索，驗證了這種以校內(nèi)機器人大賽為平臺的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)能力具有良好效果，提出了貼合實際的、可復(fù)制的機器人實踐教學(xué)模式，對培養(yǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才發(fā)揮了積極、重要的作用。

關(guān)鍵詞：機器人比賽;工程創(chuàng)新;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);人才培養(yǎng);教學(xué)研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-06-15 文章編號：1674-120X（2020）32-0125-02

一、引言

在知識經(jīng)濟時代，創(chuàng)新人才是社會發(fā)展的源動力，高水平的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，創(chuàng)新人才綜合素質(zhì)特別是實踐創(chuàng)新能力已成為高等院校教育教學(xué)目標的重要組成。因此，構(gòu)建大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，推進學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)至關(guān)重要，其中最常見的途徑就是利用高校競賽來培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)將RoboGame機器人大賽與工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合，驗證了這種以校內(nèi)機器人大賽為平臺的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對提高大學(xué)生學(xué)習積極主動性和全面綜合素養(yǎng)具有良好效果。

本文將結(jié)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近二十年的實踐探索，探究以校內(nèi)機器人大賽為平臺的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提高大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的技術(shù)路線，以培養(yǎng)優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

二、機器人工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實施方案

（一）構(gòu)筑基于RoboGame機器人大賽平臺的創(chuàng)新實踐教學(xué)

RoboGame機器人大賽以校內(nèi)機器人大賽為主線，如圖所示，包括了主題征集、基礎(chǔ)知識培訓(xùn)與機器人講座、機器人設(shè)計與制作、暑期公選課，RoboGame預(yù)賽與彩排、決賽等一系列活動。學(xué)生在參與機器人比賽的同時，可選修“機器人設(shè)計與制作”課程，并依據(jù)課堂表現(xiàn)、方案計劃書和制作過程的評審成績獲得相應(yīng)的課程學(xué)分;依據(jù)最后的比賽成績獲得創(chuàng)新實踐學(xué)分。

（二）建設(shè)系統(tǒng)化、開放式的機器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學(xué)基地

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)依托工程科學(xué)實驗教學(xué)中心，建設(shè)專門的機器人創(chuàng)新實踐基地，配置專職和兼職教師共同指導(dǎo)的實驗教學(xué)團隊，為全校學(xué)生開展機器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐提供教學(xué)服務(wù)和軟硬件支撐。該中心目前教學(xué)場地面積3 600平方米，設(shè)備資產(chǎn)3 000多萬，在國內(nèi)高校中處于領(lǐng)先水平;除擁有車床、銑床、線切割機床、精雕機、氣體保護焊等傳統(tǒng)加工設(shè)備外，還引入了數(shù)控、3D掃描和打印、激光內(nèi)雕、高精密五軸加工機床等深受學(xué)生喜愛的現(xiàn)代加工技術(shù)項目，為學(xué)生設(shè)計與制作機器人提供了堅實的支撐條件。

尤其是近些年來，在教務(wù)處連續(xù)五期實驗教學(xué)中心建設(shè)項目支持下，工程科學(xué)實踐教學(xué)中心的機器人創(chuàng)新實踐基地已建成并擁有了系統(tǒng)、先進的機器人實驗項目及儀器設(shè)備條件，為學(xué)生的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐活動提供了開放式的平臺與專業(yè)化的指導(dǎo)。

（三）構(gòu)建基于機器人俱樂部的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育組織模式

為進一步完善多層次、系統(tǒng)化、全過程的工程創(chuàng)新實踐教育體系，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)于2006年成立學(xué)生機器人俱樂部，以學(xué)生社團形式來協(xié)助組織RoboGame校內(nèi)機器人大賽和組隊參加“中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽”“全國大學(xué)生機器人大賽Robocon”“全國大學(xué)生機器人大賽RoboMaster”“全國大學(xué)生機器人大賽機器人創(chuàng)業(yè)賽”等工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽活動，全面培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取分析應(yīng)用能力、多學(xué)科交叉綜合創(chuàng)新能力、動手實踐能力、組織協(xié)調(diào)能力、溝通表達能力等。

將工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與校內(nèi)學(xué)生社團活動結(jié)合在一起，充分激發(fā)學(xué)生們的自主性和創(chuàng)造性，加強了其活動組織能力，充分體現(xiàn)了堅持立德樹人為中心的“三全”育人理念，在提升學(xué)生綜合創(chuàng)新實踐意識、團隊合作精神、拼搏精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力等方面均起到了良好效果。近年來學(xué)生機器人俱樂部成員在國內(nèi)外機器人大賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中斬獲多個重要獎項。

（四）通過“理論—設(shè)計—制作—比賽—展演”全鏈條教育，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀本科生

寓教于賽，賽教融合。將RoboGame校內(nèi)機器人大賽與《機器人設(shè)計與制作》課程教學(xué)、機器人基礎(chǔ)知識和技能培訓(xùn)、機器人講座等大學(xué)生培養(yǎng)方式相結(jié)合，充分貫徹“全人教育”理念，通過賽教融合來踐行包括專業(yè)理論和工程知識教學(xué)，工程實踐能力訓(xùn)練，商業(yè)知識培訓(xùn)，綜合素質(zhì)、交流能力、創(chuàng)新能力、管理能力、工程意識養(yǎng)成等在內(nèi)的大學(xué)生全方位培養(yǎng)訓(xùn)練。

從2001年至今，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)每屆招生約1 800人，每年約有220～290名本科生參加RoboGame機器人大賽，占比12%～16%，覆蓋工程學(xué)院、信息學(xué)院、計算機學(xué)院、少年班學(xué)院、物理學(xué)院、管理學(xué)院等多個學(xué)院，近二十年來培養(yǎng)了大量的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。參加RoboGame機器人大賽已成為許多本科生留學(xué)深造申請中的重要加分經(jīng)歷。另據(jù)不完全統(tǒng)計，參加過RoboGame機器人大賽的畢業(yè)生已成功創(chuàng)辦了十多家科技企業(yè)。

三、項目特色與應(yīng)用效果

（一）該實踐教學(xué)項目創(chuàng)新點

（1）依托工程科學(xué)實驗教學(xué)省級示范中心，建設(shè)專門的機器人創(chuàng)新實踐基地，建成系統(tǒng)的、先進的、開放式機器人創(chuàng)新實踐平臺，配置專職和兼職教師共同指導(dǎo)的實驗教學(xué)團隊，構(gòu)筑了“理論—設(shè)計—制作—比賽—展演—創(chuàng)業(yè)”全鏈條的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)體系。

（2）將RoboGame校內(nèi)機器人大賽與“機器人設(shè)計與制作”等課程教學(xué)及國內(nèi)外機器人大賽等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽相結(jié)合，給學(xué)生提供了較為系統(tǒng)的機器人技術(shù)課程學(xué)習和多層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐鍛煉機會，將RoboGame機器人大賽打造成了全校工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的品牌活動。

（3）創(chuàng)立學(xué)生機器人俱樂部，將工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與學(xué)生社團活動相結(jié)合，使RoboGame機器人大賽成為校園大規(guī)模、高水平、廣影響的特色科技創(chuàng)新活動，極大地提升了大學(xué)生學(xué)習的主觀能動性和綜合創(chuàng)新實踐意識，幫助學(xué)生斬獲多項競賽獎，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

（4）經(jīng)過多年探索實踐，RoboGame機器人大賽形成了競速競技賽和劇場表演賽兩種比賽形式，既為工程、信息、計算機等工科專業(yè)的學(xué)生提供了綜合創(chuàng)新舞臺，也為物理、管理、人文等非工科專業(yè)學(xué)生提供了鍛煉成長平臺，成為備受全校學(xué)生喜愛的創(chuàng)新實踐活動。

（二）該實踐項目應(yīng)用效果

RoboGame機器人大賽為學(xué)生提供了多學(xué)科實踐的機會，如機械設(shè)計、工程圖繪制、外形造型設(shè)計、機械加工、裝配作業(yè)、電子線路設(shè)計與制作、電路調(diào)試、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、計算機控制、軟件編程等，甚至到市場或電商平臺去采購元器件、索要正規(guī)發(fā)票到財務(wù)處報銷也是一種很好的實踐鍛煉。比賽的勝負只在一瞬間，但是理論與實踐相統(tǒng)一的精神將使學(xué)生受益終生。通過實踐和訓(xùn)練，學(xué)生不僅能加深對理論的理解和對實踐對象的認識，并在實踐中增強情感體驗，磨煉意志，提高承受挫折的能力，培養(yǎng)百折不撓的進取精神，而且也鍛煉了綜合運用知識分析和解決問題的能力。因此，RoboGame機器人大賽受到學(xué)生的普遍歡迎，參賽學(xué)生人數(shù)越來越多，覆蓋的專業(yè)也越來越廣，已成為一項全校性的科技創(chuàng)新品牌活動，培養(yǎng)了大批優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。根據(jù)不完全統(tǒng)計，參加過RoboGame機器人大賽的畢業(yè)生創(chuàng)辦或作為核心成員參與創(chuàng)辦數(shù)十家科技企業(yè)。通過RoboGame校內(nèi)機器人大賽的基礎(chǔ)培養(yǎng)，學(xué)生參加國內(nèi)外機器人大賽等工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽并斬獲多個重要獎項。

四、結(jié)語

歷經(jīng)近二十年的探索實踐，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)將工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與校內(nèi)RoboGame機器人大賽、校內(nèi)學(xué)生社團活動、工程創(chuàng)新設(shè)計課程等相結(jié)合，在激發(fā)大學(xué)生學(xué)習、探索、創(chuàng)新的熱情，培養(yǎng)大學(xué)生實踐動手能力、綜合創(chuàng)新能力和團隊合作精神等方面取得了良好效果，驗證了以校內(nèi)機器人大賽為平臺的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提高大學(xué)生的學(xué)習積極主動性和全面綜合素養(yǎng)的可行性，培養(yǎng)出了很多優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。這種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育也為更多高校提供了貼合實際的、可復(fù)制的機器人實踐教學(xué)模式，對培養(yǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才發(fā)揮了積極、重要的作用。

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