基于機(jī)器人競(jìng)賽的創(chuàng)新人才培養(yǎng)與實(shí)踐

摘要：近年來(lái)機(jī)器人競(jìng)賽的開(kāi)展，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才提供了一個(gè)新的平臺(tái)，其促進(jìn)了相關(guān)專業(yè)教學(xué)改革和課程建設(shè)，創(chuàng)造了新的人才培養(yǎng)模式。文章論證了機(jī)器人競(jìng)賽與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)系，通過(guò)比賽和教學(xué)實(shí)踐，采用以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)，機(jī)器人比賽為載體，項(xiàng)目實(shí)踐為手段的工程對(duì)象教學(xué)法，整個(gè)過(guò)程貫穿“基礎(chǔ)知識(shí)+實(shí)踐技能+社會(huì)能力+職業(yè)素養(yǎng)”的培養(yǎng)模式，重點(diǎn)突出“創(chuàng)新”特色。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人競(jìng)賽；素質(zhì)教育；創(chuàng)新能力；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）11-0245-02

機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度集成和交融的產(chǎn)物，它綜合了機(jī)械設(shè)計(jì)、通信電子、自動(dòng)化、智能控制等多學(xué)科的知識(shí)。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展、教育理念的不斷更新，在全世界范圍內(nèi)相繼出現(xiàn)了一系列的機(jī)器人競(jìng)賽。依托各項(xiàng)機(jī)器人競(jìng)賽，打造大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺(tái)，培養(yǎng)高職學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、協(xié)作能力和動(dòng)手能力，使其適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)高職教育中素質(zhì)教育的要求。從2008年至今，國(guó)家教育部連續(xù)4年舉行全國(guó)職業(yè)院校技能大賽，將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用列入競(jìng)賽項(xiàng)目，旨在通過(guò)技能大賽，加快工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)和課程改革與創(chuàng)新的步伐，探索培養(yǎng)企業(yè)需要的機(jī)器人使用、維護(hù)維修的高素質(zhì)技能型人才新途徑、新方法。

一、機(jī)器人競(jìng)賽在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用

1.機(jī)器人競(jìng)賽與創(chuàng)新能力。目前，我國(guó)職業(yè)院校學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)沒(méi)有得到足夠重視。由于高職教育普遍倡導(dǎo)技能培養(yǎng)，忽視了學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但“職業(yè)技能”并不等同于“創(chuàng)新能力”，創(chuàng)新能力是運(yùn)用知識(shí)和理論，在科學(xué)、技術(shù)和各種實(shí)踐活動(dòng)領(lǐng)域中不斷提供具有社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的新思想、新方法和新發(fā)明的能力。職業(yè)技能的培養(yǎng)為高職學(xué)生進(jìn)入社會(huì)提供了基本保證，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高職學(xué)生職業(yè)生涯可持續(xù)發(fā)展的源動(dòng)力。機(jī)器人競(jìng)賽為高職學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)：競(jìng)賽內(nèi)容涉及多學(xué)科，要求學(xué)生能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并能與其他專業(yè)同學(xué)協(xié)作、溝通共同完成；競(jìng)賽形式具有趣味性，大多競(jìng)賽題目涉及人文背景和社會(huì)應(yīng)用價(jià)值，這些增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性；競(jìng)賽內(nèi)容具有競(jìng)技性，所有機(jī)器人比賽都要求各參賽隊(duì)在策略、技巧和時(shí)間上進(jìn)行比賽，這要求學(xué)生在準(zhǔn)備的過(guò)程中應(yīng)不拘于傳統(tǒng)思維的束縛，勇于創(chuàng)新。2009年我院學(xué)生組隊(duì)參加了全國(guó)職業(yè)學(xué)院機(jī)器人大賽，比賽要求各參賽隊(duì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成機(jī)器人的組裝、調(diào)試，然后使機(jī)器人在比賽場(chǎng)地中完成競(jìng)賽任務(wù)。競(jìng)賽題目是收取立方體工件，送入指定的存放區(qū)，同時(shí)撲滅廠區(qū)的火災(zāi)火源。由于比賽時(shí)機(jī)器人必須為零件形式，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)組裝調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)編程。賽前同學(xué)們不僅要將機(jī)械、電路、控制等學(xué)科的知識(shí)應(yīng)用到機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，還需要在比賽時(shí)具備良好的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和較好的心理素質(zhì)，我校學(xué)生在比賽過(guò)程中體現(xiàn)出了較好的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.機(jī)器人競(jìng)賽與素質(zhì)教育。機(jī)器人教育引領(lǐng)學(xué)生獲取信息、運(yùn)用信息、創(chuàng)造信息，在實(shí)踐中創(chuàng)新、在創(chuàng)新中實(shí)踐，使得機(jī)器人課程成為素質(zhì)教育的一種新載體。素質(zhì)教育就是讓學(xué)生能夠做到“十學(xué)會(huì)”：學(xué)會(huì)做人、學(xué)會(huì)自律、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)樂(lè)群、學(xué)會(huì)審美、學(xué)會(huì)健身、學(xué)會(huì)生活、學(xué)會(huì)勞動(dòng)、學(xué)會(huì)創(chuàng)新。其中學(xué)會(huì)創(chuàng)新，是素質(zhì)教育的重點(diǎn)，開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，教師在機(jī)器人競(jìng)賽指導(dǎo)過(guò)程不僅要注重對(duì)學(xué)生知識(shí)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，還要注重學(xué)生個(gè)性發(fā)展，根據(jù)不同的對(duì)象的性格特征、智力基礎(chǔ)等因素，制定適合于這一個(gè)體的指導(dǎo)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化最大發(fā)展。

二、基于機(jī)器人競(jìng)賽的高職學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)措施

1.基于工程實(shí)踐的教學(xué)模式設(shè)計(jì)。機(jī)器人競(jìng)賽不是單純的理論設(shè)計(jì)競(jìng)賽也不是實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，而是由一個(gè)參賽團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)、制作完成若干個(gè)有特定任務(wù)背景機(jī)器人的競(jìng)賽。它不僅考核學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，更注重考察學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。目前，隨著高職院校教學(xué)改革和課程改革的實(shí)施，機(jī)器人技術(shù)正逐漸走進(jìn)課堂，大多數(shù)院校將機(jī)器人教學(xué)整合到某一門(mén)課程，或是在全校開(kāi)設(shè)機(jī)器人技術(shù)選修課，這些措施促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)的普及。機(jī)器人技術(shù)這門(mén)課程不同于其他課程，它所涉及知識(shí)的廣泛性和涉及技術(shù)的綜合性，使得機(jī)器人技術(shù)的教學(xué)模式有別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的工科課程教學(xué)模式采用講解和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式，這種教學(xué)模式不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。我院教師通過(guò)指導(dǎo)機(jī)器人競(jìng)賽，積累了豐富的比賽項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)器人技術(shù)這門(mén)課程的教學(xué)模式進(jìn)行了創(chuàng)新。打破傳統(tǒng)的在教室學(xué)習(xí)理論、在實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的單一教學(xué)模式，建立由教室到實(shí)訓(xùn)室、由課內(nèi)到課外、由學(xué)校到企業(yè)、由基礎(chǔ)到進(jìn)階、由進(jìn)階到創(chuàng)新的工程教育回歸工程的教學(xué)模式，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、職業(yè)技能、社會(huì)能力，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)際工作氛圍更加貼近。在工程教育回歸工程的教學(xué)理念中，教師先提出一個(gè)基本的工程目標(biāo)，比如制作一個(gè)最簡(jiǎn)單的機(jī)器人，該機(jī)器人具有前進(jìn)的功能，學(xué)生在完成項(xiàng)目制作的過(guò)程中需要用到哪些新的知識(shí)和技能，教師再有針對(duì)性地組織教學(xué)和實(shí)踐，教授給學(xué)生所需要的知識(shí)點(diǎn)和操作技能，然后由學(xué)生自己在老師的引導(dǎo)和輔助下完成項(xiàng)目的制作；本項(xiàng)目完成后，教師再提出更高的制作目標(biāo)，比如不但讓機(jī)器人能前進(jìn)，還具有左右轉(zhuǎn)向的能力；再重復(fù)此過(guò)程，不斷疊加傳感器和增加功能，使學(xué)生的知識(shí)和技能得到螺旋式的上升，達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

2009年我院建立了專門(mén)的機(jī)器人綜合實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新制作基地，以機(jī)器人競(jìng)賽為載體，讓學(xué)生在制作具體機(jī)器人的過(guò)程中來(lái)學(xué)習(xí)新的知識(shí)和技能，將基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)和創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)合二為一，課堂教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)有機(jī)的結(jié)合，創(chuàng)建了綜合實(shí)訓(xùn)模塊將技能性實(shí)訓(xùn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)訓(xùn)融為一體，實(shí)行“教、學(xué)、做”一體化機(jī)制，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，既夯實(shí)了基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，又側(cè)重于基本技能的培養(yǎng)，教師在“講中做，做中講”，使學(xué)生在“做中學(xué)、學(xué)中做”，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)一體化的教學(xué)過(guò)程，有效提升學(xué)生專業(yè)技能和適應(yīng)職業(yè)崗位工作的能力。

2.基于項(xiàng)目教學(xué)法的機(jī)器人教學(xué)。項(xiàng)目教學(xué)法是通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，目的是在課堂教學(xué)中把理論與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。項(xiàng)目教學(xué)法的基本過(guò)程為：項(xiàng)目任務(wù)確定、設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)、制訂項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目評(píng)價(jià)。在教學(xué)組織上，我們安排3～4個(gè)同學(xué)為一個(gè)小組完成具體的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，并以小組為單位進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。這樣安排并不是考慮設(shè)備的數(shù)量有限，我們的實(shí)訓(xùn)室以40人的標(biāo)準(zhǔn)配置，一人一套是完全滿足的。這樣安排主要目的有兩個(gè)：其一是項(xiàng)目本身有難度，一個(gè)人獨(dú)立完成從時(shí)間和精力上難以保證，采用小組教學(xué)法可以有效地分解任務(wù)實(shí)施的難度；其二是以小組為單位的學(xué)習(xí)環(huán)境有利于發(fā)展和促進(jìn)學(xué)生的交流互動(dòng)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通協(xié)調(diào)能力以及項(xiàng)目的組織管理能力，模仿真實(shí)的企業(yè)工作環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的企業(yè)文化和工作責(zé)任感。一般在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生遇到問(wèn)題的第一反應(yīng)就是找老師幫助解決。為了培養(yǎng)學(xué)生今后在工作過(guò)程中解決問(wèn)題的能力，老師會(huì)根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)，指導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)的文檔、手冊(cè)，努力讓他們自己去找出問(wèn)題的答案。對(duì)于方向性、技術(shù)性的問(wèn)題則及時(shí)給予指導(dǎo)，避免學(xué)生走彎路。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)，同學(xué)們也都適應(yīng)了這一方法。在教學(xué)過(guò)程中也鼓勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成積累經(jīng)驗(yàn)或者細(xì)節(jié)的習(xí)慣，把平時(shí)遇到的問(wèn)題都記在一個(gè)本子里，老師也會(huì)把一些共性的問(wèn)題提出來(lái)，以幫助學(xué)生的積累。

三、總結(jié)

我院自2008年開(kāi)始，連續(xù)4年組隊(duì)參加CCTV全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人國(guó)內(nèi)選拔賽。2009年我院學(xué)生在全國(guó)高職機(jī)器人大賽中獲得單項(xiàng)一等獎(jiǎng)和團(tuán)體二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)，2011年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽機(jī)器人項(xiàng)目中，獲得全國(guó)二等獎(jiǎng)。依托各種機(jī)器人競(jìng)賽，將機(jī)器人技術(shù)引入到計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的教學(xué)中，建成國(guó)家示范專業(yè)群機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地，建立校級(jí)機(jī)器人技術(shù)精品課程，并申請(qǐng)重慶市機(jī)器人教學(xué)成果獎(jiǎng)。這些充分證明開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽，能有效激發(fā)學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力有著重要的意義，為高職學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了好教材和好平臺(tái)。

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