以機器人大賽為契機探索大學生創新能力培養模式

摘要：大學生創新能力的培養是大學生人才培養的一個重要部分。機器人大賽是一項高科技創新活動，同時它也為高校培養大學生的實踐能力和創新能力提供了一個良好的平臺。以亞太大學生機器人大賽（ABU ROBOCON）和中國機器人大賽暨RoBoCup公開賽為契機，以機器人實驗室為培養平臺，對創新型實踐教學體系的建設進行了有益的探索與研究。

關鍵詞：實踐教學；創新能力；機器人大賽

作者簡介：胡發煥（1974-），男，江西吉安人，江西理工大學機電工程學院，講師；劉祚時（1963-），男，江西吉安人，江西理工大學機電工程學院，教授。（江西 贛州 341000）

基金項目：本文系江西省高校教育教學改革研究項目（項目編號：JXJG-10-6-39）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0053-02

隨著我國素質教育的推進及社會對大學生實踐和創新能力要求的提高，如何培養大學生的創新意識和創新能力已成為各高校關注的重點。2005年我國正式提出建設創新型國家的戰略思路，為適應這一戰略決策，我國必須大力推進素質教育。我國高校素質教育的重點是培養大學生的創新意識和實踐能力。教育部《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》文件明確指出高校要進一步加強實踐教學，注重學生創新意識和實踐能力的培養。[1]因此，培養學生的實踐能力和創新能力，培養出具有創新能力的人才成已為我國高等教育面臨的重大課題。

一、我國高校在培養大學生實踐創新能力方面的現狀和存在的主要問題

目前，我國很多高校對創新型人才的培養模式進行了有益的研究和探索，并取得一定的成績。如西安交通大學在強調實踐能力的基礎上對學生創新能力培養方面實行“2+4+X”的培養模式。即根據人才培養的不同階段分為“綜合基礎”、“實踐能力”、“創新研究”三個階段，為學生實踐與創新能力的培養提供了一個良好的實踐平臺和支撐環境。哈爾濱工程大學的堅持“三個有利于”體現“四個特點”、突出“六個結合”。[2]可以看出，雖然各高校在培養學生的實踐和創新能力方面所采取的措施有所不同，但都在探索的道路上邁出堅實的步伐，而且取得了一定的成績。

我國高校在推行素質教育和創新型人才培養等方面雖取得一定的成績，但還存在不少問題。

1.學生自身因素方面

一是學生崇尚創新，思維活躍，但缺乏創新思維的方式。二是學生有創新靈感，但缺少創新技能，使得創新靈感只是曇花一現，不能成為現實。三是有創新的興趣和熱情，但缺乏恒心和毅力。在現實中做任何工作尤其是創新工作，沒有恒心和毅力是不會有成果的，現在大學生中獨生子女的比重越來越大，他們缺乏前一輩的吃苦精神，使得缺乏恒心和毅力的現象更為突出。

2.學校因素方面

一是注重知識傳授，而輕視能力培養。二是實踐創新活動的平臺不夠完善，學生的參與率低。三是學校建設學生實踐創新平臺的資金投入還不夠，缺乏課外實踐的場所和儀器設備。同時，指導教師的課外指導教育體系還不健全。要從學生和學校兩個方面著手提高學生的實踐創新能力。

二、機器人大賽在培養實踐創新型人才中的作用

機器人大賽作為高技術對抗賽，是多學科、多專業知識的綜合。同時，機器人大賽作為一種高科技創新活動，也是培養大學生實踐創新能力的良好平臺。

它是培養大學生理論和實踐相結合的良好平臺。設計、制作機器人就是理論知識和實踐的高度結合。

它可以培養大學生的創新能力和創新意識。學生參加機器人大賽的過程是學生針對實際情況不斷發現問題、分析問題、解決問題的過程。通過這個過程，學生的實踐能力和創新意識都得到了提高。

它可以培養學生的團隊合作能力與吃苦精神。設計制作一臺完整的機器人需要同學間的相互合作，通過機器人大賽可以提高學生的合作精神和合作能力。設計制作機器人需要占用大量的課余時間，關鍵時刻甚至要熬夜趕時間，這就培養了學生吃苦耐勞的精神。在當今很多學生是獨生子女的情況下，培養學生的合作能力和吃苦耐勞精神顯得尤為重要。

三、國內主要機器人大賽簡介

目前在全國高校間舉辦的機器人大賽有很多，就其影響和規模而言，主要有兩個大賽，即亞太大學生機器人大賽（ABU RoboCon）和中國機器人大賽暨RoBoCup公開賽。

1.亞太大學生機器人大賽（ABU RoboCon）簡介

“亞太大學生機器人大賽”是一項國際性的大學生機器人大賽。[3]在我國是由中央電視臺主辦、科技部高新技術發展及產業化司、國家863計劃機器人主題、中國自動化學會機器人競賽工作委員會協辦，并邀請國家“十五”863計劃機器人主題專家組及中國自動化學會機器人競賽委員會的專家成立了評審委員會。大賽以“讓思維沸騰起來，讓智慧行動起來”為宗旨，[4]以促進大學生的科技創新和機器人技術的發展為目的。該大賽先在國內進行選拔賽，冠軍隊則代表本國隊參加國際賽，大賽每年舉辦一次，在國內外有很大的影響力。

2.中國機器人大賽暨RoBoCup公開賽

“中國機器人大賽暨RoBoCup公開賽”[5]是由中國自動化學會舉辦的具有很大影響力、具有很高權威的機器人技術大賽。該大賽的技術設計范圍涉及電子信息、裝備制造、傳感與視覺、人工智能等前沿技術領域。比賽內容包括機器人基本技能比賽、機器人足球比賽、FLL機器人工程挑戰賽等。

江西理工大學充分利用兩個機器人大賽來培養學生的實踐創新能力，構建了大學生實踐創新能力培養平臺，架起了理論與實踐相結合的橋梁。

四、基于機器人大賽的實踐創新能力培養平臺的建設

要培養學生的實踐創新能力就必須有個良好的培養平臺。[6]江西理工大學以參加亞太大學生機器人大賽和中國機器人大賽為契機構建了大學生實踐創新能力的培養平臺：機器人實驗室。它是一個培養大學生實踐創新能力的實踐基地。

1.實踐創新能力培養平臺的構建

為優化學生的專業知識結構，使學生的實踐能力和創新能力有質的提高，2003年江西理工大學在廣泛調研的基礎上責成機電工程學院創建一個創新能力培養基地：機器人實驗室。其目的是以實驗室為載體，以參加機器人大賽為契機，實現在培養學生實踐能力和創新能力上新的突破。實驗基地按功能模塊化的方式進行組建，其功能模塊如圖1所示。創新培養基地是以開放性實驗室的方式進行管理，它是一個為學生和老師提供不同層次、不同專業的創新活動和科研活動平臺。

（1）以“機械創新平臺”為主體，為機械類學生提供實踐創新條件，使學生能從低年級就開始參與較簡單實踐活動，并隨著所學專業知識增長，其實踐創新活動的難度和知識含量也相應提高。通過這個平臺培養學生理論聯系實際的能力、設計能力和創新能力。

（2）以“電子設計平臺”為主體，主要為自動化控制和機械電子類專業的學生提供實踐創新條件。該平臺以低年級的電子設計基礎訓練為起點，通過設計各種應用控制電路、電子作品制作比賽來實現其實踐能力的提高。在學生有一定的基礎之后，學生可以進行更高層次的研究，如機器人的運動路徑控制算法編程、機器視覺導航算法等。這主要是高年級的本科生和研究生進行的內容。

（3）以“機器人實踐平臺”為主體，則是以前2個平臺為基礎進行綜合知識的運用。學生在具有一定的基礎之后依據機器人的功能和要求進行機器人的設計、制作，在機器人的設計過程中也按照從簡單到復雜的過程。機器人實踐創新基地不僅是培養本科生的良好平臺，同時也是為學科建設、教師科研、研究生教育提供實驗和實踐條件。

2.實踐創新能力培養平臺的課程體系

為了把培養平臺建設好，滿足各年級學生對電子電路、控制理論、機構設計等專業知識的理解和學習，創新培養平臺在教學方式上也有別于傳統的實驗課程教學，采取“感受式教學”。“感受式教學”是根據課程的具體情況分別采取理論教學和平臺教學。理論教學是以理論知識的教學為主，平臺教學則是以學生為主角，在老師的指導下學生自己理解、設計和驗證課程的主要知識點。其優點是可使學生感性地體驗到各機械機構的設計和組裝、各種控制電路、各種控制算法效果的驗證和比較等。通過這種方式可加深學生對相關專業知識的理解及應用。“感受式教學”所開設的主要課程如表1所示。

3.實行開放性實驗室管理模式，為學生的實踐創新活動提供最大的時間和空間

為更好地培養學生的實踐和創新能力，江西理工大學的實踐創新能力培養平臺實行開放性實驗室管理方式。開放性實驗室相比傳統法教學實驗的優勢有：

（1）為學生提供獨立操作、獨立設計和獨立思考的場所，可以培養學生的能動性、主動性和創造性，學生在實踐中發現并解決問題，形成自己的觀點和見解，這對培養學生的創新能力非常重要。

（2）為學生提供一個良好的學習平臺。開放性實驗室與正常教學的實驗室不同，學生隨時（包括假期）可以進入實驗室進行實踐活動，不受時間的限制。開放性實驗室是一個良好的實踐和研究場所。

（3）學生利用課外時間進行實踐創新時，很多作品都是一個小組共同完成的。在這過程中需要學生的共同合作，這有利于培養學生的分工與合作的團隊精神，也形成了學長帶學弟的良好風氣。同時開放性實驗室的管理模式需要學生主動參與實驗室的管理，逐漸培養了學生的主動意識，而團隊合作精神和主動意思的培養對學生以后的成長是非常重要的。

4.調動指導教師隊伍，積極參加科技創新活動和教學改革

要培養學生的實踐和創新能力，離不開教師的參與，為把培養平臺建設好，機電學院聘請技術扎實、知識豐富的教師為指導老師，同時為了教師隊伍的梯隊建設，還聘請參加工作不久的教師為指導老師，形成老教師帶新教師的良好風氣。

五、結束語

江西理工大學機器人實驗室是一個學生實踐能力和創新能力培養基地。培養基地以參加機器人大賽為契機，利用開放性實驗室管理的特點，采取“感受式教學”的教學模式，進行了創新實踐教學體系的探索與實踐，使學生的實驗教學從“示范性”、“驗證性”向“設計性”“綜合性”轉變，培養了學生的實踐能力、研究能力和解決問題的能力。在此基礎上，學生的創新能力明顯提高。經過多年的努力，培養平臺在培養大批學生的同時也鍛煉出一支實力扎實的教師團隊，組建了大學生科技創新指導小組。培養平臺對創新型實踐教學體系建設進行了有益的探索與研究，并取得了一定的成績。

參考文獻：

[1]張婕，張鐘彥.開放式實驗教學模式[J].實驗室研究與探索，2008，27（9）：136-137.

[2]任喜峰.創新人才培養的探索與實踐[J].中國高教研究，2007，（7）：79-80.

[3]肖愛平，田野，等.以競賽的形式培養大學生自主創新和工程實踐的能力[J].中國林業教育，2009，27（6）：86-87.

[4]王立權.機器人創新設計與制作[M].北京：清華大學出版社，2007.

[5]張苓.足球機器人功能系統實驗平臺的構建[J].實驗室研究與探索，2009，28（3）：35-38.

[6]楊晉，王小榮，劉瀟瀟，等.工科院校工程實踐教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2008，25（7）：20-22.

（責任編輯：王祝萍）