基于機器人競賽的應(yīng)用型人才培養(yǎng)初探

楊艷艷

摘 要：隨著科技的發(fā)展和進步，以機器人為代表的自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域和生活領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。從機器人的發(fā)展來看，機器人技術(shù)屬于一種跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合性內(nèi)容，因此，機器人技術(shù)可以作為一種重要的教學(xué)方式，用于學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)。尤其是目前社會對于技能型人才和創(chuàng)新型人才的需求越來越大，通過機器人競賽的方式，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團隊合作能力、計算機技術(shù)運用等綜合技能。本文主要探討如何通過機器人競賽培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：機器人競賽 ?應(yīng)用型人才 ?培養(yǎng)

當(dāng)今時代，機器人在人們的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域都有著出色的表現(xiàn)。尤其是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，機器人的使用實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，生產(chǎn)效率以及標(biāo)準(zhǔn)化得到進一步的提升。機器人的使用也大幅度提升了對應(yīng)用型人才的需求，要求人才具有多方面的綜合型素質(zhì)。機器人競賽出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代，現(xiàn)如今已經(jīng)成為十分流行的競賽形式，該競賽集合了比賽、娛樂、科技為一身，學(xué)生在參與機器人競賽的同時，興趣、創(chuàng)新思維能力、團隊協(xié)作能力等各方面能力都得到很好的提升。因此，借助機器人競賽，培養(yǎng)應(yīng)用型人才有著一定的可行性。本文主要探討筆者學(xué)校借助機器人競賽，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的做法和經(jīng)驗。

一、建設(shè)創(chuàng)新實踐和學(xué)習(xí)平臺

機器人競賽主要體現(xiàn)在科技和創(chuàng)新上。為了更好地開展機器人競賽活動，為學(xué)生提供實踐場所和學(xué)習(xí)平臺，學(xué)校進行了如下的建設(shè)。

1.建設(shè)機器人實驗室平臺

借助筆者學(xué)校的機器人實驗室，將機器人競賽作為一種有效的切入點，開展機器人的創(chuàng)新實踐活動。首先，學(xué)校開設(shè)機器人相關(guān)的課程，包括理論課程和實踐課程，組織學(xué)生學(xué)習(xí)機器人的相關(guān)知識。其次，開展機器人的研究活動。將學(xué)術(shù)劃分為興趣小組，組織學(xué)生設(shè)計機器人，并以機器人競賽的方式促進機器人教學(xué)活動和研究活動的開展。這種教學(xué)方式，對于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有著很好的促進作用。在機器人競賽項目方面，通過調(diào)研和走訪，學(xué)校一致認(rèn)為，需要遵循由淺入深的原則，先選擇入門的內(nèi)容，隨后不斷擴大技術(shù)難度，增加比賽的趣味性，借助媒體或者觀眾提升競賽的關(guān)注度。

2.建設(shè)機器人實驗的學(xué)生平臺

現(xiàn)階段，各階段教育都開始重視學(xué)生的主體性，機器人實驗活動同樣需要發(fā)揮學(xué)生的主體性。教師在教學(xué)過程中，注重引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生發(fā)揮自身的主動性。例如，引導(dǎo)學(xué)生建設(shè)機器人實驗互動的學(xué)生平臺，組建機器人社團。通過學(xué)生平臺的建設(shè)，將對機器人技術(shù)感興趣的學(xué)生組織起來，方便學(xué)生進行相關(guān)知識的交流，實現(xiàn)學(xué)生的共同發(fā)展和進步。而且各學(xué)校社團之間可以建立合作關(guān)系，互相交流和探討技術(shù)。

二、采取四級創(chuàng)新實踐的人才培養(yǎng)體系

在應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面，采取四級的人才培養(yǎng)體系，分階段、有計劃地培養(yǎng)人才。筆者學(xué)校建設(shè)的四級人才培養(yǎng)體系如下。

1.低年級學(xué)生以興趣培養(yǎng)為主

對于低年級學(xué)生或者首次接觸機器人競賽的學(xué)生，開展機器人相關(guān)課程的教學(xué)，主要目的是讓學(xué)生對機器人和機器人競賽有個全面的了解和認(rèn)識，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對機器人知識的興趣。課程設(shè)置方面，可以從機器人的歷史出發(fā)，講述機器人的基礎(chǔ)知識、機器人競賽的開展情況、機器人競賽項目等，學(xué)生對機器人競賽有一定了解之后，開展機器人競賽需要的一些知識和能力教學(xué)，讓學(xué)生進行一些簡單且具有趣味性的實驗活動。低年級學(xué)生主要以興趣培養(yǎng)為主，同時在教學(xué)中，選拔表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，讓其作為機器人競賽的種子選手。教學(xué)方面，可以讓低年級學(xué)生觀看高年級學(xué)生的機器人作品，讓學(xué)生觀看機器人設(shè)計和調(diào)試的過程，給予學(xué)生體驗的機會，讓學(xué)生對不同類型或者功能的機器人產(chǎn)生興趣，激發(fā)學(xué)生設(shè)計機器人的欲望。高年級的學(xué)生指導(dǎo)低年級學(xué)生，借助機器人配套設(shè)備，編寫一些簡單的語言程序，控制機器人，提升低年級學(xué)生對機器人操作的興趣。

2.初級學(xué)生以動手訓(xùn)練為主

將參加訓(xùn)練的初級學(xué)生劃分為小組，教師進行指導(dǎo)和示范，讓學(xué)生掌握一些初級的機械操作，例如，機械電氣、控制軟件、傳感器等基礎(chǔ)性內(nèi)容。每個學(xué)習(xí)小組，動手參與到機器人模型的制作過程，通過初步的設(shè)計和制作，提升動手能力，同時講解機器人的結(jié)構(gòu)、傳感器、控制軟件、電氣等零部件的特點以及機器人模型的工作原理。初級學(xué)生主要以簡單的實踐訓(xùn)練為主，讓學(xué)生鞏固相關(guān)的理論知識，同時鍛煉學(xué)生的合作能力、表達能力以及實踐能力。

3.高年級學(xué)生進行系統(tǒng)性訓(xùn)練

學(xué)生經(jīng)過低年級和初級階段的培養(yǎng)，掌握機器人的一些基礎(chǔ)知識和技能，可以說許多學(xué)生都已經(jīng)有了機器人競賽的能力和水平。教師可以采取自由競賽的方式，讓學(xué)生開展機器人競賽活動。學(xué)生在此階段，可以通過網(wǎng)絡(luò)或者圖書館，收集一些資料和知識，也可以通過請教教師的方式，確定機器人競賽設(shè)計作品的思路，然后開展機器人設(shè)計。

4.綜合創(chuàng)新設(shè)計

那些參加過機器人競賽的學(xué)生，有過比賽的經(jīng)歷，自己對于機器人的知識有著更為全面和深刻的理解。對于這些學(xué)生，可以為其提供開放性的平臺，尊重這些學(xué)生的主體性，讓學(xué)生開展機器人的創(chuàng)新設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，探究不同領(lǐng)域的機器人產(chǎn)品設(shè)計。機器人競賽本身就是一種科技和創(chuàng)新的融合，機器人設(shè)計的目的，更多地在于其實用性，可以更好地滿足工業(yè)領(lǐng)域或者生活領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，筆者學(xué)校將綜合創(chuàng)新設(shè)計作為機器人競賽人才培養(yǎng)的最終階段，集中學(xué)生進行機器人課題的創(chuàng)新，讓學(xué)生選擇感興趣的內(nèi)容，開展機器人設(shè)計。

三、機器人競賽應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方法

1.競賽隊員選拔方法

通過對筆者學(xué)校機器人競賽隊員選拔方法的總結(jié)，筆者得出如下的經(jīng)驗：由于機器人比賽涉及的內(nèi)容比較廣泛，需要多專業(yè)的融合。因此，從各專業(yè)選擇有特長的學(xué)生，將他們整合起來，進行綜合選拔。具體的做法如下：首先，學(xué)生一年級時，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)課程中的表現(xiàn)、社團中的表現(xiàn)以及輔導(dǎo)員推薦等，確定人才選拔的大致范圍，采取跟蹤觀察的方式，觀察至少一學(xué)期;其次，“學(xué)長制”的人才培養(yǎng)和考察方式，指導(dǎo)教師對社團人員通過設(shè)計相關(guān)任務(wù)，進行綜合性評價;再次，通過答辯考核的方式，初步確定參賽人員名單。最后，最終名單，需要在比賽前兩周確定，也就是說即便通過初選，如果表現(xiàn)不佳，同樣可能被淘汰。

2.因材施教，分類培養(yǎng)

機器人課程教學(xué)活動，需要以學(xué)生為主體，尊重學(xué)生的主體地位。教師在培養(yǎng)學(xué)生時，需要尊重學(xué)生的興趣、愛好、特長等，采取分類培養(yǎng)和因材施教的方式，對學(xué)生展開培訓(xùn)。教師可以采取分組的方式，也就是以學(xué)生的興趣愛好、專業(yè)特長等為依據(jù)，進行分組劃分，例如，將學(xué)生劃分為硬件組、軟件組、機械組、方案組、情報組等。開展分組的目的在于區(qū)別專業(yè)，同時考慮到學(xué)生的水平差異，這樣可以按照專業(yè)將學(xué)生劃分到不同小組，適合學(xué)生發(fā)揮自己的特長。為了提升教學(xué)質(zhì)量，教師要求學(xué)生每周提交一篇學(xué)習(xí)體會以及下周的計劃安排，以此了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更好地因材施教。采取多元化人才培養(yǎng)的方式，以學(xué)生分組為基礎(chǔ)，針對不同類型的學(xué)生，采取不同的人才培養(yǎng)方式。例如，對于那些基礎(chǔ)差的學(xué)生，可以注重基礎(chǔ)問題的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更多地帶著疑問去尋找答案，不斷提出和解決問題中提升學(xué)生的知識水平和能力。對于那些基礎(chǔ)好的學(xué)生，可以讓他們?nèi)プ灾餮芯浚灾靼l(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，進而提升自我。

四、應(yīng)用型人才培養(yǎng)情況

通過機器人競賽的方式，筆者學(xué)校積極探索應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，在不斷的實踐中，取得了很好的成績。主要體現(xiàn)在以下方面。首先，教學(xué)改革方面。在此教學(xué)模式下，筆者學(xué)校積極推動教學(xué)方法的改革，申報、承擔(dān)并參與了多個教學(xué)改革項目以及競賽項目，例如，數(shù)學(xué)建模大賽和電子設(shè)計大賽等。其次，學(xué)生創(chuàng)新能力方面。經(jīng)過教學(xué)實踐，培養(yǎng)了許多的應(yīng)用型人才，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到極大的提升，同時也為人才培養(yǎng)積累了寶貴的經(jīng)驗。最后，實驗室建設(shè)方面。為了更好地滿足學(xué)生創(chuàng)新實踐的要求，建設(shè)創(chuàng)新實驗室和開放實驗室，為人才創(chuàng)新提供實踐場所。可以說，通過機器人競賽的方式，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了很好的教學(xué)思路，有助于學(xué)生綜合能力的提升。

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（作者單位：邢臺技師學(xué)院）