基于機器人競賽的應用型人才培養初探

楊艷艷

摘 要：隨著科技的發展和進步，以機器人為代表的自動化技術在工業領域和生活領域都有著廣泛的應用。從機器人的發展來看，機器人技術屬于一種跨學科、跨專業的綜合性內容，因此，機器人技術可以作為一種重要的教學方式，用于學生綜合應用能力的培養。尤其是目前社會對于技能型人才和創新型人才的需求越來越大，通過機器人競賽的方式，可以培養學生的創新能力、團隊合作能力、計算機技術運用等綜合技能。本文主要探討如何通過機器人競賽培養應用型人才。

關鍵詞：機器人競賽 ?應用型人才 ?培養

當今時代，機器人在人們的生產和生活領域都有著出色的表現。尤其是工業生產領域，機器人的使用實現了生產自動化，生產效率以及標準化得到進一步的提升。機器人的使用也大幅度提升了對應用型人才的需求，要求人才具有多方面的綜合型素質。機器人競賽出現于20世紀90年代，現如今已經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，學生在參與機器人競賽的同時，興趣、創新思維能力、團隊協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，培養應用型人才有著一定的可行性。本文主要探討筆者學校借助機器人競賽，培養應用型人才的做法和經驗。

一、建設創新實踐和學習平臺

機器人競賽主要體現在科技和創新上。為了更好地開展機器人競賽活動，為學生提供實踐場所和學習平臺，學校進行了如下的建設。

1.建設機器人實驗室平臺

借助筆者學校的機器人實驗室，將機器人競賽作為一種有效的切入點，開展機器人的創新實踐活動。首先，學校開設機器人相關的課程，包括理論課程和實踐課程，組織學生學習機器人的相關知識。其次，開展機器人的研究活動。將學術劃分為興趣小組，組織學生設計機器人，并以機器人競賽的方式促進機器人教學活動和研究活動的開展。這種教學方式，對于應用型人才的培養有著很好的促進作用。在機器人競賽項目方面，通過調研和走訪，學校一致認為，需要遵循由淺入深的原則，先選擇入門的內容，隨后不斷擴大技術難度，增加比賽的趣味性，借助媒體或者觀眾提升競賽的關注度。

2.建設機器人實驗的學生平臺

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

二、采取四級創新實踐的人才培養體系

在應用型人才培養方面，采取四級的人才培養體系，分階段、有計劃地培養人才。筆者學校建設的四級人才培養體系如下。

1.低年級學生以興趣培養為主

對于低年級學生或者首次接觸機器人競賽的學生，開展機器人相關課程的教學，主要目的是讓學生對機器人和機器人競賽有個全面的了解和認識，逐漸培養學生對機器人知識的興趣。課程設置方面，可以從機器人的歷史出發，講述機器人的基礎知識、機器人競賽的開展情況、機器人競賽項目等，學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，讓學生進行一些簡單且具有趣味性的實驗活動。低年級學生主要以興趣培養為主，同時在教學中，選拔表現優秀的學生，讓其作為機器人競賽的種子選手。教學方面，可以讓低年級學生觀看高年級學生的機器人作品，讓學生觀看機器人設計和調試的過程，給予學生體驗的機會，讓學生對不同類型或者功能的機器人產生興趣，激發學生設計機器人的欲望。高年級的學生指導低年級學生，借助機器人配套設備，編寫一些簡單的語言程序，控制機器人，提升低年級學生對機器人操作的興趣。

2.初級學生以動手訓練為主

將參加訓練的初級學生劃分為小組，教師進行指導和示范，讓學生掌握一些初級的機械操作，例如，機械電氣、控制軟件、傳感器等基礎性內容。每個學習小組，動手參與到機器人模型的制作過程，通過初步的設計和制作，提升動手能力，同時講解機器人的結構、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。初級學生主要以簡單的實踐訓練為主，讓學生鞏固相關的理論知識，同時鍛煉學生的合作能力、表達能力以及實踐能力。

3.高年級學生進行系統性訓練

學生經過低年級和初級階段的培養，掌握機器人的一些基礎知識和技能，可以說許多學生都已經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，讓學生開展機器人競賽活動。學生在此階段，可以通過網絡或者圖書館，收集一些資料和知識，也可以通過請教教師的方式，確定機器人競賽設計作品的思路，然后開展機器人設計。

4.綜合創新設計

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

三、機器人競賽應用型人才的培養方法

1.競賽隊員選拔方法

通過對筆者學校機器人競賽隊員選拔方法的總結，筆者得出如下的經驗：由于機器人比賽涉及的內容比較廣泛，需要多專業的融合。因此，從各專業選擇有特長的學生，將他們整合起來，進行綜合選拔。具體的做法如下：首先，學生一年級時，根據學生的學習課程中的表現、社團中的表現以及輔導員推薦等，確定人才選拔的大致范圍，采取跟蹤觀察的方式，觀察至少一學期;其次，“學長制”的人才培養和考察方式，指導教師對社團人員通過設計相關任務，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，如果表現不佳，同樣可能被淘汰。

2.因材施教，分類培養

機器人課程教學活動，需要以學生為主體，尊重學生的主體地位。教師在培養學生時，需要尊重學生的興趣、愛好、特長等，采取分類培養和因材施教的方式，對學生展開培訓。教師可以采取分組的方式，也就是以學生的興趣愛好、專業特長等為依據，進行分組劃分，例如，將學生劃分為硬件組、軟件組、機械組、方案組、情報組等。開展分組的目的在于區別專業，同時考慮到學生的水平差異，這樣可以按照專業將學生劃分到不同小組，適合學生發揮自己的特長。為了提升教學質量，教師要求學生每周提交一篇學習體會以及下周的計劃安排，以此了解學生的學習情況，更好地因材施教。采取多元化人才培養的方式，以學生分組為基礎，針對不同類型的學生，采取不同的人才培養方式。例如，對于那些基礎差的學生，可以注重基礎問題的學習，讓學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生的知識水平和能力。對于那些基礎好的學生，可以讓他們去自主研究，自主發現、分析和解決問題，進而提升自我。

四、應用型人才培養情況

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

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（作者單位：邢臺技師學院）