基于機(jī)器人校賽平臺(tái)構(gòu)筑工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的探索與實(shí)踐

黃芳勝 董二寶 倪向貴 張世武 吳恒安

摘 要：機(jī)器人是典型的機(jī)械、材料、電子、控制、信息、計(jì)算機(jī)、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(shí)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(jī)器人大賽平臺(tái)而構(gòu)建的工程創(chuàng)新實(shí)踐教育為例，針對(duì)高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的熱點(diǎn)，將RoboGame機(jī)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(shí)踐探索，驗(yàn)證了這種以校內(nèi)機(jī)器人大賽為平臺(tái)的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對(duì)提高大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力具有良好效果，提出了貼合實(shí)際的、可復(fù)制的機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)模式，對(duì)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(jī)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(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2020-06-15 文章編號(hào)：1674-120X（2020）32-0125-02

一、引言

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，創(chuàng)新人才是社會(huì)發(fā)展的源動(dòng)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(shí)踐創(chuàng)新能力已成為高等院校教育教學(xué)目標(biāo)的重要組成。因此，構(gòu)建大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，推進(jìn)學(xué)生實(shí)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(jī)器人大賽與工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合，驗(yàn)證了這種以校內(nèi)機(jī)器人大賽為平臺(tái)的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育對(duì)提高大學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)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(shí)踐探索，探究以校內(nèi)機(jī)器人大賽為平臺(tái)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(jī)器人工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)施方案

（一）構(gòu)筑基于RoboGame機(jī)器人大賽平臺(tái)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)

RoboGame機(jī)器人大賽以校內(nèi)機(jī)器人大賽為主線，如圖所示，包括了主題征集、基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)與機(jī)器人講座、機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作、暑期公選課，RoboGame預(yù)賽與彩排、決賽等一系列活動(dòng)。學(xué)生在參與機(jī)器人比賽的同時(shí)，可選修“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”課程，并依據(jù)課堂表現(xiàn)、方案計(jì)劃書和制作過程的評(píng)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(shí)踐學(xué)分。

（二）建設(shè)系統(tǒng)化、開放式的機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，建設(shè)專門的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐基地，配置專職和兼職教師共同指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為全校學(xué)生開展機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)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(jī)床、精雕機(jī)、氣體保護(hù)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(jī)床等深受學(xué)生喜愛的現(xiàn)代加工技術(shù)項(xiàng)目，為學(xué)生設(shè)計(jì)與制作機(jī)器人提供了堅(jiān)實(shí)的支撐條件。

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

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

為進(jìn)一步完善多層次、系統(tǒng)化、全過程的工程創(chuàng)新實(shí)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(jī)器人俱樂部，以學(xué)生社團(tuán)形式來協(xié)助組織RoboGame校內(nèi)機(jī)器人大賽和組隊(duì)參加“中國高校智能機(jī)器人創(chuàng)意大賽”“全國大學(xué)生機(jī)器人大賽Robocon”“全國大學(xué)生機(jī)器人大賽RoboMaster”“全國大學(xué)生機(jī)器人大賽機(jī)器人創(chuàng)業(yè)賽”等工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽活動(dòng)，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(dòng)手實(shí)踐能力、組織協(xié)調(diào)能力、溝通表達(dá)能力等。

將工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與校內(nèi)學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)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(qiáng)了其活動(dòng)組織能力，充分體現(xiàn)了堅(jiān)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(shí)踐意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神、拼搏精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力等方面均起到了良好效果。近年來學(xué)生機(jī)器人俱樂部成員在國內(nèi)外機(jī)器人大賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中斬獲多個(gè)重要獎(jiǎng)項(xiàng)。

（四）通過“理論—設(shè)計(jì)—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(jī)器人大賽與《機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作》課程教學(xué)、機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)和技能培訓(xùn)、機(jī)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(shí)教學(xué)，工程實(shí)踐能力訓(xùn)練，商業(yè)知識(shí)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(shí)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(jī)器人大賽，占比12%～16%，覆蓋工程學(xué)院、信息學(xué)院、計(jì)算機(jī)學(xué)院、少年班學(xué)院、物理學(xué)院、管理學(xué)院等多個(gè)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(jī)器人大賽已成為許多本科生留學(xué)深造申請(qǐng)中的重要加分經(jīng)歷。另據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，參加過RoboGame機(jī)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(xiàng)目特色與應(yīng)用效果

（一）該實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

（1）依托工程科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)省級(jí)示范中心，建設(shè)專門的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐基地，建成系統(tǒng)的、先進(jìn)的、開放式機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，配置專職和兼職教師共同指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)筑了“理論—設(shè)計(jì)—制作—比賽—展演—?jiǎng)?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(jī)器人大賽與“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”等課程教學(xué)及國內(nèi)外機(jī)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(jī)器人技術(shù)課程學(xué)習(xí)和多層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，將RoboGame機(jī)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(dòng)。

（3）創(chuàng)立學(xué)生機(jī)器人俱樂部，將工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)相結(jié)合，使RoboGame機(jī)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(dòng)，極大地提升了大學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和綜合創(chuàng)新實(shí)踐意識(shí)，幫助學(xué)生斬獲多項(xiàng)競賽獎(jiǎng)，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(shí)踐，RoboGame機(jī)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(jì)算機(jī)等工科專業(yè)的學(xué)生提供了綜合創(chuàng)新舞臺(tái)，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(tái)，成為備受全校學(xué)生喜愛的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

（二）該實(shí)踐項(xiàng)目應(yīng)用效果

RoboGame機(jī)器人大賽為學(xué)生提供了多學(xué)科實(shí)踐的機(jī)會(huì)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、工程圖繪制、外形造型設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、裝配作業(yè)、電子線路設(shè)計(jì)與制作、電路調(diào)試、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、計(jì)算機(jī)控制、軟件編程等，甚至到市場或電商平臺(tái)去采購元器件、索要正規(guī)發(fā)票到財(cái)務(wù)處報(bào)銷也是一種很好的實(shí)踐鍛煉。比賽的勝負(fù)只在一瞬間，但是理論與實(shí)踐相統(tǒng)一的精神將使學(xué)生受益終生。通過實(shí)踐和訓(xùn)練，學(xué)生不僅能加深對(duì)理論的理解和對(duì)實(shí)踐對(duì)象的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)踐中增強(qiáng)情感體驗(yàn)，磨煉意志，提高承受挫折的能力，培養(yǎng)百折不撓的進(jìn)取精神，而且也鍛煉了綜合運(yùn)用知識(shí)分析和解決問題的能力。因此，RoboGame機(jī)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(xiàng)全校性的科技創(chuàng)新品牌活動(dòng)，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(jì)，參加過RoboGame機(jī)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(jī)器人大賽的基礎(chǔ)培養(yǎng)，學(xué)生參加國內(nèi)外機(jī)器人大賽等工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽并斬獲多個(gè)重要獎(jiǎng)項(xiàng)。

四、結(jié)語

歷經(jīng)近二十年的探索實(shí)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(jī)器人大賽、校內(nèi)學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)、工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程等相結(jié)合，在激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)、探索、創(chuàng)新的熱情，培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神等方面取得了良好效果，驗(yàn)證了以校內(nèi)機(jī)器人大賽為平臺(tái)的工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)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(shí)踐教育也為更多高校提供了貼合實(shí)際的、可復(fù)制的機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)模式，對(duì)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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