劉 峰魏 明 馬愛民

（1.南通大學交通學院，江蘇 南通 226019；2.南通大學體育科學學院，江蘇 南通 226019）

0 引言

黨的十八大提出實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，并強調科技創(chuàng)新是提高社會生產力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置，通過科技創(chuàng)新推動改革。高校是科技創(chuàng)新的主陣地，大學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為各高校教育教學的主要抓手。

機器人活動是典型的機電一體化技術，囊括了機械、電子、計算機、自動控制、傳感器、通信、人工智能等學科的尖端技術，是一門跨專業(yè)、多學科交叉且高度綜合的新興事物。它具有創(chuàng)造性、趣味性、觀賞性和對抗性等特點，是在學生具備基礎能力的前提下，綜合運用多學科知識，給學生廣闊的發(fā)揮空間，提高學生的創(chuàng)新能力。機器人研究正處于不斷完善、不斷出新、不斷深入的動態(tài)研究之中，這些未知領域也恰恰是大學生們的興趣點所在。

筆者于2008年開始管理、指導學校機器人實踐創(chuàng)新團隊，從08年開始，連續(xù)7年參加了中國機器人大賽暨RoboCup公開賽。該項賽事是中國最具影響力、最權威的機器人技術大賽、學術大會和博覽盛會。7年來，我校代表隊一共獲得冠軍15項、亞軍12項、季軍7項。本文以實際指導與參賽的經驗，就我校新設的交通設備與控制工程專業(yè)大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)進行探討。

1 交通設備與控制工程專業(yè)情況

交通設備與控制工程專業(yè)為工科學科特設專業(yè)，主要培養(yǎng)適應國家交通運輸設備現代化、智能交通工程建設的需要，具備交通設備、信息及控制工程方面專業(yè)知識與應用能力，能從事交通領域設備研發(fā)、設計、制造、智能交通系統(tǒng)集成、維護、運行管理的應用性高級工程技術人才。目前全國僅有10所左右的高校開設了此專業(yè)。我校交通設備與控制工程專業(yè)于2011年開始招生，目前有在校生191人。作為工科專業(yè)，學院十分重視學生創(chuàng)新能力、動手實踐能力的培養(yǎng)，并將機器人活動作為抓手，促進學生素質全面提升。

2 機器人活動培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的優(yōu)勢

2.1 機器人活動營造良好的校園科技創(chuàng)新氛圍

機器人活動豐富了同學們的課余文化生活，培養(yǎng)了同學們科技創(chuàng)新的濃厚興趣，它作為一種參與面極廣的大學生課外科技創(chuàng)新活動，能讓同學們將平時所學的課本理論知識應用于實踐活動，同時又擴大了知識面。特別是校團委每年一度的大學生科技節(jié)開幕式上的展演，把每年參加全國賽、省賽的獲獎作品予以宣傳展示，邀請相關指導教師開展機器人制作系列講座，邀請獲獎學生代表分享參賽心得等，營造良好的校園科技學術氛圍，使得機器人活動被廣大同學所了解、喜愛。

2.2 機器人活動激發(fā)學生的學習興趣

在對交通設備與控制工程專業(yè)學生專業(yè)學習情況的調研中發(fā)現，學生對于自己所學的專業(yè)認識迷茫，方向不清楚，自然學習的興趣不濃、動力不足。對于開設的很多專業(yè)課程，他們并不清楚課程的重要性，更談不上靈活運用。有些十分重要的課程同學們感覺比較枯燥無味，難以理解，無的放矢。課堂教學和固定模式的試驗并不能激發(fā)他們的學習興趣，教學效果也不是很好。機器人團隊的學生普遍反映，通過機器人活動，他們不僅鞏固了學習過的課程，而且能將所學的課程與實際運用相結合，有助于他們理解知識點、掌握知識點。同時還具備了圍繞具體的制作項目，搜集資料、自學新知識的技能。

2.3 機器人活動的各項賽事有完整的比賽規(guī)則

中國機器人大賽暨RoboCup公開賽已成功舉辦了15屆，比賽規(guī)則完備，自始至終均保持著公平、公正的競賽原則，除個別項目是通過評委打分來評判成績之外，絕大多數項目是通過計時、計分等方式公正客觀的來分出勝負，對于結果令人信服。在這樣一個公平公正的全國大賽的競技場上，參賽學生不受任何不良因素的干擾，不存在任何找關系、開后門等社會不良風氣，只需關注自身機器人的穩(wěn)定性，展現自己的設計成果和創(chuàng)新做法。

3 機器人活動促進學生多方面能力的提高

3.1 機器人活動提高學生的工程實踐能力

每個機器人都是一個復雜的機電產品，它既是設計出來的，更是制造出來的，好的設計不見得就是好的產品，一個好的產品既依賴于好的設計、制造，也依賴于好的項目管理、質量控制等，這一切都依賴于對于過程的實踐，它需要經驗的積累，時間的考驗。[1]同學們在機器人作品的設計制作過程中，通過反復觀察、實踐、總結來掌握核心技術、解決棘手問題，為解決工程實際問題打下基礎。

在2013年的比賽中，我們進入決賽的一臺旅游機器人在賽前適應場地的時候出現了問題，整臺車處于不工作的狀態(tài)，經過隊員反復檢測，發(fā)現主控板被燒掉，更換主控板需要把整臺車全部拆掉，此時距離決賽開始還有20分鐘，除了要將另外一臺車上的主控板拆下?lián)Q掉燒壞的主控板之外，還要留有時間適應場地。同學們齊心協(xié)力，拆車的拆車，焊接的焊接，編程的編程，緊張的15分鐘之后，整車裝備完畢，開始調試，最終我們獲得冠軍，同學們欣喜若狂。這與同學們在日常實際訓練時，主動將所學課程知識融會貫通，綜合運用，具備了一定的工程意識和工程實踐能力分不開。

3.2 機器人活動培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的精神

團隊協(xié)作精神是當今社會衡量大學生個人素質的重要因素，作為一個機器人活動小組成員，他們來自不同的年級、不同的專業(yè)，各自的特長也不盡相同，有的擅長硬件制作，有的擅長軟件編程，在日常的訓練比賽中，難免會出現意見不統(tǒng)一，方法不一致的情況，這就更需要團隊的相互協(xié)作、各司其職。有時我們也會發(fā)現，出現問題之后，隊員間相互埋怨，缺乏理解、溝通，嚴重影響了機器人的創(chuàng)作進程。經過指導教師的勸解、調節(jié)，促使他們走到相互協(xié)作的軌道上來，讓同學們意識到只有團隊合作才能順利完成設計、制作、訓練、參賽的任務。

3.3 機器人活動培養(yǎng)學生全面發(fā)展的個人品質

機器人活動綜合了多學科的知識，在選題、策略分析、制作方案、設計加工、軟硬件設計以及穩(wěn)定性方面的工作量很大。同學們圍繞核心主題各抒己見的時候，促進了自己的語言表達能力的提高。

在前期驗證、中期制作、后期調試等過程中，促進了同學們思考問題、分析問題和解決問題的能力提高。

機器人調試時一個不斷完善、追求完美的過程，它與普通的課程設計不同，需要實踐的檢驗。所以同學們在運行調試過程中，通過反復多次的檢測、修改，努力提高機器人的性能，潛移默化地培養(yǎng)了同學們對待工作追求完美、精益求精的品質。

機器人活動作為一項實踐性很強的活動，對于學生的動手能力要求很高，在制作調試的過程中，一些純手工的活兒給同學們帶來了極大的挑戰(zhàn)。不論男生女生，熟練使用鋸子、手電鉆、烙鐵、鉗子等工具都是必須的，這對大多數獨生子女都是一個難得的生活體驗。在此過程中，加班加點也并不稀奇，熬夜通宵更是家常便飯。調試累了，趁給機器人充電的時候，抓緊時間休息一會兒。在比賽過程中，為了了解競爭對手的機器人，同學們不停地觀摩、拍攝、討論，甚至通宵改進策略。整個過程無形中培養(yǎng)了學生不畏艱難、吃苦耐勞的優(yōu)秀品質。

4 基于機器人活動的學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法實施

4.1 創(chuàng)建專門的機器人創(chuàng)新實驗室

高校想要在科技竟賽中取得好成績，就必須注重人才梯隊的培養(yǎng)。而依托開放性實驗室不失為一種行之有效的方法[2]。目前，由于學校學生人數較多，大部分學校的實驗室都在安排正常的實驗教學，有的甚至從早安排到晚，無法滿足學有余力的同學開展各類科技創(chuàng)新活動。為此，學院專門為機器人活動創(chuàng)建了創(chuàng)新實驗室，該實驗室不承擔普通實驗教學，全天候為機器人團隊成員開放。實驗室既是創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)及選拔的基地，同時也為指導教師與學生之間的溝通提供了穩(wěn)定的場所和條件。

我們將實驗室劃分為制作區(qū)、訓練區(qū)和展示區(qū)。在制作區(qū)和訓練區(qū)內，同學們可以放開手腳、充分發(fā)揮自身和團隊的聰明才智，緊密圍繞中心任務動手實踐。展示區(qū)就是機器人創(chuàng)新團隊的成長足跡，我們將同學們自己設計研發(fā)的機器人作品和歷年比賽的獎狀、獎杯、照片等按照時間順序進行擺放展示，記錄整個團隊成長的點滴。我們還將實驗室作為新生入學教育的陣地，盡早在他們心中點燃科技創(chuàng)新的火種。

4.2 組建機器人實踐創(chuàng)新團隊

在組建機器人實踐創(chuàng)新團隊的時候，我們實行“大手拉小手、左手拉右手”的管理模式，也就是整個團隊的梯隊式培養(yǎng)。高年級的老隊員在知識儲備、動手能力、比賽經驗等方面有一定的積累，低年級的同學加入后，由老隊員對他們進行相關內容的培訓和指導，分享自己在機器人活動過程中所積累的豐富經驗。即使今后老隊員們面臨著實習、就業(yè)、升學等問題，也不會影響整個團隊的繼續(xù)發(fā)展。此外我們還根據每個隊員的特長進行合理組隊，盡量做到每個隊中都有一名有經驗的高年級隊員，并擔任組長，帶領小隊員們進行理論學習、技術攻關、參加比賽。

4.3 充分給予學生發(fā)揮的空間

學生的創(chuàng)造力是無窮無盡的，在機器人的設計制作或優(yōu)化改進的過程中，指導教師給予學生充分的信任，放開手腳讓同學們自行設計、改進。指導教師僅在方案制定、測試調試、策略運用上給予指導和幫助，出現問題時鼓勵學生堅持克服、樹立自信，鼓勵學生永不放棄、重整方案。使學生在機器人活動中真正成為一名設計者、而不僅僅是一名操作者。

4.4 教師的指導要把握好

總的來說，教師的指導原則是“到位不越位”，做好學生的參謀，審核設計的方案，督促制作的過程，協(xié)調團隊的管理。教師應當常去創(chuàng)新實驗室，抓住重點環(huán)節(jié)，給予具體建議。由于學生在實際工程設計經驗等方面不足，有的學生甚至還不會繪圖。在這種情況下，指導教師應把機器人關鍵零部件的制作和結構設計放在首位，把好重點關，使重點零部件和結構可靠、穩(wěn)定、實用。指導教師還要和學生分享自己豐富的經驗，盡量爭取時間，少走彎路，提高效率。此外，指導教師還要深入研讀比賽規(guī)則，根據實際情況選擇機器人的制作、策略等，這個過程要給予足夠的重視。

5 總結

機器人活動有效的激發(fā)了學生參與科技創(chuàng)新活動的熱情，有利于學生將理論與實踐相結合，促進學生實際分析問題、解決問題能力的提升，是大學生創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)的很好的切入點，為全面提升我校交通設備與控制工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的空間提供了很好載體和平臺。

［1］張東泉,等.以機器人大賽為載體 構建大學生科技創(chuàng)新訓練體系[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育.2011,2(4).

［2］湯兆平.依托實驗室加強大學生科技競賽人才的培養(yǎng)[J].華東交通大學學報,2007(24).

［3］張云洲,等.基于機器人競賽的大學生創(chuàng)新素質培養(yǎng)與實踐[J].電氣電子教學學報,2007,2,29(1).

［4］胡發(fā)煥,等.以機器人大賽為契機探索大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[J].中國電力教育,2013(28).