汪幫富 王軍 朱其新

【摘要】學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新教育改革的目標(biāo)，機器人學(xué)因其知識涵蓋的廣闊性和實踐創(chuàng)新的多樣性成為培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的首選平臺。本文圍繞機器人創(chuàng)新教育的團隊建設(shè)，結(jié)合筆者自身的實踐經(jīng)驗，闡述了機器人教育團隊建設(shè)的重要性以及教師和學(xué)生團隊建設(shè)的方法。實踐結(jié)果對教學(xué)改革具有積極的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】機器人 創(chuàng)新教育 團隊建設(shè)

【Abstract】Training students' practical innovation ability is the goal of innovation education reform. Robotics has become the preferred platform for cultivating students' practical innovation ability because of its broad range of knowledge and diversity of practical innovation. Focus on the team building of robot innovative education， combined with the practical experience of the author， this paper expounds the importance of team building and the construction method of teachers and students team. The practice result has the positive significance to the teaching reform.

【Key words】 robot； innovative education； team building

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0247-02

引言

近年來，隨著國家對工程創(chuàng)新教育的提倡和引導(dǎo)，許多高校都在著手創(chuàng)新教育教學(xué)改革實踐研究，提出了大量的改革方案，積累了許多經(jīng)驗知識[1，2]。為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐和團隊合作的能力，建立一個有效的創(chuàng)新實踐平臺是關(guān)系到人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。機器人學(xué)是自動化、電子學(xué)、計算機技術(shù)、人工智能和機械工程等多學(xué)科的交叉融合，代表了一個國家工業(yè)科技水平的最高體現(xiàn)，成為了各國高校和研究機構(gòu)在教育和研究時的重要選題之一。機器人教育是指以機器人為主要教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)工具而展開的教與學(xué)的活動，這些活動是在具體實踐的過程中逐步完成的[3]。以機器人教育為平臺建立工程創(chuàng)新教育實踐體系，已得到越來越多的關(guān)注，并成為了實踐教育教學(xué)改革的一個切入點[4-6]。筆者所在蘇州科技大學(xué)多年來一直致力于以機器人教育為驅(qū)動的創(chuàng)新教育改革，取得了一定的成效，本文重點圍繞機器人創(chuàng)新教育團隊建設(shè)，結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗，對團隊建設(shè)的重要性和方法進行了闡述。

1.機器人教育團隊建設(shè)的重要性

隨著現(xiàn)代學(xué)科的不斷分化和綜合，其交叉性和滲透性的特點日益突出，過去“單打獨斗”的生產(chǎn)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會的要求，對于一些復(fù)雜的問題，特別是大型工程，必須要有團隊的協(xié)作才能完成。組織行為學(xué)權(quán)威、美國圣迭戈大學(xué)的管理學(xué)教授斯蒂芬.羅賓斯于1994年首次提出“團隊”的概念：為了實現(xiàn)某一目標(biāo)而由相互協(xié)作的個體所組成的正式群體。教育創(chuàng)新團隊是指為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、實現(xiàn)學(xué)習(xí)及科研目標(biāo)而相互協(xié)作進行創(chuàng)新活動并產(chǎn)生一定價值成果的群體組織。通過團隊協(xié)作，成員之間互相學(xué)習(xí)，相互包容，且能夠?qū)W會尊重其他成員的個體差異性。團隊之間的協(xié)作能夠使整個團隊產(chǎn)生較強的凝聚力，團隊成員各行其職，然后進行有機地統(tǒng)一，能夠促使團隊發(fā)揮強大的力量，易于成員創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，也易于取得成功。

機器人作為一個多學(xué)科交叉融合的技術(shù)，不僅涉及到不同的專業(yè)知識而且種類繁多，個人或單一專業(yè)的學(xué)生無法勝任其研發(fā)工作，只有不同專業(yè)知識背景的學(xué)生組成團隊，分工協(xié)作才能順利完成任務(wù)。機器人教育涉及到教和學(xué)兩個層面，一方面，老師作為教學(xué)的主導(dǎo)，必須對機器人技術(shù)有全面的知識儲備，然而我國現(xiàn)有的學(xué)科體系決定了我們的師資往往有專業(yè)的偏向，雖然都從事機器人的教學(xué)研究，但有人偏重機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，有人偏重智能控制，也有人偏重運動學(xué)和動力學(xué)分析等，這些現(xiàn)狀決定了機器人教育教學(xué)時必須從師資上進行整合，形成團隊集體；另一方面，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，都有自己的專業(yè)方向，不可能對機器人涉及的所有知識進行學(xué)習(xí)，也是沒有必要的，但為了總體目標(biāo)的實現(xiàn)又不能使某一技術(shù)的人員缺乏，所以對學(xué)生進行團隊組合也是非常必要的，將不同專業(yè)背景和興趣愛好的學(xué)生組合在一起，形成知識互補和技能合作。

2.機器人教育的學(xué)生團隊建設(shè)

2.1團隊組建模式

高校學(xué)生按專業(yè)班級為單位的教學(xué)模式?jīng)Q定了學(xué)生團隊建設(shè)的層次性，一個機器人教育的學(xué)生團隊拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。團隊系統(tǒng)呈金字塔形，由基層團隊、中層團隊和組合團隊三部分組成。基層團隊主要是按學(xué)科專業(yè)班級組建，團隊成員一般來自一個專業(yè)或班級，有利于溝通交流，主要利用所學(xué)專業(yè)知識進行機器人相關(guān)功能部件的設(shè)計，每個團隊的人數(shù)應(yīng)該控制在4-5人，人員結(jié)構(gòu)最好是高低年級組合。團隊以自我學(xué)習(xí)訓(xùn)練為主，學(xué)習(xí)內(nèi)容也以基礎(chǔ)技能訓(xùn)練為主，借助學(xué)校的基礎(chǔ)實驗設(shè)施訓(xùn)練自身的專業(yè)實踐能力。基層團隊是儲備力量，所以團隊個數(shù)可以設(shè)置最多，這也是普及機器人教育的需要。中層團隊由基層團隊選拔組合而成，根據(jù)設(shè)計內(nèi)容不同分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩類團隊。每類團隊的個數(shù)應(yīng)根據(jù)學(xué)校資源的配置情況設(shè)置。中層團隊人員涉及到跨學(xué)科專業(yè)的組合，需有老師的介入指導(dǎo)，且必須制定實際的訓(xùn)練項目。組合團隊是在中層團隊的基礎(chǔ)上選拔組成，主要圍繞某一機器人方向組建成一個集體，團隊直接受團隊指導(dǎo)老師管理，由團隊老師安排任務(wù)并考核。

2.2 團隊人員選拔機制

由于受教育資源的限制，不可能所有學(xué)生都參與到機器人創(chuàng)新團隊教學(xué)中來。為了更好發(fā)揮學(xué)生的實踐能力，需對學(xué)生進行擇優(yōu)選拔。基礎(chǔ)團隊成員的選拔主要以興趣組合為主，學(xué)生根據(jù)自身的興趣特長自由組合團隊。中層團隊成員的選拔則需要采用考核或推薦的方式，如舉行班級或?qū)I(yè)內(nèi)部的設(shè)計大賽，將基礎(chǔ)團隊中表現(xiàn)突出的團隊或個人擇優(yōu)錄用進入中層團隊訓(xùn)練，另外，也可以接受基礎(chǔ)團隊之外的社團或協(xié)會的人員推薦，如電子愛好者協(xié)會、機械創(chuàng)新社團、機器人社團等，這些人員雖然不在學(xué)校機器人學(xué)生團隊建設(shè)的框架內(nèi)，但都有著對本專業(yè)學(xué)習(xí)的濃厚興趣和豐富的實踐經(jīng)驗，對團隊的建設(shè)有積極的推進作用。組合團隊人員的選拔則需要更嚴格的選拔條件，一般隊員都必須具有具體項目設(shè)計的實戰(zhàn)經(jīng)驗，比如參加過校級或市級的學(xué)科競賽，能迅速參與到具體的實踐項目中來。組合團隊是代表學(xué)校參加國家級甚至國際級學(xué)科競賽的主力軍，也是教師科研活動的得力助手，團隊成員直接受指導(dǎo)教師的培養(yǎng)，同時也肩負著指導(dǎo)和幫助低級團隊的任務(wù)。

3.機器人教育團隊建設(shè)實踐

筆者所在蘇州科技大學(xué)多年來一直致力于機器人創(chuàng)新教育團隊的建設(shè)，并取得了一定的成績。依托本校省級實驗教學(xué)與實踐教育中心-機械工程綜合訓(xùn)練中心，目前已形成了四個機器人團隊方向和一個機器人研究所，如圖2所示，四個機器人團隊方向主要由學(xué)生組成，老師負責(zé)指導(dǎo)，目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，對外參與各類大學(xué)生學(xué)科競賽；數(shù)字化智能研究所主要是老師團隊的科研基地，并負責(zé)管理下設(shè)的四個團隊方向。

學(xué)校除建設(shè)有一般基礎(chǔ)訓(xùn)練的實驗室以外還建立了專門的機器人訓(xùn)練實驗室，如機器人創(chuàng)新實驗室、慧魚機器人實驗室等。學(xué)校通過開設(shè)機器人選修課和開展機器人科普講座等方式激發(fā)學(xué)生的興趣，同時在相關(guān)專業(yè)開設(shè)有機器人導(dǎo)論等課程，便于學(xué)生進一步學(xué)習(xí)。對于在各類學(xué)科競賽中獲得名次的學(xué)生，學(xué)校不僅在評先評優(yōu)中重點考慮，而且可以計入學(xué)生的課外學(xué)分，以激勵學(xué)生的積極性。對于指導(dǎo)學(xué)生獲得競賽名次的老師，在年終考核和職稱評定的時候都將獲得學(xué)校的認可，給予優(yōu)先考慮，從而也提高了老師的積極性。

近年來，通過機器人團隊建設(shè)，我校學(xué)生在各級別機器人學(xué)科競賽中獲得獎杯7座，一、二、三等獎104項，獲得優(yōu)秀指導(dǎo)教師稱號的老師2人次。成績的取得為學(xué)校創(chuàng)新實踐教學(xué)改革提供了動力也指明方向。

結(jié)語

學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)今社會高級人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，是高校教學(xué)改革的方向。機器人作為集機、電、光、液、控制等于一體的智能自動化裝置，是工科學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效平臺，在機器人平臺上實施團隊建設(shè)是保障人才培養(yǎng)成功的關(guān)鍵之一?？茖W(xué)合理的團隊建設(shè)能有效提高學(xué)生的實踐能力、形成集體協(xié)作的團隊觀念，同時也能促進老師學(xué)術(shù)水平的提升和教學(xué)改革觀念的更新。

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作者簡介：

張毅（1964-），男，漢族，教授，主要從事動力學(xué)與控制、力學(xué)中的數(shù)學(xué)方法等領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作。

汪幫富（1978-），男，漢族，蘇州科技大學(xué)機械工程學(xué)院，講師，研究方向：主要從事先進制造與裝備技術(shù)領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作。