駱德淵, 何莉萍

(電子科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，成都 611731)

構(gòu)建機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班創(chuàng)新平臺(tái)校企聯(lián)合培養(yǎng)行業(yè)拔尖創(chuàng)新人才

駱德淵, 何莉萍

(電子科技大學(xué) 機(jī)械電子工程學(xué)院，成都 611731)

針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人創(chuàng)新教育的不足,通過(guò)整合校內(nèi)外機(jī)器人學(xué)術(shù)、科研與教學(xué)資源,創(chuàng)造性地提出集機(jī)器人競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)于一體的機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)方案,搭建與之適應(yīng)的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái),實(shí)現(xiàn)大學(xué)生基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力的綜合訓(xùn)練。探索出“一個(gè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)+一個(gè)教師團(tuán)隊(duì)+一個(gè)競(jìng)賽平臺(tái)+一個(gè)優(yōu)秀企業(yè)”四位一體的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新模式。實(shí)踐證明,機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班是培養(yǎng)機(jī)器人行業(yè)拔尖創(chuàng)新人才的有效途徑，對(duì)提高大學(xué)生創(chuàng)新效率與創(chuàng)業(yè)成功率起到顯著的作用。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)； 機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班； 培養(yǎng)方案； 創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)

0 引 言

在國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下,我國(guó)提出《中國(guó)制造2025》，其核心目標(biāo)是“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和人才為本”，其核心內(nèi)容是“智能制造和機(jī)器人”。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的智能制造和機(jī)器人領(lǐng)域的拔尖創(chuàng)新人才是我國(guó)高校當(dāng)前的歷史使命之一。目前實(shí)施的“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”不僅需要具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才，更需要?jiǎng)?chuàng)業(yè)能力強(qiáng)的行業(yè)精英。智能制造和機(jī)器人涉及工科院校的大部分專(zhuān)業(yè)，以此為核心內(nèi)容的機(jī)器人創(chuàng)新平臺(tái)成為培養(yǎng)機(jī)器人行業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的理想平臺(tái)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)部分高校與研究所、行業(yè)企業(yè)建立機(jī)器人學(xué)院，通過(guò)各種渠道籌措經(jīng)費(fèi)建立機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，對(duì)培養(yǎng)機(jī)器人行業(yè)拔尖創(chuàng)新人才起到十分重要的作用，但整合校內(nèi)外資源、機(jī)器人創(chuàng)新教育模式、理論與實(shí)踐課程體系、創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)精神培育等方面仍有待繼續(xù)進(jìn)行探索與實(shí)踐，不斷豐富我國(guó)高等工程教育與創(chuàng)新教育的理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 機(jī)器人創(chuàng)新教育現(xiàn)狀[1-4]

(1) 基礎(chǔ)理論不扎實(shí)，存在瞎干蠻干的情況。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)外大學(xué)、中小學(xué)開(kāi)展多種機(jī)器人大賽，各類(lèi)學(xué)生參與熱情空間高漲，尤其是面向大學(xué)生的機(jī)器人大賽得到了教育主管部門(mén)、高校、企業(yè)及媒體的大力支持，大學(xué)生參賽熱情空前高漲，但參賽學(xué)生的機(jī)器人學(xué)科基礎(chǔ)理論薄弱，僅憑對(duì)機(jī)器人的狂熱,難免存在事倍功半、瞎干蠻干的情況，創(chuàng)新教育效果不明顯。

(2) 理論與實(shí)踐教育脫節(jié)，學(xué)做不同步。工科院校許多專(zhuān)業(yè)課程都涉及機(jī)器人的基礎(chǔ)理論，由于歷史原因，這些課程不能與機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐同步進(jìn)行，理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐脫節(jié)、各自為政。

(3) 重視創(chuàng)新教育、創(chuàng)業(yè)教育功能不足。在國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的布局下，在國(guó)家高等教育改革的促進(jìn)下，我國(guó)高校越來(lái)越重視創(chuàng)新教育，開(kāi)設(shè)各種創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、參加各種科創(chuàng)比賽。創(chuàng)新教育的目的是培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)業(yè)者與勞動(dòng)者，目前的創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練嚴(yán)重脫離，創(chuàng)業(yè)教育功能不足。

基于上述事實(shí)，應(yīng)該整合各種優(yōu)質(zhì)的機(jī)器人教育資源，包括現(xiàn)有的機(jī)器人競(jìng)賽平臺(tái)、機(jī)器人研究平臺(tái)、優(yōu)秀的機(jī)器人公司，構(gòu)建集競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)四位一體的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案與創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，該平臺(tái)具有校內(nèi)外融合、教育與產(chǎn)業(yè)結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合、學(xué)做高度融合、循序漸進(jìn)、基礎(chǔ)與創(chuàng)新相結(jié)合的特點(diǎn)，是符合時(shí)代要求的創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式。

2 競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)四位一體的機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)方案[5-9]

電子科技大學(xué)從2002年開(kāi)始成立學(xué)生機(jī)器人創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，從指導(dǎo)師資、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等方面予以持續(xù)支持，以每年的亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽等高水平學(xué)科競(jìng)賽為牽引，對(duì)大學(xué)生多學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、對(duì)外合作等方面的能力進(jìn)行訓(xùn)練，取得了4次國(guó)內(nèi)選拔賽冠軍、2次國(guó)際總決賽冠軍、創(chuàng)辦5家機(jī)器人公司等顯著的人才培養(yǎng)效果。從10多年的機(jī)器人創(chuàng)新教育實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，仍存在基礎(chǔ)理論不扎實(shí)、理論與實(shí)踐脫節(jié)、重創(chuàng)新輕創(chuàng)業(yè)等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)廣泛調(diào)研、反復(fù)論證，提出以機(jī)器人大賽為牽引、以機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班為組織形式、以校企聯(lián)合為主題的集競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)四位于一體的人才培養(yǎng)方案，如圖1所示。

圖1 機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)方案

(1) 機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班。每年面向大二學(xué)生從全校選拔一定數(shù)量的學(xué)生組成實(shí)驗(yàn)班，該班是一個(gè)虛擬的行政班，學(xué)籍仍留在原來(lái)的學(xué)院和專(zhuān)業(yè)，除學(xué)習(xí)原有專(zhuān)業(yè)必修課外，必須選修機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班的課程；

(2) 機(jī)器人數(shù)理基礎(chǔ)課。創(chuàng)新源于實(shí)踐，更依賴深厚的基礎(chǔ)理論，機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班開(kāi)設(shè)機(jī)器人相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理課程，師資來(lái)自于全球機(jī)器人領(lǐng)域的大師；

(3) 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)課。如：微分幾何、微積分、工程控制基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等；

(4) 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)訓(xùn)練。依托機(jī)電與控制工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心和校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生以小組為單位、以完整小課題為目標(biāo)，學(xué)生從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真分析及制造到嵌入式控制系統(tǒng)，再到運(yùn)動(dòng)控制、路徑規(guī)劃、避障與導(dǎo)航，再到機(jī)器視覺(jué)與傳感，最后組裝、調(diào)試一臺(tái)具有一定功能的無(wú)人機(jī)，使學(xué)生受到完整系統(tǒng)的機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)的訓(xùn)練，多學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力得到大幅度提高；

(5) 高水平機(jī)器人競(jìng)賽。一年一度的全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽Robocon比賽與Robomaster比賽是兩項(xiàng)針對(duì)大學(xué)生的高水平機(jī)器人比賽，是對(duì)大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力訓(xùn)練的不可多得的高水平創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)；

(6) 校企聯(lián)合暑期夏令營(yíng)。該夏令營(yíng)由學(xué)校與機(jī)器人行業(yè)龍頭企業(yè)共同組織，每年暑期在深圳舉辦，來(lái)自全國(guó)主要工科院校的優(yōu)秀大學(xué)生與電子科大機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在同一規(guī)則下進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)、交流，使學(xué)生在技術(shù)方案、技術(shù)實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目組織、團(tuán)隊(duì)管理與經(jīng)營(yíng)方面得到綜合訓(xùn)練，尤其重視學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力、團(tuán)隊(duì)管理能力方面的綜合訓(xùn)練；

(7) 校企聯(lián)合科研與創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與孵化。學(xué)校創(chuàng)業(yè)學(xué)院與企業(yè)聯(lián)合設(shè)立科研訓(xùn)練與創(chuàng)業(yè)實(shí)踐營(yíng)，學(xué)生根據(jù)自己的想法或企業(yè)的建議圍繞特定的產(chǎn)品或關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行科學(xué)研究與產(chǎn)品研發(fā)，對(duì)部分成果進(jìn)行就地轉(zhuǎn)化，進(jìn)入創(chuàng)業(yè)培育。

經(jīng)過(guò)上述幾個(gè)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)與訓(xùn)練，使得實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在機(jī)器人理論與實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)業(yè)能力得到全面綜合的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)競(jìng)賽、科研、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)四位一體，環(huán)環(huán)相扣，是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)新途徑的有益探索。

3 機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班校企聯(lián)合創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)方案[10-14]

根據(jù)上述機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)方案與培養(yǎng)目標(biāo)，創(chuàng)新平臺(tái)緊緊依托國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研平臺(tái)，緊緊依托行業(yè)龍頭企業(yè)，充分體現(xiàn)以“機(jī)器人技術(shù)”為核心的智能制造特色，構(gòu)建起集機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)與傳感、嵌入式軟硬件系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)于一體的研究型綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

(1) 智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)新實(shí)踐模塊。該模塊采取機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的思路，每期實(shí)驗(yàn)只給出主體，學(xué)生以小組為單位，團(tuán)結(jié)協(xié)作，經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴，運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計(jì)與工業(yè)造型軟件設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)意的智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)快速制造，實(shí)現(xiàn)立即呈現(xiàn)，最大限度激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

(2) 智能機(jī)器人嵌入式軟硬件系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)踐模塊。該模塊采取電子設(shè)計(jì)大賽的思路，每期實(shí)驗(yàn)給出一個(gè)題目，學(xué)生以小組為單位，團(tuán)結(jié)協(xié)作，經(jīng)過(guò)頭腦風(fēng)暴，運(yùn)用嵌入式軟硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)一定功能的智能機(jī)器人控制與傳感模塊。讓學(xué)生在嵌入式硬件設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件設(shè)計(jì)等方面得到訓(xùn)練。本模塊由深圳中興通信公司部分資助。

(3) 智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、視覺(jué)與傳感創(chuàng)新實(shí)踐模塊。該模塊基于深圳大疆公司的Robomaster競(jìng)賽的智能小車(chē)，以巡線、物理空間避障與探寶等方式，學(xué)生以小組為單位，團(tuán)結(jié)協(xié)作讓機(jī)器人完成一項(xiàng)任務(wù)明確的任務(wù)。讓學(xué)生在控制理論、圖像處理、傳感器等方面得到綜合訓(xùn)練。本模塊由深圳大疆公司部分資助。

(4) 無(wú)人機(jī)綜合創(chuàng)新實(shí)踐模塊。該模塊基于深圳大疆公司的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，學(xué)生以小組為單位，團(tuán)結(jié)協(xié)作，進(jìn)行無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)式，讓無(wú)人機(jī)完成一項(xiàng)明確的任務(wù)。讓學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛行控制、計(jì)算機(jī)視覺(jué)與傳感、多機(jī)協(xié)同等方面得到綜合訓(xùn)練。

機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班學(xué)生以上述創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以校內(nèi)機(jī)器人大賽、亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽、校企聯(lián)合暑期夏令營(yíng)、校企聯(lián)合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化中心為遞進(jìn)的機(jī)器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練體系，突出“基礎(chǔ)與綜合協(xié)調(diào)、理論與實(shí)踐同步、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、完整項(xiàng)目”的培養(yǎng)特色，將獨(dú)特的“勤為徑、創(chuàng)新求勝，苦作舟、榮辱與共”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)文化貫穿于培養(yǎng)全過(guò)程，為學(xué)生奠定一生受用的思維方式、做事態(tài)度與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

4 機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班在行業(yè)精英人才的培養(yǎng)效果逐漸顯現(xiàn)

我校高度重視以機(jī)器人研創(chuàng)活動(dòng)為核心的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式的探索，與行業(yè)龍頭企業(yè)合作，在機(jī)器人行業(yè)精英人才培養(yǎng)方面已取得了豐碩的成果。

(1) “構(gòu)建以機(jī)器人研創(chuàng)活動(dòng)為核心的綜合實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)大學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力”獲得2014年國(guó)家高等教育教學(xué)成果二等獎(jiǎng)；

(2) “機(jī)電與控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”獲批國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；

(3) 機(jī)器人團(tuán)隊(duì)隊(duì)員成功創(chuàng)辦機(jī)器人高科技企業(yè)5家，年產(chǎn)值近1億；

(4) 機(jī)器人團(tuán)隊(duì)隊(duì)員申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利13項(xiàng)；

(5) 2008年至今，7次進(jìn)入亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽國(guó)內(nèi)選拔賽前3甲，其中2010年、2012年代表中國(guó)大學(xué)生在埃及開(kāi)羅、中國(guó)香港獲得 “亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽”總決賽冠軍。由電子科技大學(xué)機(jī)器人隊(duì)研發(fā)的世界首款羽毛球機(jī)器人引爆了2015年世界機(jī)器人大會(huì)全場(chǎng)目光，得到了國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的點(diǎn)贊，受到中央電視臺(tái)、人民網(wǎng)、日本朝日新聞、臺(tái)灣TVBS等國(guó)內(nèi)外媒體的廣泛關(guān)注，也贏得了市場(chǎng)的追捧。

5 結(jié) 語(yǔ)

智能制造尤其是機(jī)器人是我國(guó)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要途徑，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”更需要大量的行業(yè)精英，電子科技大學(xué)與深圳大疆等行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)立“機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班”，以“真項(xiàng)目、真環(huán)境、理論與實(shí)踐同步、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)同行”為原則，讓學(xué)生奠定深厚的“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”基礎(chǔ)，有能力做到“真創(chuàng)新”，實(shí)現(xiàn)大學(xué)教育的“學(xué)做高度融合”。實(shí)踐證明，機(jī)器人特色實(shí)驗(yàn)班的培養(yǎng)方案與創(chuàng)新平臺(tái)對(duì)培養(yǎng)行業(yè)精英能發(fā)揮巨大的作用，是目前條件下培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才新途徑的有益嘗試。

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Establishing the Innovation Platform of Robotic Characteristic Experimental Class to Culture the Outstanding Innovation Talents through Coalition of College and Enterprise

LUODe-yuan,HELi-ping

(School of Mechatronic Engineering， University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731， China)

Aiming at the defect of robotic innovation education, through integration of internal and external robot related academic, research and teaching resources, a culture scheme for Robotic Characteristic Experimental Class which includes robot competition, research, innovation and entrepreneurship is creatively put forward. Meanwhile, an innovation platform meeting to the culture scheme is built. Based on the scheme and platform, basic theory, innovative thinking, entrepreneurial ability of college students are coordinately developed. A new mode of innovation and entrepreneurship of college students which includes one student team, one teacher team, one competition platform and one excellent enterprise is explored out. It has been found that Robotic Characteristic Experimental Class is an effective way to bring up the robotic outstanding innovation talents, and plays a significant role to improve the innovational efficiency and the successful efficiency of entrepreneurship.

innovation and entrepreneurship； robot characteristics experimental class; cultivation scheme; innovation practice platform

2016-01-26

電子科技大學(xué)重點(diǎn)教改項(xiàng)目的資助(2015XJYZD018)

駱德淵(1970-)，男，重慶忠縣人，博士，教授，電子科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院副院長(zhǎng)，主要從事智能機(jī)器人研究與工程訓(xùn)練中心管理工作。Tel.：13908225113;E-mail：luodeyuan@163.com

TB-4;G 642.4

A

1006-7167(2017)01-0204-03