李 銳，劉云清

(長春理工大學(xué)電子信息工程學(xué)院，吉林長春 130022)

由于我國經(jīng)濟(jì)社會對高層次創(chuàng)新型人才的迫切需求，大學(xué)生不僅需要具有多學(xué)科知識、良好的綜合素質(zhì)，還需要具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。國家教育部提出，高校需要進(jìn)一步加強(qiáng)大學(xué)生實(shí)踐教育，注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力。我國已啟動(dòng)以國家級、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為代表的“質(zhì)量工程”建設(shè)，不斷提升高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平；近年來，又啟動(dòng)了國家雙創(chuàng)示范基地、省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地等項(xiàng)目建設(shè)，旨在進(jìn)一步提高大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[1]。隨著我國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的持續(xù)推進(jìn)，大學(xué)生培養(yǎng)規(guī)格不斷提高，如何提升大學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力成為高校教育工作者普遍關(guān)注的研究課題。

1 我國高校創(chuàng)新實(shí)踐教育的現(xiàn)狀

我國高校早期創(chuàng)新實(shí)踐教育主要立足于實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。此后，在國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心等一系列項(xiàng)目建設(shè)的帶動(dòng)下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位得到了迅速提升，項(xiàng)目式教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、科研訓(xùn)練等教學(xué)模式得到廣泛探索與實(shí)踐，對培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐能力發(fā)揮了積極作用[1]。豐富多彩的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新實(shí)踐基地、工程訓(xùn)練中心等高校創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺，能夠有效地促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

自李克強(qiáng)經(jīng)理提出大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新以來，全國掀起了創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的新浪潮。隨著國家、各省市教育主管部門的持續(xù)推動(dòng)，我國高校各類大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺建設(shè)取得了豐碩成果，但是也存在一些問題，例如：課外創(chuàng)新教育經(jīng)費(fèi)投入嚴(yán)重不足；側(cè)重實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)，忽略教學(xué)模式、教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容等軟件方面建設(shè)；缺乏專業(yè)化指導(dǎo)教師，學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目層次較低；創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)不夠豐富，學(xué)生參與率低；僅以競賽為教育手段，忽視創(chuàng)新實(shí)踐教育內(nèi)容、模式、體系、方法等深層次理論問題。

2 機(jī)器人競賽對大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用

目前，我國高校普遍舉辦或參與的理工科競賽有“互聯(lián)網(wǎng)+”競賽、電子設(shè)計(jì)競賽、智能汽車競賽、機(jī)器人競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽等。近年來,機(jī)器人競賽從無到有、從簡單到復(fù)雜、從單一到綜合地快速發(fā)展。機(jī)器人競賽已經(jīng)成為賽事類別最多、覆蓋學(xué)科最多、參與最廣泛、影響力最大的學(xué)科競賽之一[2]。機(jī)器人競賽的獨(dú)特優(yōu)勢及對大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用主要體現(xiàn)在如下方面。

2.1 機(jī)器人競賽具備創(chuàng)新實(shí)踐教育優(yōu)良載體的獨(dú)特優(yōu)勢

國際具有較大影響力的機(jī)器人競賽是FIRA和RoboCup,中國有全國大學(xué)生機(jī)器人大賽、中國教育機(jī)器人大賽、中國青少年機(jī)器人大賽等賽事。這些競賽涵蓋足球機(jī)器人、滅火機(jī)器人、助殘機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、水下機(jī)器人、無人駕駛機(jī)器人、無人機(jī)、機(jī)器人對抗、機(jī)器人舞蹈等30多個(gè)分項(xiàng)目賽。2018年，中國在北京舉辦世界機(jī)器人大會，迎來了全球近150家知名機(jī)器人企業(yè)、近10萬人參會，影響力空前。與大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、智能汽車競賽等賽事相比，機(jī)器人競賽層次全、規(guī)模大、影響力廣等優(yōu)勢是其它學(xué)科競賽無法相比的，是創(chuàng)新實(shí)踐教育最理想的載體。

2.2 機(jī)器人競賽多學(xué)科交叉，有助于深化高等教育深層次改革

機(jī)器人競賽涉及機(jī)械工程、光學(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等約7個(gè)博士授權(quán)或碩士授權(quán)一級學(xué)科、10多個(gè)二級學(xué)科[3]。高?？梢钥鐚W(xué)科、跨專業(yè)開設(shè)機(jī)器人相關(guān)專業(yè)必修或選修課程，如機(jī)器人學(xué)、機(jī)電一體化、自動(dòng)控制原理、圖像識別、單片機(jī)開發(fā)、電機(jī)拖動(dòng)等。以機(jī)器人研究為主線，能夠有效促進(jìn)學(xué)科之間的交叉與融合，形成系統(tǒng)性、系列化、特色化專業(yè)知識技術(shù)體系，并持續(xù)帶動(dòng)課程體系、工程實(shí)踐等方面的深刻變革和實(shí)踐。

2.3 機(jī)器人競賽專業(yè)覆蓋面廣，有助于提高大學(xué)生知識覆蓋面

機(jī)器人競賽覆蓋機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子、通信、自動(dòng)化等20多個(gè)理工科專業(yè)，是專業(yè)覆蓋面廣、各層次大學(xué)生均可參與的大學(xué)生學(xué)科競賽。在素質(zhì)教育深入發(fā)展的今天，促進(jìn)大學(xué)生知識融合和綜合素質(zhì)發(fā)展是創(chuàng)新實(shí)踐教育的目標(biāo)之一。學(xué)生通過參與機(jī)器人的研究、分析、設(shè)計(jì)、調(diào)試和競技，可以獲得豐富的知識儲備、技能訓(xùn)練和科研體驗(yàn)。

2.4 機(jī)器人競賽帶入感強(qiáng)，有助于激發(fā)大學(xué)生科技創(chuàng)新積極性

與部分枯燥或高尖的競賽相比，機(jī)器人競賽更能夠吸引大學(xué)生主動(dòng)參與工程實(shí)踐活動(dòng)，更能夠營造濃郁的科技創(chuàng)新文化氛圍。美國哈佛大學(xué)霍華德·加德納教授曾經(jīng)說過：“一個(gè)人主動(dòng)地去問、去想、去尋找答案，是知識積累的最佳途徑，被動(dòng)地接受不能產(chǎn)生持久的影響”。機(jī)器人是極具趣味與挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，學(xué)生通過參加機(jī)器人競賽能夠激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造的熱情，培育協(xié)同創(chuàng)新與團(tuán)結(jié)合作的精神。可見，機(jī)器人競賽對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要作用。

3 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺條件建設(shè)的探索和實(shí)踐

近年來隨著創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展，國內(nèi)高校籌建了眾多大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺。一般情況下，創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺主要職能有學(xué)術(shù)交流、學(xué)科競賽、工程實(shí)踐、科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、社會公益等。平臺建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、復(fù)雜性工程[4]，總體方案見圖1。

圖1 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺總體方案示意圖

由圖1可以看出，機(jī)器人競賽在科學(xué)交叉、技術(shù)特點(diǎn)等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。以機(jī)器人競賽為主線，可構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室群,豐富課程體系與內(nèi)容，全面帶動(dòng)科技創(chuàng)新活動(dòng)發(fā)展。創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。

3.1 科學(xué)界定機(jī)器人研究方向，提升創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺內(nèi)涵與比較優(yōu)勢

機(jī)器人競賽類別繁多，各個(gè)競賽項(xiàng)目難度不盡相同。針對重點(diǎn)本科、一般本科、高職院校等辦學(xué)方向和專業(yè)優(yōu)勢，需要科學(xué)選擇、區(qū)別對待，以某一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器人競賽為突破口，重點(diǎn)攻關(guān)，以點(diǎn)帶線，以線帶面，循序漸進(jìn)。例如，某高校在水聲領(lǐng)域具有學(xué)科與科研優(yōu)勢，可以選擇水下機(jī)器人作為重點(diǎn)創(chuàng)新對象，如此既可以保證創(chuàng)新實(shí)踐的層次和水平，也可以促進(jìn)學(xué)科和科研發(fā)展。

3.2 挖掘機(jī)器人“牽引力”，深入改革創(chuàng)新實(shí)踐教育體系與內(nèi)容

機(jī)器人研究覆蓋光、機(jī)、電、算、材等眾多新知識、新技術(shù)、新方法。通過競賽，可以將新知識、新技術(shù)和新方法引入課程，增設(shè)專業(yè)必修或選修課程，提高第二課堂教學(xué)質(zhì)量。在機(jī)器人競賽拉動(dòng)下，多學(xué)科、多類別競賽協(xié)同發(fā)揮效益，將會極大促進(jìn)創(chuàng)新實(shí)踐教育體系與內(nèi)容的變革和發(fā)展。

3.3 依托機(jī)器人競賽，持續(xù)優(yōu)化創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺硬件環(huán)境

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室是創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的重要硬件支撐之一。國內(nèi)高校在建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室時(shí)，往往側(cè)重基礎(chǔ)儀器設(shè)備的購置或更新，而忽略了實(shí)驗(yàn)室硬件的系統(tǒng)性、針對性、專業(yè)化。以機(jī)器人技術(shù)為主線，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室群，能夠提高創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的層次和水平，同時(shí)服務(wù)于競賽、工程、科研等科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。

3.4 不斷錘煉師資隊(duì)伍和學(xué)生團(tuán)隊(duì)，不斷提升創(chuàng)新實(shí)踐教育軟環(huán)境

硬件是基礎(chǔ)，人才是關(guān)鍵。機(jī)器人研究需具備較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。一方面，通過機(jī)器人研究和創(chuàng)新活動(dòng)，教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)會大幅度提升；另一方面，機(jī)器人競賽往往需要較長時(shí)間做準(zhǔn)備，能夠很好地鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)、協(xié)作、實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

4 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的管理體制和運(yùn)行機(jī)制

為確保創(chuàng)新實(shí)踐教育開展、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)施和效果，必須改革創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的管理體制和運(yùn)行機(jī)制[4]。

4.1 實(shí)施校院二級管理體制，創(chuàng)建創(chuàng)新實(shí)踐教育高效實(shí)施的制度保障

在宏觀管理方面，學(xué)校的作用不能忽視。從圖1可以看出，創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺涉及較多要素，學(xué)校在規(guī)章制度、師資隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)室、經(jīng)費(fèi)投入等方面應(yīng)提供政策傾斜和保障。

在中層管理層面，學(xué)院需整合資源，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)踐教育實(shí)施主體，例如創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練中心、科技創(chuàng)新實(shí)踐基地、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等。

在主體管理層面，要強(qiáng)化主任負(fù)責(zé)制，中心或基地設(shè)置主任1名、副主任1～2名，配置專職管理教師2～3名，專兼職指導(dǎo)教師若干名(根據(jù)中心或基地規(guī)模確定)。

在實(shí)體機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，開展規(guī)章制度建設(shè)，力爭形成科學(xué)、合理、系統(tǒng)的管理模式、方案和措施，形成堅(jiān)實(shí)有力的制度保障。

4.2 以學(xué)生為主、教師為輔，創(chuàng)建開放式創(chuàng)新實(shí)踐運(yùn)行機(jī)制

大學(xué)生是創(chuàng)新實(shí)踐的主體，應(yīng)該充分發(fā)揮大學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，構(gòu)建大學(xué)生管理團(tuán)隊(duì)。大量實(shí)踐證明，學(xué)生管理的效率和實(shí)效性更強(qiáng)。此外，創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺要向全校和社會開放，包括機(jī)器人競賽等各類科技創(chuàng)新活動(dòng)都需要機(jī)械、光學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)等多專業(yè)人才參加并組建團(tuán)隊(duì)[5]。以滅火機(jī)器人競賽為例，按照競賽規(guī)則，需要3～5個(gè)人組成學(xué)生團(tuán)隊(duì)，設(shè)置團(tuán)隊(duì)帶頭人1名，電子、計(jì)算機(jī)、控制等學(xué)生成員若干名。學(xué)生之間取長補(bǔ)短、團(tuán)結(jié)合作，才能有效地完成競賽任務(wù)。

5 大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的建設(shè)成果與示范效益

創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，實(shí)驗(yàn)室是基礎(chǔ)，學(xué)科競賽是載體，課程體系是支撐，管理體制和運(yùn)行機(jī)制是創(chuàng)新實(shí)踐教育高效實(shí)施的關(guān)鍵[6]。這里結(jié)合長春師范大學(xué)和長春理工大學(xué)的教育實(shí)踐，探索創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的具體措施。

5.1 發(fā)揮學(xué)校師范特色和優(yōu)勢，以創(chuàng)新實(shí)踐教育為突破口，帶動(dòng)全校各項(xiàng)教育工作發(fā)展

長春師范大學(xué)是吉林省重要的基礎(chǔ)教育、學(xué)前教育師資及應(yīng)用型高級專門人才培養(yǎng)基地，是吉林省省屬師范大學(xué)。學(xué)校擁有1個(gè)國家級大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地、3個(gè)吉林省大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地、5個(gè)吉林省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、3個(gè)省級人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)。學(xué)校發(fā)揮師范教育特色，依托吉林省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心籌建了機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。學(xué)校教師與東北師范大學(xué)附屬中學(xué)合作，開展面向青少年的機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，多次開展青少年科技創(chuàng)新訓(xùn)練營。近5年來，學(xué)校參與指導(dǎo)的青少年參賽隊(duì)獲得省級以上競賽獎(jiǎng)勵(lì)20多項(xiàng)。在機(jī)器人研究的帶動(dòng)下，教師業(yè)務(wù)水平得到顯著提升，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的軟、硬件環(huán)境不斷完善，教師多次指導(dǎo)大學(xué)生獲得電子設(shè)計(jì)競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽獲得國家級、省級獎(jiǎng)勵(lì)50多項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)、創(chuàng)新實(shí)踐教育的迅速發(fā)展和豐碩成果，直接促進(jìn)了人才培養(yǎng)水平與教育質(zhì)量的大幅度提升，也全面帶動(dòng)了學(xué)校國家級、省級特色專業(yè)、精品課程、優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)與發(fā)展。

5.2 依托電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐基地，充分發(fā)揮輻射示范作用，營造全校積極參加科技創(chuàng)新的校園文化

長春理工大學(xué)是一所以光電技術(shù)為特色，光、機(jī)、電、算、材相結(jié)合為優(yōu)勢，以工為主，工、理、文、經(jīng)、管、法、藝多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的教學(xué)研究型大學(xué)，是吉林省省屬重點(diǎn)大學(xué)。2005年，學(xué)校重視創(chuàng)新實(shí)踐工作，統(tǒng)籌軟硬件資源，由教務(wù)處和電子信息工程學(xué)院牽頭，籌建了電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐基地。2007年，該基地被評為“吉林省大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐示范基地”。目前，基地專用場地500平方米，儀器設(shè)備300多臺套，面向全校30余個(gè)理工科專業(yè)開放，年均受益學(xué)生2000多人次。

電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐基地幾個(gè)典型經(jīng)驗(yàn)成果和措施如下：(1)基地設(shè)置主任1名、副主任2名，配置專職管理教師8名，兼職指導(dǎo)教師25名?；匾劳写髮W(xué)生電子學(xué)會組建大學(xué)生管理團(tuán)隊(duì)，設(shè)置學(xué)會會長1名、兼職基地臨時(shí)副主任，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人4名，分別設(shè)置安全、培訓(xùn)、儀器、耗材、財(cái)務(wù)等管理員6名。11名大學(xué)生構(gòu)成基地大學(xué)生管理委員會，全面負(fù)責(zé)基地日常管理和運(yùn)行、創(chuàng)新實(shí)踐培訓(xùn)、學(xué)生流轉(zhuǎn)等各項(xiàng)工作。(2)組建“理工之星”團(tuán)隊(duì)，主要由20余名優(yōu)秀的高年級研究生和本科生組成，重點(diǎn)對復(fù)雜、高尖創(chuàng)新實(shí)踐進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，開展培訓(xùn)活動(dòng)，并發(fā)揮示范帶頭作用。(3)組建“123”團(tuán)隊(duì)，主要由1名三年級學(xué)生、2名二年級學(xué)生、3名一年級學(xué)生組成。“123”團(tuán)隊(duì)是創(chuàng)新實(shí)踐的主體，施行“傳—幫—帶”制度，自主參加各項(xiàng)實(shí)踐、競賽和創(chuàng)新活動(dòng)。在機(jī)器人、智能車、無人機(jī)等領(lǐng)域研究的帶動(dòng)下，該基地教師和學(xué)生的科技創(chuàng)新能力得到顯著提升。近5年來，基地大學(xué)生共獲得國家級獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)20多項(xiàng)，省級獎(jiǎng)勵(lì)和榮譽(yù)200多項(xiàng)。2016年，基地被評為吉林省首批“吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地”。電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐基地已成為長春理工大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新的“主陣地”、學(xué)校人才培養(yǎng)的“倍增器”、展示大學(xué)生風(fēng)采的“新名片”。

6 結(jié)語

機(jī)器人競賽是高校開展大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育的優(yōu)良載體。高校應(yīng)不斷重視并加強(qiáng)機(jī)器人競賽的組織和參與工作，協(xié)同其它競賽，持續(xù)提升大學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。機(jī)器人研究對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、課程體系與內(nèi)容改革、師資隊(duì)伍建設(shè)、學(xué)生團(tuán)隊(duì)建設(shè)等方面具有直接的帶動(dòng)作用，對創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的內(nèi)涵、定位、管理體制、運(yùn)行機(jī)制建設(shè)具有重要的促進(jìn)作用，可全方位提高大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育平臺的綜合實(shí)力和水平。