尹彬灃

（揚州大學(xué)機械工程學(xué)院 江蘇 揚州 225127）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入了快車道，新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)“三新”經(jīng)濟模式持續(xù)保持增長態(tài)勢［1］，高科技人才對經(jīng)濟的助力作用越來越明顯。機器人是當(dāng)前科技變革的最重要領(lǐng)域之一，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能是人才培養(yǎng)的核心方向［2］，高等院校作為科技進步與發(fā)展的孵化器，越來越多地參與到機器人學(xué)科競賽中，為此開設(shè)了以機器人學(xué)科競賽為導(dǎo)向的專業(yè)課程，以提升學(xué)生的創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生的實踐與應(yīng)用能力、促進科學(xué)技術(shù)的進步。

1 機器人學(xué)科競賽的意義

機器人技術(shù)是人類科技進步的體現(xiàn)，充分融入了人類的智慧，是人類運用工業(yè)設(shè)計的最強成就之一［3］，是人類智能化生產(chǎn)生活不可或缺的組成部分，機器人領(lǐng)域已經(jīng)成為各國科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必爭之地。機器人學(xué)科競賽集合了人工智能、控制工程、機械自動化和仿生學(xué)等多種學(xué)科知識，是技術(shù)含量高、實踐與理論深度融合的競賽。機器人學(xué)科競賽要求參賽人員具有很強的實踐能力，通過比賽能有效激發(fā)學(xué)生的求知欲，是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

2 傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

20世紀末，科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，其主要標志為機器人的產(chǎn)生與機器人學(xué)科的構(gòu)建。傳統(tǒng)機器人課程授課方式為教師在課堂上講授，學(xué)生被動接受，理論授課多，實踐操作少，內(nèi)容形式都比較單一、枯燥、抽象，知識理解較為困難［4］。

當(dāng)前本科生培養(yǎng)過程中存在競賽意識淡薄、學(xué)科研究封閉、競賽與科研相脫離等問題［5］。部分機器人學(xué)科課程設(shè)置復(fù)雜，實踐教學(xué)較少，傳授內(nèi)容與實踐脫離，且絕大多數(shù)實踐教學(xué)為驗證性實驗，學(xué)生實踐能力及創(chuàng)新能力的提升路徑不明確。因此，如何有效利用機器人學(xué)科競賽提升學(xué)生的創(chuàng)新與實踐能力，是機器人學(xué)科課程設(shè)置中重點關(guān)注的內(nèi)容。

3 機器人學(xué)科競賽對大學(xué)生教育的影響

3.1 有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科競賽興趣和合作意識

機器人課程要充分利用各種教學(xué)手段，豐富教學(xué)內(nèi)容。高校要將學(xué)生被動接受知識轉(zhuǎn)換為主動學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)樂趣，在課程中引入創(chuàng)意分享案例，打造課堂內(nèi)外，線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，學(xué)生愿意參與到機器人學(xué)科競賽中，培養(yǎng)學(xué)生對機器人學(xué)科競賽興趣。同時，指導(dǎo)教師全流程深度參與機器人學(xué)科競賽，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、合作意識，依靠團隊力量，完成機器人模型創(chuàng)意設(shè)計，達成預(yù)期競技結(jié)果。

3.2 有利于學(xué)生理論知識與實踐能力的結(jié)合

機器人學(xué)科競賽需要學(xué)生掌握扎實的學(xué)科基礎(chǔ)理論知識，將理論知識運用到機器人的設(shè)計及制作中。指導(dǎo)老師需要引導(dǎo)學(xué)生將計算機編程、傳感器等模塊合理融合，將一般驗證性實驗轉(zhuǎn)為實踐應(yīng)用。參賽學(xué)生根據(jù)大賽規(guī)則，研究比賽策略，學(xué)思踐悟，制作出有創(chuàng)新性、滿足參賽需求的機器人作品。

3.3 有利于學(xué)生思辨意識與創(chuàng)新能力的提升

機器人學(xué)科競賽是一種涵蓋面廣的競技賽事。學(xué)生要完成機器人硬件設(shè)計、軟件編寫和軟件硬件組合、機器人功能調(diào)試等流程，在此過程中，遇到難題或者故障是比較常見的，遇到問題，全面分析，提出方案，解決問題，使得機器人作品精益求精，整個過程鍛煉了學(xué)生思考創(chuàng)新的能力，提升學(xué)生解決問題的能力。因此，機器人學(xué)科競賽能夠有效激發(fā)參賽學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實的態(tài)度，提升學(xué)生的思辨能力。

4 機器人學(xué)科競賽提升學(xué)生創(chuàng)新能力的路徑

4.1 組建學(xué)科競賽團隊

組建機器人學(xué)科競賽團隊，應(yīng)該堅持以學(xué)生興趣為第一要義。興趣相同的學(xué)生之間交流、討論、協(xié)作，能夠創(chuàng)造一個良好的學(xué)習(xí)氛圍，有效地提升學(xué)習(xí)效率。根據(jù)學(xué)生個人特點組建團隊，成員之間取長補短，在競賽中各司其職，既做好本職工作，又服從大局。團隊負責(zé)人應(yīng)具有組織、協(xié)調(diào)、管理能力，善于傾聽團隊其他成員意見，做出合理決策，為競賽取得好成績做出貢獻。團隊全體成員須通力合作，共同完成機器人的設(shè)計、裝配與調(diào)試，圓滿完成競賽的任務(wù)。

4.2 拓展課本外知識

突破傳統(tǒng)教學(xué)以理論教學(xué)為中心的桎梏，通過項目教學(xué)模式［6］，在課程中激發(fā)學(xué)生的自主探究與自學(xué)能力。通過智能機器人在實際生產(chǎn)生活中應(yīng)用，推進智能機器人相關(guān)教學(xué)改革。以機器人學(xué)科競賽為驅(qū)動，實施“以賽促學(xué)”教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生通過試驗方法提升機械設(shè)計，人工智能和運動方案技能，在項目學(xué)習(xí)中真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。機器人學(xué)科競賽應(yīng)由項目指導(dǎo)老師進行評估，從前期資料的采集整理，方案的創(chuàng)意設(shè)計，項目的實踐開展，到實物落地的評價，均由參與項目團隊完成，鼓勵學(xué)生充分利用互聯(lián)網(wǎng)等途徑，科學(xué)處理信息，拓展課本外知識。

4.3 推進機器人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

以中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽、中國工程機器人大賽暨國際公開賽中的優(yōu)秀作品作為學(xué)生創(chuàng)新研究課題，結(jié)合機械工程、信息工程及生物醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)特點，遴選具有可行性、產(chǎn)業(yè)化前景的項目，并對專利和論文深入的研究，指導(dǎo)學(xué)生申報省部級、國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃。推動落實基礎(chǔ)培訓(xùn)、專業(yè)技能、強化訓(xùn)練、綜合實踐等四大模塊，推進學(xué)生創(chuàng)新能力的提升［7］。

4.4 創(chuàng)建機器人創(chuàng)新實驗室

高等院校實驗室是實施項目教學(xué)，實施素質(zhì)教育，提升學(xué)生創(chuàng)新能力的主要平臺。設(shè)立專門的開放式機器人綜合實訓(xùn)和創(chuàng)新實驗室，將理論教學(xué)和實踐教學(xué)相結(jié)合，踐行“教授、實踐、反饋”機制，推進學(xué)生創(chuàng)新思維塑造，加強理論儲備與實踐技能的雙向培養(yǎng)。機器人綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新實驗室需滿足機械設(shè)計實踐、智能制造實踐、工程應(yīng)用實踐的需求，為學(xué)生提供創(chuàng)新實踐平臺。

以機器人學(xué)科競賽為驅(qū)動，通過組建學(xué)科競賽團隊，將專業(yè)教學(xué)與機器人競賽結(jié)合，拓展課本外知識，推進機器人競賽的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，創(chuàng)建機器人創(chuàng)新實驗室等途徑，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力，提升學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，塑造集綜合型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型為一體的新工科人才，有效推動新工科的建設(shè)，助力新經(jīng)濟的發(fā)展。