基于機器人大賽的高?？苿撈脚_建設研究*

張 琳，胡天林

（廈門大學 航空航天學院，福建 廈門 361005）

基于機器人大賽的高?？苿撈脚_建設研究*

張 琳，胡天林

（廈門大學 航空航天學院，福建 廈門 361005）

創新創業平臺的建設不僅在培養創新人才方面具有很強的現實意義，同時高校思想政治工作者和專業教師能夠更好有針對性地對大學生創新創業進行引導和培育。科創競賽與理論教學的區別是更注重學生多元化的成長，打造一個合適的平臺——既能夠給學生以專業知識的汲取，同時能夠發現每個學生所長。本文研究并梳理總結廈門大學芙蓉隧道4號洞的做法經驗。經過多年的探索，該基地在大學生創新創業、學業競賽方面獲得一定經驗。

機器人大賽；創新創業；科創平臺；廈門大學芙蓉隧道

引言

當今社會人才培養的痛點，不可回避的是大學生畢業的就業質量和滿意度不高，社會對大學人才培養質量的評價不高，使高校人才培養常常出現低端供給或者無效供給。培養創新型人才，提高大學生的創新能力是高等教育中長期存在的一個富有挑戰性的課題。[1]大學培養的創新型人才要能夠綜合運用所學基礎知識和基本技能，發現、分析、研究和解決實際問題，要具有較強的綜合研究能力、自主學習能力、實踐動手能力、管理協作能力，具有批判性思維、創新精神和團結協作精神。[2]

人才培養的導向是什么，這是我們作為高校工作者始終需要思考和回答的問題。作為工程人才的培養單位，人才培養有三個層次：第一，使受教育的人知道這個世界是什么樣子的，成為一個有知識的人；第二，使受教育的人知道這個世界為什么是這個樣子的，成為一個會思考會分析的人；第三，使受教育的人知道這個世界如何變得更美好，成為一個能夠創造的人。[3]

筆者根據多年學生科創平臺的建設經驗，以廈門大學RCS機器人隊的科創平臺建設為例，總結理工科大學生科創平臺建設和人才培養的經驗。該平臺秉承廈門大學“自強不息，止于至善”的校訓，開創獨特的學習實踐氛圍，以自主創新設計智能化機器人為己任。經過多年的發展，已經逐漸發展成為一個組織完善、技術急速積累的競賽組織。平臺服務于全校本科生，并對其中的優秀學子進行拔尖培養。從而對有限的教學資源合理配置，培養出更多的精英。

一、開放式平臺建設

1.硬環境建設

（1）整合原有實驗室資源、開放多功能分時復用功能

原本的實驗室多為專業實驗室，上課時間多為白天。平臺建設初期調查研究了院系專業實驗室的場地環境、配置設備、開放時段等實際情況，采集各實驗室相關數據，制定出與院系現有教學體系相兼容的開放計劃，開發實驗室的多功能分時復用功能。

（2）開辟建設科創基地、強化支撐功能

受限于教學計劃內的專業實驗教學需要，故專業實驗室無法24小時面向學生全開放。此外，一些大學生創新創業項目、學業競賽項目對加工設備、調試場所等有特定需求。這些需求在專業實驗室是無法得到解決的。因此該高度獨立運行的全開放式的實踐基地，能夠有效補充專業實驗室的不足，大幅度提高學業競賽的參與深度。

該平臺服務內容包括開發、加工、倉儲、裝配、會議、調試等六大功能。開發區是學生開展大學生創新創業、學業競賽項目的穩定的物理場所，可進行機械設計開發、控制設計開發、軟件設計開發、算法設計開發等工作；加工區是學生開展大學生創新創業、學業競賽項目的加工場所，機械加工、電路板印制、器件焊接等簡單工種加工在此都可以完成；倉儲區為存放學生開展項目常用的機械配件、電子配件等材料；裝配區用于裝配項目產品；會議區用于方案討論、小組例會、任務安排等；調試區用于項目作品的測試等。

以機器人團隊的創新創業或學業競賽項目為例，在該平臺上的實施流程如圖1所示：

圖1 項目在開放式支撐平臺上的實施流程

基于開發區，可完成機器人作品的機械結構、電氣控制、算法策略等方案設計。方案得以確認后，機械部分，復雜的或送外加工或由校金工基地加工，簡單的基于基地的設備自主加工；電路部分，多層板送外加工，雙面板以下的在基地自主加工。加工完成后的機械配件，全部集中于裝配區，完成機械部分、氣動部分、電氣部分的裝配。機器人作品裝配完畢，即送往場地進行實驗測試。而會議區的功能則支撐此過程中所有的方案討論、問題反饋與解決方案的提出。

事實上，這樣的功能就是一個縮微型的工程項目的執行過程。可以看出，學業競賽可以被封裝成一個項目。學生可親自把控項目所有的環節，也必須對所有環節承擔責任。

2.軟環境后臺建設

軟環境后臺建設主要是信息化支撐建設。

一方面完善網絡建設，實現對基地內的無盲點信號覆蓋；另一方面，對現有的門禁系統進行改造升級，將門禁系統接入學校的信息系統，學生可通過學號等有效身份信息進行教學項目的申請，獲批后將根據其項目執行年限自動獲得門禁的時限授信；再者，完成火警、監控等建設，提高實驗室的安全保障水平。

3.管理體系建設

（1）項目的生命周期及基地準入退出制度

健全基地實踐平臺的準入退出制度，保證資源得到最優配置。

圖2為平臺所支持的一個項目的生命周期。由學生自愿組隊，就自身要參加的學業競賽項目向平臺提出申請，申請書包括項目介紹、項目開展計劃及所需要的資源支持請求；平臺對申請書進行評估，項目獲批后即可啟動，開始一個完整的項目生長周期；平臺對項目組賦予資源配置，對項目所有成員的權限進行授信，開放門禁網絡等許可；按專業需要組建指導教師團隊；項目組獲得平臺內的固定場所配置，在基地的開發區獲得專門的座位；針對項目所涉及的學科，由指導教師制定課程輔導計劃；項目組成員獲得合理額度的資金支持。當然，為把控資金的安全，所有的報銷由基地管理教師統一經手組織。

學業競賽項目完成后，要求項目組成員提供項目結題報告。對項目實施的效果、過程進行總結，提交項目成果。最后，從基地退出，釋放所有的資源，保證后續其他項目人員的即時無障礙準入。

圖2 學業競賽項目生命周期

（2）平臺的日常管理制度

制定平臺的日常管理制度，包括考勤制度、考核制度、安全管理制度、材料入庫與設備管理制度等。一方面，通過軟性制度，保證基地的秩序；另一方面，通過制度對實現項目的即時監控，保證項目的正常運行，也保證平臺資源配置的合理流動轉移。

二、以學科交叉為基準、以競賽項目為載體，以賽促學

建立競賽項目體系。競賽項目體系以跨學科交叉融合為重點，形成一個學生參與面廣、受益面大的品牌系列賽事。由競賽項目主導，形成以賽促學、以賽促研的“賽-學-研”三結合機制，激發本科生的學習興趣和潛能，培養團隊協作意識和創新精神。

1.以學科交叉為基準

區別于常規的專業實驗室，該學科競賽全開放式平臺的意圖在于培養學生的綜合創新能力，因此跨學科交叉是最基本的要求，也是最顯著的特點。

我校機器人科創平臺里機器人大賽作品，所有的開發工作都由學生自主完成。圖3為機器人大賽項目所依托的專業和技術。開展該項目，涉及自動化、機械制造、通信工程、軟件工程、材料工程等專業?；谠擁椖枯d體，不同專業的學生得以實現專業的互補，了解其他專業知識，拓展其專業視野。

圖3 基于多學科專業和技術的機器人大賽項目

每個參賽隊員都有符合各自興趣的分工安排，都是該學業競賽中不可或缺的一分子。項目的成功與否取決于彼此間的配合。如何有效地表達自己的方案、如何有效地說服隊友間的合作，培養自身的團隊意識，是每個項目組成員的必經之路。

2.以競賽項目為載體

學業競賽是教學手段之一，而非目的。所有的學業競賽，都以工程項目的形式來封裝，讓工程項目成為學生成長的載體。培養的學生兼具“紙上談兵”和工程實踐的經歷，一方面，“以賽促研”，從理論上對作品方案進行原理性的設計，需要綜合運用所有專業課程與知識儲備來完成作品架構；“以賽促學”，從實踐上完成作品的開發，所有的實施細節均由學生承擔，通過比賽過程促進學生的自主學習。通過這種類工程學業競賽項目的實施過程，學會發現問題、分析問題、解決問題，學會反思、改進設計等等。

3.構建層次性的學業競賽體系

建立層次性的學業競賽體系。如圖4所示，以機器人大賽項目為例。在校內舉辦廈門大學機器人創意大賽，與之適應的國家級的賽事有全國大學生機器人大賽、中國機器人大賽，國際級別的賽事有亞太地區大學生機器人大賽與國際智慧機器人大賽等。這樣的學業競賽體系具有如下特點：

（1）逐層推進。校級賽、國家級賽事、國際級別賽事相互兼容。在校內打造品牌賽事，然后選拔學生參加高一級賽事。

（2）受益面廣深。學業競賽體系定位的受眾包括兩類群體：一類是為了擴大專業視野只要求在面上下工夫的群體；另一類群體是在擴大視野的同時挖掘深度，此群體為本科生精英。針對不同的受眾采取的對策是安排呈金字塔狀的科創實踐內容。塔基內容講究綜合型，在深度方面不做要求，該受眾人數較多，難度較低；塔尖的受眾群體為本科生精英，安排具有層次性的教學內容。

圖4 層次性的學業競賽體系

三、配套課程體系的建設

建設與學科競賽全開放式平臺相配套的課程體系。

每項學業競賽都存在一定的專業門檻，要求一定的先修知識。平臺配套了機械設計軟件、電機驅動技術、傳感器技術、電路設計軟件、機器人仿真軟件、機器視覺技術、機械加工技能訓練、電路加工與制作技能訓練、測試計量設備使用等輔導課程。

每一個學業競賽的項目獲批后，平臺指導教師就會去了解參賽學生的基礎、專業構成，制訂授課計劃，調撥庫中的課程，保證專業知識的及時補給。

四、團隊建設

建設一支穩定的團隊，包括管理團隊、指導團隊、學生團隊。

管理團隊負責學科競賽全開放式平臺的日常運行，具體工作有實驗室的建設、維護，資金的申請及內外交流。

指導團隊承擔的是專業上的指導。指導教師協助參賽學生一塊制定比賽策略、技術方案。項目的實施過程中，在遭遇技術瓶頸時，與參賽學生一塊著手解決問題。

學生團隊承擔了競賽全開放式平臺運行的輔助性管理工作及其自身主導項目的主持工作。一方面，采用“前輩帶晚輩，公司化管理”的方式，建成“老隊員—新隊員”的隊伍結構，以有經驗的老隊員帶領新隊員快速融入隊伍的生活研發環境中，對新隊員進行幫、傳、帶，有效降低知識傳輸成本。另外一方面，每項學業競賽都設置各種角色分工，如隊長、財務、宣傳、后勤等。一般來說，學業競賽項目的生命周期為10個月。由隊長主持項目的運行，召集隊員討論方案、把控項目實施進度、購買加工材料等；財務負責審核并監督項目過程所購置的材料與資金；宣傳負責項目的包裝、推介等，以爭取更多方面的支持；后勤負責參賽隊伍出外比賽時的供給。分配給每個隊員分管的項目內容，定期定時檢查任務進度，按時進行任務反饋以及撰寫技術報告，優秀的技術報告會在每周的例會上進行宣讀表揚。

同時注重隊伍文化的傳承和建設。建設一流的人才是世界一流大學的重要特征，而一流人才應具備扎實的基礎知識和深入系統的專業知識，具備運用所學知識解決實際問題的方法和能力，具備強烈的責任感、事業心和擔當精神，具備不斷進取的創新意識和思維。將使命與抱負、勇于開拓、責任意識、誠信、執著、完善自我、遠見與理想等核心價值觀融入平常的工作。

綜上，該項目就是一個縮微性的工程項目，每個成員都身兼多職，既承擔著專業上的分工，也承擔實際項目運行所必然遭遇的角色。為學生今后從事實際項目開發工作奠定了現實基礎。

五、吸納、輸出的學習交流制度

積極拓展校企合作建設工作。加強與技術企業的聯系，通過實驗室共建、工程師指導、主流技術培訓、實習計劃等校企合作協議與措施，平臺已與東莞松山湖機器人基地、廈門多家公司簽訂實習計劃等合作協議，保證教學內容與工程實施項目在技術上的超前性。

六、思考和未來方向

目前，團隊在各種機器人競賽項目中已經斬獲各大獎項，碩果頗豐，但是在創業項目方面仍有很大的進步空間?，F在，我們將繼續參加各類機器人競賽來培養優秀人才，同時，我們將加強引導，吸納更多學科的加入、創建校企溝通的渠道，讓學生了解社會生產的原態，促成合適的作品轉化成產品，鼓勵部分優秀人才參與到優秀的創新創業項目，鼓勵大家從這個團隊當中走出去，自主創業，成為真正的服務于社會的企業家。

我們希望在具有創新意識、創新能力、實踐能力的精英群體里，找到理論學術功底扎實的學生，找到動手實踐能力強大的“工匠”，找到適合團隊經營、市場謀劃的“企業家”。希望這樣的平臺能夠為我們培養更多優秀的工科生、未來工程師、精英實業家。重要的是平臺能夠濾除各類大賽自帶的功利性，更看重學生軟性的成長，做到教學與教育相長，回歸人才培養的本源。

[1]胡煥發,劉祚時,朱花.以機器人大賽為契機探索大學生創新能力培養模式[J].中國電力教育,2013(28):53-56.

[2]高海濤,韓亞麗,郝飛,朱松青.應用教育機器人培養大學生創新實踐能力的探索與實踐[J].科技文匯,2013 (3):6-10.

[3]鄭慶華.“四位一體”創新人才培養模式的探索與實踐[J].中國大學教學,2016(10):19-23.

G40-057

A

1673-8454（2017）19-0087-04

福建省高等教育教學改革研究項目 “項目導向型的機器人方向的大學生創新創業、學科競賽全開放平臺建設”（JAS151232）。

（編輯：王天鵬）