構建機器人技術“雙創(chuàng)”生態(tài)圈培養(yǎng)創(chuàng)新人才

支雙雙,金大海

(西安工程大學 工程訓練中心,陜西 西安 710048)

在經濟全球化和我國社會主義現代化建設的關鍵歷史時期,高等工程教育面臨著“培養(yǎng)什么樣人才”的重大問題[1-2]。《中國制造2025》的核心目標是“創(chuàng)新驅動、質量為先、綠色發(fā)展、結構優(yōu)化和人才為本”,其核心內容是智能制造和機器人。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的智能制造和機器人領域的拔尖工程創(chuàng)新人才是我國高校當前的歷史使命之一[3-6]。我校高度重視機器人技術在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用,在軟硬件上給予了大力支持,在工程訓練中心建立了以機器人技術為核心的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)雙創(chuàng)生態(tài)圈。

1 明確人才培養(yǎng)目標,落實國家戰(zhàn)略要求

在國務院印發(fā)的《“十三五”國家戰(zhàn)略型新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中,機器人與智能制造被提到國家戰(zhàn)略型新興產業(yè)的高度,智能機器人被作為重點產業(yè)進行發(fā)展,并將在重點領域進行推廣。在這樣的國家戰(zhàn)略下,工程訓練中心結合我校辦學定位和自身辦學條件,將在智能機器人領域為國家培養(yǎng)具有實踐能力和工程創(chuàng)新能力的高級工程技術人才作為重點工作。

智能機器人是多學科和多領域的綜合,廣泛涉及人工智能、計算機視覺、自動控制、精密儀器、傳感器、通信、能源、材料、系統(tǒng)工程和信息等一系列學科,同時也是多領域的綜合,包括高性能計算機、高速通信網絡、高性能電子器件、信號處理與模式識別、軟件工程的綜合集成和系統(tǒng)優(yōu)化[6-8]。工程訓練中心在人才培養(yǎng)中,以機器人創(chuàng)新項目和機器人競賽為手段,培育學生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、職業(yè)能力、團隊合作與溝通能力。學生能力培養(yǎng)內容見表1[9-10]。

表1 學生能力培養(yǎng)內容

注：圖中最下面一行阿拉伯數字是根據布魯姆的教育目標分類法確定的“掌握程度”。

2 資源共享,構建機器人技術雙創(chuàng)生態(tài)圈

工程訓練中心作為我校機械、電子實習實訓基地,承擔了我校金工實習和電子實習的工程實踐環(huán)節(jié)的教學任務。在機械加工、先進制造、電工電子等方面,多年來積累了大量的工程實踐經驗,組織學生參加國內機器人競賽也有10余年歷史,在機器人技術方面具有一定的積累。近年來,通過實驗室建設,引進了機器人ROS操作系統(tǒng)、機器人視覺系統(tǒng),配備了視覺、光、力、聲、電磁、觸覺、體感傳感器等設備。

工程訓練中心按照“特色鮮明、功能完整、設施先進、安全文明、高度開放”的建設理念,以創(chuàng)新驅動發(fā)展,大力推進工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革,在創(chuàng)新精神教育、專業(yè)技術研究和學科競賽指導、工程創(chuàng)新課程開發(fā)、工程實踐創(chuàng)新基地建設、創(chuàng)新教育保障體系方面進行了有益探索,取得了明顯成效,初步形成了以機器人技術為核心的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)圈(見圖1)。

圖1 機器人技術雙創(chuàng)生態(tài)圈體系

2.1 聯合學院,建設技術研究中心

工程中心和我校機械電子工程學院、電子信息學院、計算機學院合作,聘請教師進入實驗室,建立了先進制造技術研究中心、智能控制技術研究中心,進行機械結構設計、運動學分析、先進制造與加工、智能控制、傳感器應用等機器人相關領域學術、技術研究,打造我校機器人領域的校級科技創(chuàng)新團隊。選拔機械、電子、計算機專業(yè)本科生、研究生進入研究中心,組成項目小組或進入研發(fā)團隊。教師針對學生的特點,定制個性化的機器人技術項目或課題研究。學生可以在教師指導下,利用實驗室資源進行機器人技術的學習和研究。目前學生在研的項目有:基于嵌入式系統(tǒng)的飛行器自主巡線飛行、基于圖像處理的物塊搬運平臺開發(fā)等。

2.2 聯合企業(yè),建設聯合實驗室

聯合國內外知名機器人技術企業(yè)進行校企合作,建設機器人智能控制聯合實驗室。邀請公司工程師定期為學生進行市場發(fā)展趨勢、技術應用領域的技術報告。工程師根據企業(yè)技術研發(fā)經驗對學生進行創(chuàng)新能力培養(yǎng)項目實訓、推薦學生實習崗位等,對學生進行就業(yè)、創(chuàng)業(yè)指導。目前企業(yè)提供學生在校內進行項目從構思、設計、實現到運行的全周期培訓,同時也可為學生提供3～6個月的短期實習機會。

2.3 機器人技術創(chuàng)新指導團隊建設

學生對知識積累和創(chuàng)新能力培養(yǎng)需要教師的引導和專業(yè)技術支持。沒有一支強有力的教師指導團隊,學生的知識深度和廣度很難有大的突破,工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)也不具備系統(tǒng)性。工程訓練中心著力于打造一支具有深厚專業(yè)知識背景、豐富工程實踐經驗、銳意進取、有志于培養(yǎng)學生工程創(chuàng)新能力和專業(yè)技術能力的教師指導團隊。指導團隊的組成上,既有雙師型的高技能人才,也有專業(yè)背景深厚的博士和工程經驗豐富的工程技術人員。引進各類人才,發(fā)揮人才的智能優(yōu)勢。指導教師指導學生參加國內的機器人競賽、互聯網+、挑戰(zhàn)杯、中美創(chuàng)客大賽等競賽項目。對于指導教師有指導工作量認定,同時對于取得優(yōu)異成績的學生和教師,根據比賽級別和等級,有相應獎勵政策。

2.4 機器人科技創(chuàng)新團隊建設

成立學生科技創(chuàng)新團隊,有助于學生進行自我管理,培養(yǎng)學生的獨立精神和工作學習的積極主動性。同時,也可以進行有組織、有計劃的課外科技活動。工程中心引導學生成立了機器人創(chuàng)新工作室、智能車創(chuàng)新社團、飛行器創(chuàng)新社、創(chuàng)意設計與精密制造協會等機器人技術領域的科技創(chuàng)新團隊,引導學生進行創(chuàng)新項目的開發(fā)和實踐,并給予場地、設備、資金上的支持。目前工程訓練中心有6個開放實驗室,共1 200多m2,常年活動的社團學生有200人左右。學生創(chuàng)新項目有指導教師進行研究方向、技術問題指導,同時實驗室有專職管理人員對學生的日常活動進行組織和管理。

2.5 機器人競賽平臺建設

在開展科技競賽方面,工程訓練中心形成了“以賽促學,以賽促創(chuàng)”的理念,以建立穩(wěn)定的學生科技活動基地、吸引更多學生參與科技創(chuàng)新活動。通過參賽提高學生的工程能力、創(chuàng)新意識和團隊協作能力是科技競賽的根本目的。依托學生科技創(chuàng)新社團,在競賽組織上,注重新老生結合、學科交叉，真正將競賽準備轉化為日常第二課堂鍛煉和學習。中心每年組織學生參加RoboCup世界機器人世界杯中國賽、中國機器人大賽、全國大學生智能汽車大賽、中國工程機器人大賽暨國際公開賽等大賽。經過幾年的努力，取得了冠軍1項、亞軍1項、季軍1項、一等獎7項、二等獎27項、三等獎23項的優(yōu)異成績。

2.6 眾創(chuàng)空間建設

我校和臨潼區(qū)政府、臨潼區(qū)科技局牽頭在工程訓練中心建立了眾創(chuàng)空間。眾創(chuàng)空間為我校師生和企業(yè)搭建了一個產業(yè)孵化的基地,在這里有企業(yè)資助的項目進行開發(fā),也有師生自己的創(chuàng)意和作品,通過空間平臺實現和企業(yè)的對接。目前眾創(chuàng)空間的部分項目已經進入孵化階段。

3 不斷優(yōu)化,建立評估反饋機制

評估人才培養(yǎng)質量是工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),建立評估反饋機制,可以有效地了解學生的能力培養(yǎng)目標的實現效果,同時有助于改進培養(yǎng)手段和方法,不斷提高人才培養(yǎng)質量。

在創(chuàng)新人才培養(yǎng)評估體系中,以學生能力培養(yǎng)目標為評價核心,由校內評估、校外評估和標志性成果3個部分組成。校內評估由學生自評、項目組隊員互評、指導教師評價組成。校外評價包含用人單位評價、校友反饋、社會反饋等。標志性成果包括學科競賽、科技成果、就業(yè)、創(chuàng)業(yè)等。人才培養(yǎng)質量評估權重見表表2。

表2 人才培養(yǎng)質量評估權重表

注:表中每一評價主體可對4項能力進行評價,每種能力評分區(qū)間為[0,10]。

4 結語

機器人技術雙創(chuàng)生態(tài)圈的建設,對于落實國家智能機器人產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、培養(yǎng)學生工程創(chuàng)新能力具有積極的意義。我校工程訓練中心建立了以機器人技術為核心的雙創(chuàng)生態(tài)圈,明確人才培養(yǎng)的能力目標,加強與學院、企業(yè)和政府合作,重視學生的個性發(fā)展和工程能力培養(yǎng),建立評估反饋機制,不斷優(yōu)化人才培養(yǎng)質量,對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)具有一定借鑒意義。

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