以機器人競賽為平臺 提高大學生創新實踐能力

張莉 王江華

摘 要：本文介紹了華北科技學院電子信息工程學院通過組織指導學生參加全國大學生機器人競賽提高其創新實踐能力，實踐證明，該舉措契合國家對本科院校培養應用型、技術技能型和創新型人才的目標要求。與傳統大學生創新活動不同，以機器人競賽為平臺，可以充分挖掘學生創新潛力，對于參賽學生和指導老師均有重要意義。文章從大學生創新實踐能力現狀分析、大學生機器人競賽概況及其在大學生創新實踐能力提高的意義等方面進行介紹，為大學生創新實踐能力的培養提供一定借鑒意義。

關鍵詞：創新實踐;機器人競賽;機電一體化

一、機電類大學生創新實踐能力水平的現狀

培養大學生科技創新能力是一段時期以來高等教育中創新、素質教育的本質要求，是建設創新發展型國家并構建國家創新創業體系的重要組成部分，全面提高大學生科技創新能力在使高校校園文化提升到了更高層次的同時，也為促進科研體制改革和產學結合有效開展提供了有效途徑。大學生創新實踐能力的提高，必將直接推動生產力發展，產生直接的經濟和社會效益。為適應新的不斷變化的社會發展形勢，適應高等教育改革發展的需要，針對目前機電類大學生工程實踐能力普遍偏弱這個瓶頸進行人才培養方法的系統性研究具有積極的意義。

根據有關調查研究總結，機電類大學生科技創新實踐能力存在以下問題：

（1）學生具有較強的創新思想，卻不善于利用或者創造條件。機電類大學生由于專業特點，能接觸較為前沿的科學技術，所以普遍具有創新動機，同時也努力在學習中產生新思想、新理論并積極尋找新的學習方法，但是由于高校一般教學單位硬件設施和配套師資力量不足等原因，導致學生缺少一定的鍛煉平臺或者學生自身并沒有得到正確引導去充分利用學校的條件，一部分創新實踐活動最終成為“無米之炊”。（2）有創新靈感，但缺少創新技能和科學的方法。許多大學生經過長期的純腦力勞動訓練，加上外在的因素存在、誘發和引領，也會產生一些創新靈感。但由于缺乏實際的動手實踐能力等技能或“實戰”方法，雖然產生了靈感，但實施過程幾乎等同于“紙上談兵”，同樣不能在實際意義上提高其創新實踐能力。（3）所謂“機電一體”是由計算機技術、信息技術、機械技術、電子技術、控制技術、光學技術等相融合構成的一門交叉學科，而目前大部分高校的的專業設置，幾乎沒有綜合以上所有學科的專業，更沒有綜合以上知識的動手實踐平臺，學生實踐方面便有一定的欠缺，并不能做到真正的“一體化”實踐性訓練。可見，在制約大學生創新實踐能力的因素中，只有其自身的“創新思想”比較令人滿意，在“創新方法、實踐環境和鍛煉平臺”這幾個因素上是欠缺的，把這些因素具體化就是大學生在創新實踐能力培養上迫切需要的活動形式、技術、資金和場地的支持。

二、我院參加全國大學生機器人競賽情況

全國大學生機器人競賽由共青團中央和全國學聯聯合主辦，下設Robocon、Robomaster、Robotac和機器人創業賽等賽事。

以RoboMaster賽事為例，該項賽事自2013年的首次“夏令營活動”開始，逐年調整競賽內容、形式并最終“進化”為雙方對抗賽，紅藍雙方機器人陣容由英雄機器人、工程機器人、步兵機器人、空中機器人等兵種組成。對陣雙方首先從各自啟動區出發，操作手通過第一人稱視角操控自主研發的機器人，在布滿機關的戰場上識別敵手、發射“子彈”攻擊對方并完成防御，各機器人所搭載的裁判系統可感知彈丸的射擊力度，并以血量的形式呈現出來，血量歸零即視為被擊毀。競賽充分融合“機械控制”、“嵌入式系統設計”、“機器視覺”與“慣性導航”、“人機交互”等眾多技術學科，同時突破性地將機器人競技以電競方式完美呈現，最終因其顛覆傳統、激烈震撼的競賽模式，贏得全國無數青年工程師的青睞。參賽選手需要具備機械、電控、硬件、算法等綜合學科知識，獨立研發制作多種地面和空中機器人參與團隊競技，團隊整體創新思維、創新能力有明顯優勢。該項賽事在推動廣大高校學生參與創新實踐活動、提高創新實踐能力等方面發揮了積極作用，為社會培養出越來越多愛創新、會動手的科技精英人才。

Robocon賽事始于2002年，十余年來，電子信息工程學院大學生創新實驗中心（工程訓練中心）面向全學院招募熱愛電子設計和科技創新活動的各類人才，開放實驗室、共享實驗室加工測試設備、優化師資資源，打破了實驗室傳統的運作和管理模式，秉承“大一學習、大二動手、大三參賽、大四傳幫帶”的培養模式，培養一批批動手實踐能力極強的優秀人才。 自2016年首次參加Robocon賽事并獲得全國二等獎的好成績之后，近三年在Robocon、Robomaster兩項賽事中，一路披荊斬棘，不斷創造輝煌，2018年Robomaster賽事中勇闖全國十二強，取得全國一等獎的優異成績。

三、參加機器人競賽在大學生創新實踐能力提高方面的意義

（一）在學生創新實踐能力方面的意義

大學生機器人競賽作為一項高科技創新實踐活動，要求參賽隊員走出課堂，獨立研發制作多種機器人參與團隊競技，有利于培養大學生創新思維、提高其工程實踐能力。借助大學生機器人競賽綜合平臺，參賽學生能獲得寶貴的實踐技能和戰略思維，將理論與實踐相結合，在激烈的競爭中打造先進的智能機器人，真正實現了“機、電一體”的訓練目標，目前，我國大學生機器人競賽的其他賽事，也都構建了以機械、電子、自動控制、計算機技術等專業技術為基礎，創新意識、實踐技能、團隊協作精神等貫穿其中的多層次訓練體系。機器人競賽作為大學生創新實踐能力的培養的一個平臺，已經成為激發大學生參與科技創新，展示其工程實踐能力和風采的舞臺。在使學生所學的抽象的理論知識得到形象應用的同時，還拓寬了其知識面從而使學生的自學能力、動手實踐能力都得到了一定程度的提高。可以說，參加機器人競賽的過程就是學生接受系統化實踐訓練的過程。將競賽作為一種典型的學生創新實踐活動長期進行下去，不僅可以極大地激發學生創新實踐的興趣、豐富課外文化生活，還能全面提高其創新實踐能力。

（二）在教師科教研中的作用

大學生機器人競賽在教師科教研方面也有較為積極的影響。由于機器人競賽作品的設計開發目的性較強，都是根據當年的比賽規則設計開發的，因此在高校的教師科研選題中有了更多新穎的項目。機器人競賽的相關技術較為新穎和貼近前沿，對教師專業技術能力也有很大程度的挑戰和提高。通過參加大學生機器人競賽并將競賽中的技術成果應用于理論和實踐教學，不僅能提高理論和實驗教學的質量，還能在一定程度上提升高校整體科研教研水平。

（三）在高校整體學風建設中的作用

華北科技學院電信學院自2016年首次參加機器人競賽以來，獲得優異成績的同時，也間接推動了學生總體學風建設，首先競賽喚醒學生學習動力，學生通過競賽認識到自身不足促進其學習目標的明確。其次，競賽對學生組織紀律性具有強化作用，促進學習效率的提升。再次，競賽對學生的學習興趣具有激發作用，有利于校園良好學習氛圍的營造。最后，競賽有利于師生交流的增進，使高校學風建設由此得到有機統一。

四、以機器人競賽為平臺 學生創新實踐能力培養面臨的挑戰

機器人是多學科交叉的綜合體，要求綜合運用多學科知識，涉及到的知識面、知識量以及對學生綜合能力的要求遠遠超過傳統理論教學所能及，學生面臨極大的挑戰，其主要表現在以下方面：首先是知識結構。對于普通本科學校來說，參賽學生知識結構不夠完善，學校又都沒有專門針對機器人的硬件設施支持及系統的訓練計劃支撐，參加機器人競賽目前只能摸著石頭過河地試探性進行。其次是工程實踐經驗。每個進入“戰場”的機器人都是復雜的機電一體化產品，既需要理論設計，又需要實踐制造出來。這對于一般院校來說，由于參加競賽經驗短缺，生源理論水平相對一流大學有一定差距，學生工程經驗的欠缺、理論知識的相對不足都是致命的短板。再次，培養過程中不免有一些消極現象出現，比如由于賽事“戰線”長、耗時久，個別學生為了參加競賽活動影響正常理論上課或者由于把大部分時間、精力消耗在此類活動而導致理論課成績不高等。

五、結語

參加機器人競賽，在大學生實踐創新能力培養方面是機遇更是挑戰。但總體來說，機器人競賽正在為高校綜合型人才培養帶來一場突破性革命，而且賽事不僅僅是中國大學生的比賽，未來也將發展成為世界范圍內科技愛好者共同參與的機器人競技項目，參加機器人競賽，對機電類大學生綜合創新實踐能力的提高有著長遠的積極意義。

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作者簡介;張莉（1982-），女，河南開封人，工學學士，助教，華北科技學院教師，研究方向：自動控制;王江華（1981-），男，漢族，河北邢臺人，本科，副教授，教師，研究方向：機器人控制。