基于機器人校賽平臺構筑工程創新創業教育的探索與實踐

黃芳勝 董二寶 倪向貴 張世武 吳恒安

摘 要：機器人是典型的機械、材料、電子、控制、信息、計算機、仿生學等多學科交叉前沿科技，是現代工程科學的集大成者，也是現代工程創新創業實踐教育的絕佳載體。以中國科學技術大學基于2001年創辦的校內RoboGame機器人大賽平臺而構建的工程創新實踐教育為例，針對高校創新創業教育改革的熱點，將RoboGame機器人大賽與工程創新創業教育相結合，經過近二十年的實踐探索，驗證了這種以校內機器人大賽為平臺的工程創新創業教育對提高大學生的創新精神、創業意識和創業能力具有良好效果，提出了貼合實際的、可復制的機器人實踐教學模式，對培養優秀創新創業人才發揮了積極、重要的作用。

關鍵詞：機器人比賽;工程創新;創新創業;人才培養;教學研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 收稿日期：2020-06-15 文章編號：1674-120X（2020）32-0125-02

一、引言

在知識經濟時代，創新人才是社會發展的源動力，高水平的創新創業教育是培養創新人才的重要途徑，創新人才綜合素質特別是實踐創新能力已成為高等院校教育教學目標的重要組成。因此，構建大學生實踐創新能力培養體系，推進學生實踐創新能力培養至關重要，其中最常見的途徑就是利用高校競賽來培養大學生的創新創業能力。中國科學技術大學將RoboGame機器人大賽與工程創新創業教育相結合，驗證了這種以校內機器人大賽為平臺的工程創新創業教育對提高大學生學習積極主動性和全面綜合素養具有良好效果。

本文將結合中國科學技術大學近二十年的實踐探索，探究以校內機器人大賽為平臺的工程創新創業教育提高大學生創新創業能力的技術路線，以培養優秀的創新創業人才。

二、機器人工程創新創業教育實施方案

（一）構筑基于RoboGame機器人大賽平臺的創新實踐教學

RoboGame機器人大賽以校內機器人大賽為主線，如圖所示，包括了主題征集、基礎知識培訓與機器人講座、機器人設計與制作、暑期公選課，RoboGame預賽與彩排、決賽等一系列活動。學生在參與機器人比賽的同時，可選修“機器人設計與制作”課程，并依據課堂表現、方案計劃書和制作過程的評審成績獲得相應的課程學分;依據最后的比賽成績獲得創新實踐學分。

（二）建設系統化、開放式的機器人創新創業實踐教學基地

中國科學技術大學依托工程科學實驗教學中心，建設專門的機器人創新實踐基地，配置專職和兼職教師共同指導的實驗教學團隊，為全校學生開展機器人創新創業實踐提供教學服務和軟硬件支撐。該中心目前教學場地面積3 600平方米，設備資產3 000多萬，在國內高校中處于領先水平;除擁有車床、銑床、線切割機床、精雕機、氣體保護焊等傳統加工設備外，還引入了數控、3D掃描和打印、激光內雕、高精密五軸加工機床等深受學生喜愛的現代加工技術項目，為學生設計與制作機器人提供了堅實的支撐條件。

尤其是近些年來，在教務處連續五期實驗教學中心建設項目支持下，工程科學實踐教學中心的機器人創新實踐基地已建成并擁有了系統、先進的機器人實驗項目及儀器設備條件，為學生的工程創新創業實踐活動提供了開放式的平臺與專業化的指導。

（三）構建基于機器人俱樂部的工程創新創業教育組織模式

為進一步完善多層次、系統化、全過程的工程創新實踐教育體系，中國科學技術大學于2006年成立學生機器人俱樂部，以學生社團形式來協助組織RoboGame校內機器人大賽和組隊參加“中國高校智能機器人創意大賽”“全國大學生機器人大賽Robocon”“全國大學生機器人大賽RoboMaster”“全國大學生機器人大賽機器人創業賽”等工程創新創業競賽活動，全面培養學生的信息獲取分析應用能力、多學科交叉綜合創新能力、動手實踐能力、組織協調能力、溝通表達能力等。

將工程創新創業教育與校內學生社團活動結合在一起，充分激發學生們的自主性和創造性，加強了其活動組織能力，充分體現了堅持立德樹人為中心的“三全”育人理念，在提升學生綜合創新實踐意識、團隊合作精神、拼搏精神和創新創業實踐能力等方面均起到了良好效果。近年來學生機器人俱樂部成員在國內外機器人大賽和創新創業大賽中斬獲多個重要獎項。

（四）通過“理論—設計—制作—比賽—展演”全鏈條教育，培養了大批優秀本科生

寓教于賽，賽教融合。將RoboGame校內機器人大賽與《機器人設計與制作》課程教學、機器人基礎知識和技能培訓、機器人講座等大學生培養方式相結合，充分貫徹“全人教育”理念，通過賽教融合來踐行包括專業理論和工程知識教學，工程實踐能力訓練，商業知識培訓，綜合素質、交流能力、創新能力、管理能力、工程意識養成等在內的大學生全方位培養訓練。

從2001年至今，中國科學技術大學每屆招生約1 800人，每年約有220～290名本科生參加RoboGame機器人大賽，占比12%～16%，覆蓋工程學院、信息學院、計算機學院、少年班學院、物理學院、管理學院等多個學院，近二十年來培養了大量的工程創新創業人才。參加RoboGame機器人大賽已成為許多本科生留學深造申請中的重要加分經歷。另據不完全統計，參加過RoboGame機器人大賽的畢業生已成功創辦了十多家科技企業。

三、項目特色與應用效果

（一）該實踐教學項目創新點

（1）依托工程科學實驗教學省級示范中心，建設專門的機器人創新實踐基地，建成系統的、先進的、開放式機器人創新實踐平臺，配置專職和兼職教師共同指導的實驗教學團隊，構筑了“理論—設計—制作—比賽—展演—創業”全鏈條的工程創新創業人才培養體系。

（2）將RoboGame校內機器人大賽與“機器人設計與制作”等課程教學及國內外機器人大賽等創新創業競賽相結合，給學生提供了較為系統的機器人技術課程學習和多層次的創新創業實踐鍛煉機會，將RoboGame機器人大賽打造成了全校工程創新創業人才培養的品牌活動。

（3）創立學生機器人俱樂部，將工程創新創業教育與學生社團活動相結合，使RoboGame機器人大賽成為校園大規模、高水平、廣影響的特色科技創新活動，極大地提升了大學生學習的主觀能動性和綜合創新實踐意識，幫助學生斬獲多項競賽獎，培養了大批優秀創新創業人才。

（4）經過多年探索實踐，RoboGame機器人大賽形成了競速競技賽和劇場表演賽兩種比賽形式，既為工程、信息、計算機等工科專業的學生提供了綜合創新舞臺，也為物理、管理、人文等非工科專業學生提供了鍛煉成長平臺，成為備受全校學生喜愛的創新實踐活動。

（二）該實踐項目應用效果

RoboGame機器人大賽為學生提供了多學科實踐的機會，如機械設計、工程圖繪制、外形造型設計、機械加工、裝配作業、電子線路設計與制作、電路調試、嵌入式系統開發、計算機控制、軟件編程等，甚至到市場或電商平臺去采購元器件、索要正規發票到財務處報銷也是一種很好的實踐鍛煉。比賽的勝負只在一瞬間，但是理論與實踐相統一的精神將使學生受益終生。通過實踐和訓練，學生不僅能加深對理論的理解和對實踐對象的認識，并在實踐中增強情感體驗，磨煉意志，提高承受挫折的能力，培養百折不撓的進取精神，而且也鍛煉了綜合運用知識分析和解決問題的能力。因此，RoboGame機器人大賽受到學生的普遍歡迎，參賽學生人數越來越多，覆蓋的專業也越來越廣，已成為一項全校性的科技創新品牌活動，培養了大批優秀創新創業人才。根據不完全統計，參加過RoboGame機器人大賽的畢業生創辦或作為核心成員參與創辦數十家科技企業。通過RoboGame校內機器人大賽的基礎培養，學生參加國內外機器人大賽等工程創新創業競賽并斬獲多個重要獎項。

四、結語

歷經近二十年的探索實踐，中國科學技術大學將工程創新創業教育與校內RoboGame機器人大賽、校內學生社團活動、工程創新設計課程等相結合，在激發大學生學習、探索、創新的熱情，培養大學生實踐動手能力、綜合創新能力和團隊合作精神等方面取得了良好效果，驗證了以校內機器人大賽為平臺的工程創新創業教育提高大學生的學習積極主動性和全面綜合素養的可行性，培養出了很多優秀的創新創業人才。這種創新創業實踐教育也為更多高校提供了貼合實際的、可復制的機器人實踐教學模式，對培養優秀創新創業人才發揮了積極、重要的作用。

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