賽教融合育人模式在新工科專業(yè)的探索和實踐以機器人工程專業(yè)為例

文章編號：1671-489X（2025）06-0153-03DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.06.153

0 引言

新工科是我國主動應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動，是面向21世紀(jì)工程教育的新模式。新工科的特點是跨學(xué)科融合、實踐導(dǎo)向、創(chuàng)新精神、國際化發(fā)展和與產(chǎn)業(yè)對接[1]，強調(diào)將工程學(xué)科與科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、人文等學(xué)科相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。機器人工程專業(yè)涉及機械、電子、自動化等多學(xué)科交叉領(lǐng)域，是典型的新工科專業(yè)。

賽教融合育人模式將比賽活動和教育活動相結(jié)合，通過參與機器人比賽等競賽活動促進學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展[2]。這種融合模式不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的知識和技能，還強調(diào)提高學(xué)生的動手能力、團隊合作能力和問題解決能力。機器人比賽具有較強的觀賞性、互動性和挑戰(zhàn)性，能夠激發(fā)學(xué)生的參與熱情。通過參與機器人比賽，學(xué)生可以在實踐中應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力，提高團隊合作和溝通能力。賽教融合育人模式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)了他們的自主學(xué)習(xí)和自我管理能力，促進了其綜合素質(zhì)的全面發(fā)展[3]。

于2017年設(shè)立機器人工程專業(yè)，是我國較早設(shè)立機器人工程專業(yè)的高校之一。專業(yè)設(shè)立之初就十分重視賽教融合，成立了各類機器人社團，如足球機器人、水下機器人、無人機、機器視覺等。這些社團各具特色，在機器人領(lǐng)域積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。教師通過專業(yè)導(dǎo)論課程、班會等活動，鼓勵學(xué)生積極參加機器人社團并參與比賽。學(xué)校在全國普通高校大學(xué)生機器人競賽指數(shù)中連續(xù)多年排名第一。經(jīng)過多年探索和實踐，學(xué)校逐漸形成了適合機器人工程專業(yè)的育人模式。本文針對新工科教育對賽教融合的需求，結(jié)合學(xué)校的探索和實踐，提出面向新工科的賽教融合機器人工程專業(yè)育人模式，以期為其他院校相關(guān)專業(yè)提供新方法和新思路。

1賽教融合育人模式是新工科教育的必然選擇

1.1 新工科教育的目標(biāo)

新工科教育是跨學(xué)科融合、實踐導(dǎo)向、創(chuàng)新思維培養(yǎng)的工程教育模式，旨在培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力和實踐能力的工程人才[4]。新工科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具備工程實踐能力和創(chuàng)新思維的工程人才，滿足社會對工程領(lǐng)域的需求。與課后作業(yè)、課程實驗、考試等傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，賽教融合具有目標(biāo)明確、難度可控、趣味性強等顯著優(yōu)勢，能夠充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進新工科教育目標(biāo)的達成。

1.2賽教融合育人模式構(gòu)建新工科教育核心要素

1.2.1促進跨學(xué)科融合

新工科教育將工程學(xué)科與科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、人文等學(xué)科進行融合，培養(yǎng)具備跨學(xué)科綜合素質(zhì)的工程人才。新工科教育提倡跨學(xué)科合作，促進不同學(xué)科之間的交流與合作。機器人比賽為不同專業(yè)的學(xué)生提供了交流和合作的機會。在比賽準(zhǔn)備和訓(xùn)練過程中，學(xué)生不僅加深了專業(yè)知識的理解，而且擴展了跨專業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)識。跨學(xué)科合作為學(xué)生提供了多樣化的視角和方法，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維，提高解決復(fù)雜問題的能力。

1.2.2 堅持實踐導(dǎo)向

新工科教育強調(diào)實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用于解決實際問題。新工科教育注重設(shè)計和實施實踐項目，讓學(xué)生通過實際操作和實驗鞏固和應(yīng)用課堂所學(xué)知識，同時鼓勵他們自主學(xué)習(xí)和探索課堂外的知識和領(lǐng)域。機器人比賽有明確的任務(wù)和目標(biāo)，參賽學(xué)生需要按照比賽規(guī)則設(shè)計和制作機器人，完成指定任務(wù)。這一過程不僅鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，還提升了他們的問題解決能力和團隊合作能力。

1.2.3培養(yǎng)創(chuàng)新思維

新工科教育鼓勵學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識。在機器人比賽中，學(xué)生需要運用多種方法完成比賽任務(wù)，需要具備強大的創(chuàng)新思維和動手能力，大膽突破傳統(tǒng)思路。如獲得2023年全國大學(xué)生機器人大賽ROBOCON全國冠軍的電子科技大學(xué)隊，他們的機器人隊伍沒有按照常規(guī)操作繞行斜坡上臺，而是直接跳過藍圈上臺。這一創(chuàng)新性操作突破了常規(guī)思維，充分展現(xiàn)了學(xué)生卓越的創(chuàng)造力和出色的動手能力。

1.3賽教融合育人模式是構(gòu)建新工科教育的重要途徑

賽教融合育人模式的核心理念是通過競賽的形式促進學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展，為新工科教育的實施提供了重要途徑。首先，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往以教師為中心，學(xué)生被動接受知識，容易感到厭倦和枯燥。競賽作為一種全面的評價和選拔機制，學(xué)生可以主動參與學(xué)習(xí)過程，積極探索和實踐，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性。其次，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力[5]。在競賽中，學(xué)生需要解決實際問題，提出創(chuàng)新的解決方案并將其付諸實踐。這種實踐性的學(xué)習(xí)方式培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力，讓他們能夠更好地應(yīng)對未來的挑戰(zhàn)和需求。最后，提高學(xué)生的綜合能力和團隊合作能力。在競賽中，學(xué)生需要與他人合作共同完成任務(wù)。通過交流和合作，學(xué)生學(xué)會傾聽和尊重他人的意見，培養(yǎng)團隊合作和溝通能力。這些對工程技術(shù)人才培養(yǎng)來說至關(guān)重要。此外，競賽還提供了展示風(fēng)采的平臺，增強了學(xué)生的自信心和集體榮譽感。

2 面向新工科的賽教融合機器人工程專業(yè)育人模式的設(shè)計與實施

機器人工程系設(shè)計并實施了“以賽促學(xué)，以賽促教，學(xué)賽結(jié)合”的面向新工科的賽教融合育人模式。經(jīng)過多年的不斷完善，取得了良好效果。

2.1充分調(diào)動學(xué)生的積極性

在指導(dǎo)學(xué)生參與競賽時，以學(xué)生為中心，充分調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。主要采取以下方法。

1）隊員篩選機制。選擇隊員的時候，要關(guān)注隊員加入比賽隊伍的動機，選擇真正熱愛比賽、愿意為比賽付出的隊員。進入隊伍后，現(xiàn)任隊員通過培訓(xùn)等方式進一步篩選新隊員。比賽成績優(yōu)秀的隊伍往往團隊的治理水平很高，隊員能夠積極主動地做好招新、面試、參賽準(zhǔn)備等工作。這得益于成熟的隊員篩選機制，形成良性循環(huán)。

2）設(shè)定目標(biāo)。為了激發(fā)學(xué)生的積極性，設(shè)定一些具有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)，如設(shè)計機器人可完成具有一定難度的新任務(wù)，以此激發(fā)學(xué)生的競爭心理和求勝欲望，更加主動地投入學(xué)習(xí)和實踐。

3）獎勵和認(rèn)可。為了鼓勵學(xué)生積極參與并努力取得好成績，學(xué)校設(shè)立了一系列獎勵機制，如學(xué)分加分、評優(yōu)、表彰等。及時肯定和認(rèn)可學(xué)生的努力和成績，讓他們感受到自己的付出得到了回報，進一步激發(fā)學(xué)習(xí)和比賽的積極性。

2.2參加相關(guān)領(lǐng)域各項賽事

新工科領(lǐng)域與社會上的新興行業(yè)緊密相連，其中不乏初創(chuàng)企業(yè)。為了提升知名度和行業(yè)影響力，這些企業(yè)或行業(yè)協(xié)會常常贊助或組織各類比賽。學(xué)校需要為學(xué)生提供更多參加新興行業(yè)相關(guān)比賽的機會。積極組織和參與比賽對學(xué)校與企業(yè)是互惠互利的。機器人比賽通常與機器人展會同期舉辦，這為教育界和企業(yè)界提供了相互交流與合作的良好契機。學(xué)校通過參與比賽，為學(xué)生提供了將理論知識與實踐相結(jié)合的機會。學(xué)生在比賽中通過綜合運用多學(xué)科知識，提升實踐能力。學(xué)校還可以根據(jù)比賽中出現(xiàn)的新技術(shù)、新問題，及時調(diào)整和優(yōu)化課程設(shè)置。企業(yè)通過贊助和組織比賽，能夠與學(xué)校建立長期的人才培養(yǎng)合作關(guān)系和產(chǎn)學(xué)研合作聯(lián)盟。

2.3建立大學(xué)生機器人創(chuàng)新基地

建立了大學(xué)生機器人創(chuàng)新基地，并為其提供堅實的支持和保障。

在硬件方面，學(xué)校提供了專門的實驗場地和資金支持。如專門提供約200平米的場地作為學(xué)生創(chuàng)新的實驗場。此外還每年撥付一定比例的資金作為大學(xué)生創(chuàng)新基地的專用經(jīng)費。實驗場地和資金支持是大學(xué)生進行相關(guān)創(chuàng)新和實踐活動的基本保證。實驗場地包括大學(xué)生機器人創(chuàng)新基地、各專業(yè)實驗室、大型場地等；實驗室配備機器人研究和開發(fā)的各類設(shè)備和工具，包括各種機器人平臺、機器人零件、機械類標(biāo)準(zhǔn)件、傳感器、控制器、3D打印機、激光切割機、各類嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板等硬件設(shè)備，以及相應(yīng)的軟件開發(fā)工具和編程環(huán)境。每學(xué)期定期補充和升級相關(guān)材料，特別是電控類的材料。學(xué)生可以在實驗室進行機器人的組裝、編程和測試。學(xué)校和學(xué)院為參賽材料的采購、訓(xùn)練等提供資金支持和后勤保障，為人才培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展保駕護航。

在軟件方面，學(xué)校為每個機器人隊伍配備指導(dǎo)教師，提供機器人技術(shù)、項目管理等方面的專業(yè)指導(dǎo)和支持。每次外出比賽都有帶隊教師隨隊同行，為學(xué)生提供專業(yè)支持和安全保障。

2.4開設(shè)面向比賽的機器人課程

學(xué)校教務(wù)處鼓勵各學(xué)院開設(shè)機器人競賽類課程，如Arduino編程、ROS機器人操作系統(tǒng)等，講授機器人比賽涉及的基礎(chǔ)知識，并向?qū)W生提供實驗用的機器人或機器人零部件等。課程結(jié)束后，優(yōu)秀的學(xué)生小組可以在課程實驗的基礎(chǔ)上對機器人進行深入研究和優(yōu)化，并參加相關(guān)機器人比賽。例如，學(xué)習(xí)完學(xué)校的機器人機構(gòu)創(chuàng)意設(shè)計制作課程，學(xué)生用課程中制作的機器人參加了華北五省機器人比賽。這種方式讓學(xué)生上課更加積極，也更加主動完成課程作業(yè)。

2.5注重機器人的技術(shù)傳承

學(xué)校某些機器人團隊成立已近20年，形成了良好的技術(shù)傳承傳統(tǒng)。機器人團隊不定期舉行技術(shù)培訓(xùn)會，邀請優(yōu)秀畢業(yè)生回校授課，分享經(jīng)驗并傳授企業(yè)生產(chǎn)實踐中的前沿知識。此外，高年級學(xué)生積極為低年級學(xué)生講解機器人技術(shù)。授課學(xué)生認(rèn)真?zhèn)湔n，聽課學(xué)生積極學(xué)習(xí)。多年來，機器人的技術(shù)傳承不僅延續(xù)了團隊的技術(shù)積累，還推動了技術(shù)的不斷演進和迭代。未來，學(xué)校將繼續(xù)堅持這一傳統(tǒng)，確保技術(shù)發(fā)展的延續(xù)性和創(chuàng)新性。

3機器人工程專業(yè)賽教融合育人模式的發(fā)展建議

面向新工科的賽教融合育人模式的長遠發(fā)展需要注意以下幾個方面。

3.1建立全面且均衡的評價體系

目前的評價主要集中在競賽排名和成績上，往往難以準(zhǔn)確考核比賽對學(xué)生能力提升和對學(xué)生成長的深層次幫助。對競賽結(jié)果的過度重視可能會導(dǎo)致過分強調(diào)應(yīng)試能力和功利性目標(biāo)。因此，在賽教融合過程中，建立全面且均衡的評價體系才能促進學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的發(fā)展，而非僅僅鼓勵學(xué)生追求競賽榮譽和獎項。

3.2注重發(fā)揮教師的專業(yè)指導(dǎo)作用

教師在賽教融合中扮演著重要角色，賽教融合育人模式需要教師全情投入，為學(xué)生提供專業(yè)指導(dǎo)和技術(shù)支持。教師需要以極大的教書育人熱情，無私地投入和奉獻，鼓勵并支持學(xué)生的創(chuàng)新活動。教師還應(yīng)具備豐富的教學(xué)經(jīng)驗和專業(yè)知識，為學(xué)生指點研究方向，成為學(xué)生強大的技術(shù)后盾。因此，教師的培養(yǎng)和發(fā)展也是建設(shè)賽教融合育人模式的重要內(nèi)容。

3.3有力的資金支持和保障

準(zhǔn)備和參加比賽都需要資金支持，而不同的比賽項目需要資金數(shù)量差異巨大。學(xué)校可以設(shè)立專門的競賽基金，用于支持學(xué)生參加各類機器人比賽。讓帶隊取得優(yōu)異比賽成績的指導(dǎo)教師在申請資金時更加便捷，形成良性循環(huán)。

4結(jié)束語

作為一種新的教育模式，賽教融合為新工科教育的發(fā)展提供了有力支持[。機器人工程專業(yè)的教學(xué)實踐表明，賽教融合育人模式在提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力、動手能力，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性等方面發(fā)揮了重要作用。積極探索和實施賽教融合育人模式，能真正實現(xiàn)新工科教育的目標(biāo)，培養(yǎng)出更多具有創(chuàng)新能力和實踐能力的工程技術(shù)人才，為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和創(chuàng)新型國家建設(shè)作出更大貢獻。

5 參考文獻

[1］馬天力，宋曉茹，陳超波，等．“教賽合一”：面向新工科的機器人工程專業(yè)建設(shè)研究[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐，2021，4（15）：103-106.

[2]翁盛檳，鄧小雷，林曉亮，等，基于教賽融合的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式探索與實踐［J].中國教育技術(shù)裝備，2022（24）：147-150.

[3］羅小燕，杜紅霞，談曉輝.基于新工科的測控專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式初探[J].高教學(xué)刊，2019（20）：29-31，34.

[4]成鳳敏，張雅靜.新工科背景下電子信息工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究[J].無線互聯(lián)科技，2021，18（22）：163-164.

[5]宋曉波，毛秋英，孔丹．以賽促教、教賽融合模式在工程圖學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索［J].中國教育技術(shù)裝備，2023（7）：82-84.

[6]仝月榮，陳江平，張執(zhí)南，等．產(chǎn)教深度融合協(xié)同探索面向新工科的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式：以上海交通大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新中心為例[J].實驗室研究與探索，2020，39（11）：194-198.