機器人平臺在工程專業(yè)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中的應(yīng)用

張宜偉　初俊博　謝小飛　趙建東（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018）

科技創(chuàng)新論壇

機器人平臺在工程專業(yè)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中的應(yīng)用

張宜偉初俊博謝小飛趙建東
（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018）

本文針對大學(xué)生科技創(chuàng)新活動現(xiàn)狀進行分析，基于目前大學(xué)生創(chuàng)新活動的不足之處，提出了將機器人平臺引入科技創(chuàng)新活動，闡述了機器人平臺對開展科技創(chuàng)新活動的促進作用。并對以機器人平臺為對象，以大學(xué)生科技創(chuàng)新活動為載體，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為主體，全面提高大學(xué)生綜合素質(zhì)進行了討論。

機器人；大學(xué)生科技創(chuàng)新；素質(zhì)教育

一﹑引言

近年來，我國高等教育發(fā)展迅速，教育理念不斷更新，素質(zhì)教育越來越被各大高校所重視。創(chuàng)新能力作為大學(xué)生綜合素質(zhì)的一個重要組成部分，在教育教學(xué)中受到了廣泛關(guān)注。如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力已經(jīng)成為高校人才培養(yǎng)的一個熱門議題。

科技創(chuàng)新活動由于其自主性強，形式靈活而成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要平臺。對于工程專業(yè)的大學(xué)生來說，創(chuàng)新能力不止體現(xiàn)在創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維方面，更要求學(xué)生具有相當(dāng)?shù)膶嵺`能力。機器人作為一種新興的教學(xué)工具，種類多樣，方案靈活，對工程專業(yè)的多門基礎(chǔ)及專業(yè)課程均有涉及，同時，由于機器人本身的教學(xué)特點，使得學(xué)生很容易對其產(chǎn)生興趣。因此，將機器人平臺引入工程專業(yè)的科技創(chuàng)新活動中，具有十分廣闊的前景。

二﹑大學(xué)生的科技創(chuàng)新活動現(xiàn)狀分析

目前，雖然各大高校對于科技創(chuàng)新活動都比較重視，各種工程實驗室也為學(xué)生提供了很多便捷條件，但科技創(chuàng)新活動的開展依然存在很多不足之處。

1 選題模式較為單一

雖然現(xiàn)在某些研究型大學(xué)已經(jīng)實現(xiàn)了科技創(chuàng)新活動的學(xué)生自主選題，但在整個高?？萍紕?chuàng)新活動中仍屬少數(shù)。大多數(shù)情況下，科技創(chuàng)新活動的選題還是由教師擬定，學(xué)生在教師擬定的題目當(dāng)中選擇較為感興趣的課題進行活動。這種選題方式下，教師通常對題目的難易程度﹑可拓展性等方面有著清晰的把握，但也存在限制了學(xué)生在提出問題方面的創(chuàng)新思維的弊端。但完全由學(xué)生自行擬定的創(chuàng)新題目，由于學(xué)生的經(jīng)驗不足，又很容易出現(xiàn)題目太易或題目太難的問題。

2 學(xué)生對參加科技創(chuàng)新活動積極性不強

科技創(chuàng)新活動是一項以學(xué)生為主體的科研活動，學(xué)生自主報名﹑獨立選題﹑自發(fā)創(chuàng)建團隊并進行活動。但就普遍情況而言，大部分學(xué)生對科技創(chuàng)新活動并不十分感興趣。即使是報名的學(xué)生，參加活動的原因很多是出于功利性的目的，即希望自己的畢業(yè)簡歷更為豐富，能在后期競爭中占據(jù)一定優(yōu)勢，而不是對創(chuàng)新理念或者活動本身產(chǎn)生興趣。還有些學(xué)生更愿意將心思放在考研深造的科目學(xué)習(xí)上，或者去社會上參加一些培訓(xùn)，考取相應(yīng)認證。

究其原因，主要是科技創(chuàng)新活動課題與課堂教學(xué)缺乏關(guān)聯(lián)性。雖然對于教師來說，其中的聯(lián)系很密切，但對于學(xué)生來說，對于所學(xué)專業(yè)課程大多停留在學(xué)一門是一門的階段，對整個課程體系缺乏系統(tǒng)的認知，很難以創(chuàng)新課題為切入點自行融會貫通。這就使得學(xué)生很容易對于科技創(chuàng)新和課堂授課的理解產(chǎn)生了兩極分化，一部分學(xué)生認為科技創(chuàng)新活動與學(xué)業(yè)關(guān)系不大，還有一部分學(xué)生認為課堂中學(xué)習(xí)的知識在解決實際問題的時候用處不大。這兩種認知都在一定程度上抑制了學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動的積極性.

3 學(xué)生的自主能力有待提高

在科技創(chuàng)新活動中，學(xué)生脫離傳統(tǒng)的教學(xué)模式而成為項目的主導(dǎo)者。這就要求學(xué)生除了具有完成某些技術(shù)性任務(wù)的能力之外，還要能夠?qū)φ麄€項目進行規(guī)劃，而很多大學(xué)生在活動中往往對此感到力不從心[2]。這就造成了目前大學(xué)生科技創(chuàng)新活動中一個畸形的局面：指導(dǎo)教師對活動課題進行規(guī)劃，布置每一階段的相關(guān)任務(wù)，學(xué)生則被動的完成任務(wù)，思考的重心多放在技術(shù)環(huán)節(jié)上。這在很大程度上偏離了科技創(chuàng)新活動的初衷。

三﹑機器人平臺在科技創(chuàng)新活動中的應(yīng)用

機器人平臺是一項新興事物，它在誕生的初期就收到了工程專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，隨著科技的發(fā)展，機器人行業(yè)不僅僅局限于某些高精尖領(lǐng)域，越來越多的教學(xué)機器人逐漸走進了大學(xué)校園，成為工程專業(yè)教育教學(xué)的一項有力工具。

1 將機器人教育引入課堂教學(xué)，以課堂教學(xué)帶動創(chuàng)新活動

機器人作為一種高綜合度的實驗平臺，它對工程專業(yè)的多門課程，如模擬電路﹑數(shù)字電路﹑信號與系統(tǒng)﹑自動控制原理﹑計算機控制等課程均有應(yīng)用。這就使得在多門課程的教育教學(xué)中可以引入機器人教學(xué)的相關(guān)知識。

對于工程專業(yè)的課程來說，很多后續(xù)課程中會用到先修課程的相關(guān)知識，將機器人教育引進課堂，教師在課堂授課中，以機器人作為實際教學(xué)案例貫穿多門課程，有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)后續(xù)課程時，以機器人為切入點，展開聯(lián)想記憶和發(fā)散記憶，令所學(xué)的課程在學(xué)生的頭腦中有所憑依，進而幫助學(xué)生構(gòu)建專業(yè)課程體系。

此時再開展基于機器人平臺的科技創(chuàng)新活動，一來學(xué)生可以很容易的將創(chuàng)新活動所需的專業(yè)知識與課堂教學(xué)的知識點有機的聯(lián)系起來，二來學(xué)生已經(jīng)對機器人有了一定的了解，可以對其進行更深層次的創(chuàng)新思考，同時也可以借此嘗試將在課堂學(xué)習(xí)之余針對機器人平臺的一些想法﹑創(chuàng)意付諸實踐。

除此之外，機器人教育在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面還有一個隱性的心理優(yōu)勢，目前各種影視﹑小說等娛樂文學(xué)作品中，機器人題材占據(jù)了相當(dāng)大的比重，作為一個在此大環(huán)境下成長的大學(xué)生來說，很容易在娛樂活動中對機器人產(chǎn)生好奇心，進而激發(fā)出學(xué)習(xí)﹑研究的興趣。

2 以機器人為主體，鼓勵學(xué)生自擬選題

基礎(chǔ)平臺簡單﹑設(shè)計開發(fā)靈活﹑可擴充性強是機器人平臺的普遍特點?；跈C器人平臺開展科技創(chuàng)新活動，鼓勵學(xué)生圍繞某型機器人進行自主選題，首先從發(fā)現(xiàn)問題﹑提出問題的角度激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，在論證選題是否合理﹑難易程度是否適宜的過程中，又鍛煉了學(xué)生分析問題﹑評價問題的能力，以及在解決問題上的創(chuàng)新意識。由于有了確定的實物平臺約束，又避免了學(xué)生自擬選題中思維過于發(fā)散，選題難以把握的問題。

3 以機器人創(chuàng)新為平臺，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

（1）培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)籌規(guī)劃能力

目前大學(xué)生的科技創(chuàng)新活動，雖然都是學(xué)生為主體完成，但在實施的過程中，大多屬于指導(dǎo)教師作為項目負責(zé)人，而學(xué)生作為項目組成員的模式?；跈C器人平臺的科技創(chuàng)新活動項目性特點突出，以此為契機，將學(xué)生放在項目負責(zé)人的位置上，教師則跳出項目團隊，從旁引導(dǎo)學(xué)生分析課題﹑規(guī)劃任務(wù)并最終完成創(chuàng)新活動，借此培養(yǎng)學(xué)生大處著眼的統(tǒng)籌規(guī)劃能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力

對于教學(xué)類機器人來說，通常其基礎(chǔ)平臺不具備特定的機器人功能，需要學(xué)生根據(jù)創(chuàng)新課題確定的任務(wù)目標選擇相應(yīng)的傳感器﹑單片機等元件進行開發(fā)設(shè)計，即使采用相同的機器人平臺，針對同一個任務(wù)目標，根據(jù)所選擇元件以及策略的不同，所開發(fā)出的機器人成品也各不相同，這就使得機器人的創(chuàng)新范圍非常廣，需要小組成員集思廣益，選優(yōu)汰劣，以確定最終設(shè)計方案。同時，機器人創(chuàng)新涉及到硬件設(shè)計與軟件編程兩個方面，這就更需要小組成員之間通力協(xié)作。

結(jié)語

科技創(chuàng)新活動是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的重要平臺，目前，其運行模式仍處于探索階段。機器人平臺作為一種新興的教育教學(xué)工具，在工程專業(yè)的課堂和實驗教學(xué)中已有了廣泛應(yīng)用。將機器人與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合，以機器人設(shè)計為切入點開展科技創(chuàng)新活動，能極大的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)﹑科研興趣，同時也對科技創(chuàng)新活動的組織和發(fā)展有積極的推動作用。

[1]董翠敏，劉永強．以機器人教育為平臺培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識和能力[J]．實驗室研究與探索，2011，30（09）：243-244．

[2]王科俊，唐墨，莫宏偉，付斌．控制工程專業(yè)本科生的科技創(chuàng)新實踐技能培養(yǎng)[J]．交通科技與經(jīng)濟，2011，13（02）：123-125．

[3]王梅娟，盧涌，馮凱，許鳳慧．基于智能機器人的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式初探[J]．計算機教育，2013（02）：63-65．

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