基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐

徐 勇，張 亮

（溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系，浙江溫州325035）

0 引言

2015年李克強(qiáng)總理在政府工作報告提出：“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”；2018年9月18日，國務(wù)院下發(fā)《關(guān)于推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級版的意見》[1，2]。時代呼喚教育創(chuàng)新，社會需要創(chuàng)新人才，高等職業(yè)院校是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要場所，高職學(xué)生是高等學(xué)校創(chuàng)新型人才的重要培養(yǎng)對象，他們創(chuàng)新能力的強(qiáng)弱直接影響學(xué)校的聲譽(yù)，直接關(guān)系到我國科技人才隊伍素質(zhì)的高低，關(guān)系到國家大國工匠精神的傳承[3]。

但目前全國大多數(shù)高職院校在人才培養(yǎng)計劃、課程安排、講授內(nèi)容、授課方式和手段上，都在一定程度上制約著創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)；學(xué)校專業(yè)教育依然偏重理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)投入雖有提高，但總體上還是偏少；只重視培養(yǎng)創(chuàng)新理念而忽略實(shí)踐動手能力，導(dǎo)致部分有潛力的學(xué)生特長得不到充分發(fā)揮。因此，高等職業(yè)院校必須首先進(jìn)行教育創(chuàng)新以培養(yǎng)多數(shù)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。本文以溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，進(jìn)行基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐。

1 Robocon機(jī)器人大賽簡介[4]

2001年6月21日，中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽工作委員會成立，我國機(jī)器人競賽事業(yè)從此進(jìn)入了一個新的階段。國內(nèi)機(jī)器人競賽影響力比較大的有兩個：一個是由中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽工作委員會、RoboCup中國委員會等組織的“中國機(jī)器人大賽”；另一個是由中央電視臺組織的“亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽（ABU Robocon）”國內(nèi)選拔賽。

“亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽”國內(nèi)選拔賽是由中央電視臺主辦，中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽工作委員會協(xié)辦，并邀請中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽委員會的專家成立了專家評審委員會。大賽以發(fā)展機(jī)器人技術(shù)和培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識為宗旨，涉及到工程制圖、電子電路、單片機(jī)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、圖像處理、計算機(jī)編程語言、三維造型等學(xué)科知識，通過機(jī)器人這個競賽平臺，增強(qiáng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識解決實(shí)際問題的能力。該項賽事得到了亞太地區(qū)知名大學(xué)的積極響應(yīng)，在國內(nèi)外很有影響力。

2 高校人才培養(yǎng)模式存在的問題

2.1 人才培養(yǎng)計劃制定與社會需求存在差距

當(dāng)今世界范圍的競爭越來越表現(xiàn)為人才的競爭。目前，高等職業(yè)教育現(xiàn)狀已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，與當(dāng)今信息化潮流不相匹配，具體體現(xiàn)在人才培養(yǎng)計劃的制定上和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)系不緊密，不能及時跟蹤先進(jìn)科技技術(shù)，在人才培養(yǎng)計劃的調(diào)整上動作遲緩，改革力度不大。

目前，多數(shù)學(xué)校仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行課堂教學(xué)，但傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在一些弊端：理論教學(xué)學(xué)時偏多，學(xué)生動手能力練習(xí)偏少；課堂教學(xué)多數(shù)情況下仍然是以教師為主體，學(xué)生被動接受知識的灌輸；教學(xué)方法和教學(xué)手段較少，形式枯燥，不易激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣；課堂教學(xué)不能充分發(fā)揮出因材施教的效果。

2.2 軟件和硬件設(shè)施差距較大

創(chuàng)新人才和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要相應(yīng)的軟件和硬件設(shè)施的配套支持。以Robocon大賽為例，首先校內(nèi)需要提供大賽訓(xùn)練用的實(shí)訓(xùn)場地，滿足學(xué)生日常訓(xùn)練和設(shè)備調(diào)試使用；其次，機(jī)器人大賽需要購買一定數(shù)量的硬件設(shè)備和元件，譬如控制器、電機(jī)、定位器、3D打印機(jī)、傳感器等，這些設(shè)備和配件的價格不等，有些核心元件價格很高。在設(shè)計和試制過程以及訓(xùn)練過程中，有些零部件磨損，導(dǎo)致機(jī)器人機(jī)構(gòu)時常出現(xiàn)故障，需要及時更換配件，訓(xùn)練過程中，還需要用到一些精密的測試儀器和設(shè)備；參加機(jī)器人大賽人員住宿和交通費(fèi)、車輛運(yùn)輸費(fèi)等等，所有這些都需要用一定數(shù)量的資金支持。目前，學(xué)院由于經(jīng)費(fèi)緊張，對在機(jī)器人比賽過程所需資金投入有限，這些都對培養(yǎng)創(chuàng)新人才有一定的影響。

2.3 師資力量跟不上創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的步伐

目前，學(xué)院師資力量已滿足不了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基本要求。具體體現(xiàn)在師資隊伍結(jié)構(gòu)不合理，沒有形成年齡結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、雙師結(jié)構(gòu)的合理的師資隊伍。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)師資隊伍一般都是臨時組建的，屬于松散型的隊伍結(jié)構(gòu)，流動性較大，自由度較大，約束力較小，教師分工不明確，無法形成一個長期的有競爭力的教師團(tuán)隊。

2.4 學(xué)生評價模式亟待完善

傳統(tǒng)的考核模式還是以試卷考試為主，沒能充分反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。創(chuàng)新教育需要學(xué)生花費(fèi)大量的時間和精力在實(shí)訓(xùn)場地和課堂學(xué)習(xí)之外進(jìn)行自學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練以及參加競賽等，有時會和正常的教學(xué)活動產(chǎn)生沖突，期末考核時會影響課程綜合成績的評定，部分同學(xué)部分課程有可能會產(chǎn)生不及格的現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)踐動手能力的培訓(xùn)會打折扣，因此建立適合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的科學(xué)的評價模式，直接影響到學(xué)生參與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的活動中來以及競賽的成績。

2.5 學(xué)生的理論知識欠缺

高職學(xué)生基礎(chǔ)知識較差，難以理解比較復(fù)雜的理論知識和公式；學(xué)習(xí)缺乏主動性，需要教師督促檢查；學(xué)生缺乏聯(lián)系所學(xué)知識進(jìn)行創(chuàng)造性的綜合運(yùn)用能力。

3 基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐

3.1 Robocon機(jī)器人競賽的宗旨[5]

實(shí)踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，Robocon機(jī)器人大賽平臺是對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育的重要手段，為大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供基礎(chǔ)條件，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)理論教學(xué)的缺陷。通過機(jī)器人大賽，可以激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，鍛煉綜合運(yùn)用知識的能力和素質(zhì)，機(jī)器人大賽也給學(xué)生帶來競爭性的學(xué)習(xí)機(jī)會。

3.2 構(gòu)建基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)基地建設(shè)

機(jī)器人技術(shù)涉及到感測技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)以及制造技術(shù)等多方面知識的集成。為了提高高職教育的質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，構(gòu)建基于競賽的人才培養(yǎng)基地非常必要，溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院院系兩級組織在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，以機(jī)械系工程實(shí)訓(xùn)中心為基礎(chǔ)構(gòu)建了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系的框架，如圖1所示。

圖1 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)體系框架圖

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)基地的建設(shè)需要投入一定的資金支持，購買必要的競賽設(shè)備和測試儀器，充足的經(jīng)費(fèi)和政策支持是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的必要條件。為了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，學(xué)院近幾年來不斷加大設(shè)備投入，同時還出臺相關(guān)的文件鼓勵教師組隊參加高質(zhì)量的競賽。

3.3 構(gòu)建基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計劃[5]

課堂教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的主要場所，安排一定學(xué)時的理論教學(xué)是機(jī)器人創(chuàng)新教育的基礎(chǔ)。為了更好地在課堂教學(xué)中進(jìn)行機(jī)器人教育，必須改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方式，有針對性的開設(shè)與Robocon機(jī)器人競賽相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的課程，設(shè)置模塊化供學(xué)生自由選取，使得學(xué)生能夠根據(jù)自己的興趣愛好選取機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深入研究和學(xué)習(xí)。機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺的教學(xué)模塊設(shè)計如圖2所示[6]。

3.6 構(gòu)建基于Robocon競賽的考核評價制度

Robocon競賽團(tuán)隊成員在完成正常的課堂學(xué)習(xí)之外，還要花費(fèi)大量的精力和時間進(jìn)行學(xué)習(xí)和動手能力訓(xùn)練，為了提高同學(xué)們積極參加Robocon比賽的興趣，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的創(chuàng)新型人才，學(xué)院和系部出臺了相應(yīng)的考核評價制度和學(xué)分獎勵措施，這些相關(guān)的激勵制度對促進(jìn)教學(xué)改革，提高師生參加競賽的積極性大有益處。

通過基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐，機(jī)械系在近兩來國內(nèi)和浙江省機(jī)械設(shè)計大賽上已經(jīng)取得了不錯的成績。2018年6月20-21，在山東鄒城舉行的第17屆全國大學(xué)生機(jī)器人Robocon賽事全國總決賽上，溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院代表隊和全國本科高校同臺競技，收獲機(jī)器人最佳設(shè)計獎和一等獎兩項大獎，這也是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式實(shí)踐的最好佐證。

圖2 機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺的教學(xué)模塊設(shè)計

3.4 構(gòu)建基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才團(tuán)隊[7]

Robocon競賽是一項實(shí)踐性較強(qiáng)的比賽，它需要學(xué)生充分利用所學(xué)知識和實(shí)踐動手能力，按照大賽要求，將指定的有限材料，經(jīng)過機(jī)械加工和裝配等加工過程，設(shè)計并制作出能夠完成大賽指定任務(wù)的機(jī)器人。由于學(xué)生的個體差異明顯，為了因材施教，必須建立適應(yīng)競賽的學(xué)生團(tuán)隊。團(tuán)隊成員的選拔公開公平，由系部和指導(dǎo)老師篩選出具備扎實(shí)基礎(chǔ)知識和實(shí)踐動手能力的學(xué)生參加比賽。機(jī)器人大賽是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要團(tuán)隊通力合作才能完成機(jī)器人的設(shè)計制造和測試，團(tuán)隊成員根據(jù)自己的特長和興趣愛好選擇適合自己的模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)，團(tuán)隊成員之間相互討論，共同學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。在項目調(diào)試過程中，通過不斷地修改完善項目內(nèi)容，潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，同時還教會了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

3.5 構(gòu)建基于Robocon競賽的創(chuàng)新型師資隊伍

創(chuàng)新型人才培養(yǎng)離不開創(chuàng)新型導(dǎo)師的指導(dǎo)，比賽指導(dǎo)教師對機(jī)器人競賽目標(biāo)和實(shí)踐教學(xué)計劃的制定、創(chuàng)新型實(shí)踐隊伍的組建、團(tuán)隊成員的選拔、設(shè)計過程的指導(dǎo)、成果的研制和測試等都負(fù)有直接的責(zé)任。目前學(xué)院專職指導(dǎo)機(jī)器人創(chuàng)新訓(xùn)練的只有一名年輕教師，有時臨時聘請專業(yè)教師共同參與指導(dǎo)和比賽，由于教學(xué)任務(wù)繁重，師資隊伍偏弱，年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)等構(gòu)成不合理，影響機(jī)器人創(chuàng)新訓(xùn)練的質(zhì)量和效果。因此，構(gòu)建適應(yīng)競賽的專兼職師資隊伍非常必要。

4 結(jié)束語

基于Robocon競賽的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建，經(jīng)過近幾年的探索與實(shí)踐，已經(jīng)開始展現(xiàn)良好的發(fā)展勢頭，并從中探索出培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的可持續(xù)性發(fā)展的思路和方法，也取得了一定的成績。但是，目前這種創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系還不完善，還需要持續(xù)不斷地加大投入和政策支持，進(jìn)一步加大實(shí)踐教學(xué)改革，完善教師的激勵機(jī)制，保證教學(xué)質(zhì)量，鼓勵和選拔學(xué)生參與各種類型的競賽，為培養(yǎng)適應(yīng)新時代需要的、具有綜合競爭力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才提供經(jīng)驗(yàn)支持。