機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用實踐能力培養(yǎng)模式的探索

摘要：為了順應(yīng)時代發(fā)展，社會對新型人才的需求加大，高校對傳統(tǒng)課程進(jìn)行一系列改革創(chuàng)新，探索與實踐人工智能時代的人才培養(yǎng)路徑。通過對機(jī)器人方向的本科實踐教學(xué)改革，新建創(chuàng)新實驗室、完善學(xué)科競賽體系、積極申報大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、成立大學(xué)生興趣小組、加強(qiáng)大學(xué)生企業(yè)實習(xí)力度等方式，將機(jī)器人專業(yè)方向的素質(zhì)培訓(xùn)融入本科實踐教學(xué)改革中，不斷提高教師及學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;實踐教學(xué);學(xué)科競賽;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）05-0141-02

1引言

隨著時代的發(fā)展科技進(jìn)步越來越快，人工智能時代已經(jīng)到來，“機(jī)器人”技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，很多高校已將機(jī)器人相關(guān)專業(yè)課程納入大學(xué)生必修課，在學(xué)好機(jī)器人相關(guān)的理論基礎(chǔ)之上，更多的是培養(yǎng)提高學(xué)生們的動手實踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力，怎樣有效地培養(yǎng)學(xué)生成為新時代的社會高新型人才至關(guān)重要[1]。

1機(jī)器人方向本科實踐教學(xué)改革

自2011年開始，學(xué)校在計算機(jī)專業(yè)進(jìn)行機(jī)器人方向的實踐教學(xué)，堅持以競賽促進(jìn)教學(xué)，加強(qiáng)興趣班建設(shè)，有效的發(fā)揮服務(wù)機(jī)器人協(xié)同創(chuàng)新中心的協(xié)同促進(jìn)實踐教學(xué)的優(yōu)勢，先后帶動并建立健全了機(jī)器人類實踐教學(xué)體系。專業(yè)方向?qū)嵺`教學(xué)體系原來由課程實驗、課程實訓(xùn)、課程設(shè)計、IT項目實訓(xùn)與頂崗實習(xí)、科技創(chuàng)新與科技競賽活動等8個部分構(gòu)成，其中：傳統(tǒng)實踐教學(xué)學(xué)分在4年總學(xué)分中約占40%。而現(xiàn)將科技創(chuàng)新與科技競賽活動改革形成以賽促教的實踐子系統(tǒng)包含：各類軟硬件和專業(yè)方向的學(xué)科競賽、大學(xué)生創(chuàng)新實驗室、專業(yè)方向興趣小組、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目和創(chuàng)新項目企業(yè)實踐等共5個部分構(gòu)成。

2機(jī)器人方向本科實踐教學(xué)成效

以賽促教的實踐子系統(tǒng)（原大學(xué)生科技活動和競賽活動）作為本科實踐教學(xué)體系的核心部分，極大地豐富了機(jī)器人類專業(yè)方向的學(xué)生的實踐動手能力的培養(yǎng)，為積極推動機(jī)器人類應(yīng)用型本科教學(xué)起到了積極作用[2]。

2.1大學(xué)生創(chuàng)新實驗室

2010年，在學(xué)校的大力支持下，學(xué)院建立了“大學(xué)生創(chuàng)新實驗室”，并根據(jù)需要添置了相關(guān)設(shè)備、工具和器材，制定了合理的管理制度，用于學(xué)生課余時間做有關(guān)賽前準(zhǔn)備工作或開展各項實踐活動，“大學(xué)生創(chuàng)新實驗室”的建立既提供了活動場地，又豐富了學(xué)生課外生活。實驗室特別指定了工作積極且能力較強(qiáng)的教師作為相關(guān)指導(dǎo)教師，堅持耐心動員、積極引導(dǎo)和組織學(xué)生開展科技創(chuàng)新與競賽活動，積極推動學(xué)生實踐能力的提高。2018年，學(xué)院設(shè)“機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用實驗室”為開放性實驗室，通過給學(xué)生創(chuàng)造研究性、設(shè)計性實驗活動的環(huán)境，調(diào)動和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生獨立思考的能力和自主學(xué)習(xí)的積極性。對于低年級學(xué)生，主要訓(xùn)練其基本技能和實踐能力;對于高年級學(xué)生，重在培養(yǎng)其科研意識和科研能力[3]。

2.2 大學(xué)生學(xué)科競賽

2010年，為參加智能汽車賽做準(zhǔn)備，安排了指導(dǎo)教師帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)企業(yè)與學(xué)校學(xué)習(xí)，打下了一定基礎(chǔ)。2011年首次組隊參賽，獲得優(yōu)秀獎。2012年，組織了2個隊參加第七屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車大賽安徽賽區(qū)預(yù)賽暨安徽省第五屆“煒煌”杯大學(xué)生智能汽車賽，獲得兩個二等獎的好成績。2012年在全省機(jī)器人競賽中，組織四個隊參賽，取得一、二、三等獎各一個。2013年，在第八屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車大賽安徽賽區(qū)預(yù)賽暨安徽省“爾雅”杯大學(xué)生智能汽車賽上，我系組織2個隊分別參加了電磁組和攝像頭組的比賽，獲得了兩個二等獎，其中電磁組的風(fēng)馳電掣隊以12.877s的成績排到名次表中的第四位。同年，我們在組織70人培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)考核選拔了8人參加工信部人才交流中心和教育部信息咨詢中心組織的“藍(lán)橋杯”軟件大賽，獲得安徽賽區(qū)一等獎2名、二等獎1名、三等獎2名的好成績。其中獲得一等獎的2名學(xué)生到北京參加決賽，雖只獲得優(yōu)秀獎，但給學(xué)生們很大鼓舞，也為機(jī)器人類學(xué)生今后參加該項競賽積累了寶貴經(jīng)驗。2018年，我院學(xué)生賽出好成績，獲得安徽省級“藍(lán)橋杯”硬件組一等獎，并且獲得全國賽決賽國家二等獎的好成績。2013年至2018年，機(jī)器人方向的學(xué)生先后參加了“藍(lán)橋杯”大賽、“程序設(shè)計大賽”“單片機(jī)比賽”“機(jī)器人大賽”、智能車比賽、“中國教育機(jī)器人大賽”。參賽的學(xué)生逐年參加，規(guī)?？梢哉f是已經(jīng)達(dá)到了普及的程度。

現(xiàn)已建立健全機(jī)器人類專業(yè)實踐教學(xué)競賽體系[4]，針對軟件的有“藍(lán)橋杯”大賽、“程序設(shè)計大賽”，針對硬件的有“單片機(jī)比賽”，針對機(jī)器人方向的有“安徽省機(jī)器人大賽”“中國教育機(jī)器人大賽”和“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，充分體現(xiàn)了“以賽促教、賽教融合”的教學(xué)改革理念[5]。

2.3 大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目

2015年我們組織學(xué)生成功申報并獲批了省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目“微控制設(shè)備科技創(chuàng)新中心”現(xiàn)已經(jīng)成功結(jié)項;2016年在省級項目的基礎(chǔ)上，申報并獲批了國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目“微控制設(shè)備科技創(chuàng)新中心”。2017年在此基礎(chǔ)上，我們又申報有14個省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目和1個國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目。截至2019年，共有44項省級和14項國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目已完成結(jié)項，有14項國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目已批準(zhǔn)立項。

2.4 大學(xué)生興趣小組

積極打造機(jī)器人興趣小組，建設(shè)機(jī)器人創(chuàng)新實驗室。已初步建成機(jī)器人的開發(fā)環(huán)境和學(xué)習(xí)平臺，開設(shè)興趣課題有：輪式機(jī)器人如：1）自主避障輪式機(jī)器人;2）語音控制輪式機(jī)器人;3）循跡取物輪式機(jī)器人;4）圖像識別輪式機(jī)器人;5）兩輪自平衡輪式機(jī)器人;雙足機(jī)器人如：6）語音控制雙足機(jī)器人;7）圖像識別雙足機(jī)器人;8）兩個法國NAO機(jī)器人學(xué)習(xí)、開發(fā)平臺;9）智能小車的研究。同時這些平臺向全校師生開放，供我們的學(xué)生和老師進(jìn)修、學(xué)習(xí)機(jī)器人。目前借助平臺受益的學(xué)生人數(shù)達(dá)到500多人。

2.5 大學(xué)生創(chuàng)新項目企業(yè)實習(xí)

自2013年以來，我們和合肥凌翔機(jī)器人有限公司、安徽三聯(lián)機(jī)器人有限公司保持緊密合作，我們的學(xué)生先后參與到企業(yè)的創(chuàng)新項目的實習(xí)與實踐中。2015年我們和安徽三聯(lián)機(jī)器人有限公司共建“冠名班”，有10多名同學(xué)參加該班學(xué)習(xí)并參與企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)。近年來，我們連續(xù)選派有數(shù)十名同學(xué)進(jìn)入合肥凌翔機(jī)器人有限公司進(jìn)行創(chuàng)新項目的實驗和訓(xùn)練中去，有部分學(xué)生已經(jīng)在該公司就業(yè)并成為公司的技術(shù)骨干。2017年和科大智能共建“科大智能”“冠名班”，有39名同學(xué)參加該班學(xué)習(xí)并參與企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)，該班是針對機(jī)器人方向的專業(yè)培訓(xùn)和實踐的班級，學(xué)生在企業(yè)實習(xí)階段均受到企業(yè)的好評。

3機(jī)器人方向素質(zhì)培訓(xùn)

2017年、2018年，機(jī)器人工程學(xué)院作為“2017、2018年暑期高校教師‘機(jī)器人應(yīng)用能力及高新技術(shù)操作能力’”雙師素質(zhì)培訓(xùn)點，本次培訓(xùn)針對省內(nèi)各大中專院校機(jī)械工程、自動化、電氣、數(shù)控、人工智能等相關(guān)專業(yè)教師，采用理論與技能實訓(xùn)、企業(yè)參觀與學(xué)術(shù)講座相結(jié)合的教學(xué)形式，重點提高參訓(xùn)學(xué)員機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用實踐能力及高新技術(shù)操作的能力。成功地為來自省內(nèi)十幾所高職院校四十多名教師成功完成了相關(guān)培訓(xùn)工作[6]。

3.1素質(zhì)培訓(xùn)主要內(nèi)容

培訓(xùn)內(nèi)容主要分為機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用實踐能力培訓(xùn)和高新技術(shù)操作能力培訓(xùn)兩塊。機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用實踐能力培訓(xùn)內(nèi)容包括了工業(yè)機(jī)器人及移動機(jī)器人相關(guān)課程，如，Effort和fanuc機(jī)器人編程操作實訓(xùn)、機(jī)器人焊接模擬練習(xí)、機(jī)器人搬運與碼垛操作、RoboDK機(jī)器人離線仿真編程與實訓(xùn)[7]、移動機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用能力訓(xùn)練等[8]。高新技術(shù)操作能力培訓(xùn)內(nèi)容包含了常用的文字處理技術(shù)、圖文混排及表格處理技術(shù)等，同時針對工作中存在的疑難問題進(jìn)行分析講解和專題討論，有效的提升學(xué)員解決復(fù)雜問題的能力。培訓(xùn)總時長14天，在實際授課中，講師將根據(jù)學(xué)員的接受情況，適當(dāng)加快或延長培訓(xùn)時間，培訓(xùn)期間將會穿插相關(guān)學(xué)者的講座、學(xué)術(shù)交流、企業(yè)參觀等內(nèi)容。

3.2素質(zhì)培訓(xùn)特色與創(chuàng)新

1）授課形式靈活多樣，深得學(xué)員好評

2017年、2018年暑期培訓(xùn)工作中，學(xué)院根據(jù)參訓(xùn)學(xué)員的個體情況，并結(jié)合學(xué)院擁有的優(yōu)勢資源，在課程安排上，采用“多媒體講授+實驗室實操+專家講座+企業(yè)參觀”等形式進(jìn)行組織。在該期培訓(xùn)結(jié)束后的學(xué)員意見反饋表上，參訓(xùn)學(xué)員對于我們的授課組織形式一致給予很高評價。

2）雙證課程無縫銜接，學(xué)員收獲頗豐

學(xué)校擁有具有國家各類職業(yè)資格證培訓(xùn)和鑒定資質(zhì)的“安徽三聯(lián)職業(yè)培訓(xùn)中心”，所以在培訓(xùn)課程模塊上，把《全國計算機(jī)信息高新技術(shù)考試合格證書》四級證書（中級）考證內(nèi)容內(nèi)嵌到本次培訓(xùn)中。培訓(xùn)結(jié)束經(jīng)考核，參訓(xùn)學(xué)員同時也獲得了由國家人力資源和社會保障部職業(yè)技能鑒定中心核發(fā)中級證書。

3）創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)融入科技競賽元素

為了更好地把培訓(xùn)內(nèi)容與實際應(yīng)用結(jié)合起來，真正在培訓(xùn)過程中提高參訓(xùn)學(xué)員的創(chuàng)新實踐能力[9]。本次培訓(xùn)實踐環(huán)節(jié)將把機(jī)器人大賽的部分賽項內(nèi)容作為培訓(xùn)內(nèi)容，并計劃邀請安徽省機(jī)器人大賽組委會成員、合肥工業(yè)大學(xué)教授進(jìn)行專門授課。

4 結(jié)束語

在人工智能飛速發(fā)展的時代，本科高校的辦學(xué)效果將迎來新的要求和挑戰(zhàn)，在傳統(tǒng)的教育方式上進(jìn)行一系列的改革探索，把切實提高學(xué)生的綜合能力作為首要任務(wù)，多輸出高素質(zhì)、高水平的學(xué)生，不斷推進(jìn)教學(xué)實踐相互促進(jìn)共同發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：王力】

收稿日期：2021-04-29

基金項目：安徽省級重大教學(xué)研究項目（2020jyxm0562）;省級教學(xué)研究項目（2019jyxm0514、2020jyxm0571）;校級重點研究項目（21zlgc002、20zlgc048）

作者簡介：鄭楊（1990—），女，安徽合肥人，講師，碩士，研究方向為智能控制、信號處理。