基于“机器人竞赛”的大学生创新能力培养策略

2016-05-14许宪东雷国华于翔

黑龙江教育·高校研究与评估 2016年5期

许宪东　雷国华　于翔

摘要：文章以黑龙江工程学院为例，以大学生创新能力培养与机器人竞赛的关联入手，提出了基于“机器人竞赛”的大学生创新能力培养策略。

关键字：机器人竞赛；创新能力；大学生

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）05-0083-02

当前，随着社会的不断发展，知识经济时代人对具有创新和实践能力的大学毕业生的需求日益增大，高等院校作为培养人才的主要机构，越来越重视对大学生创新能力的培养。因此，如何培养学生们的创新能力，培养创新型人才是当前高等教育研究的一个热点。这是当前大学生，面临知识经济时代来自全球广泛的竞争，毕业生面临的就业压力非常大，而大学生能否很好地适应当今社会对人才的需求，其中一个重要因素就是其是否具一定的创新和实践能力。

目前，虽然高等院校日益注意创新人才的培养，但在如何培养创新能力方面仍然存在着一定的不足。例如，当前学校内的科研创新活动，多是由少数老师和学生自发组织开展的，广大学生参与科技创新的兴趣普遍不足，参与科技创新的比例也不高。虽然有一些院校已经积极开展了一些学生科技创新活动，但总的来说，其并没有真正全面覆盖到广大学生。另外，学生中曾经参与科学研究，或者技术创新的人数，相对总人数其比例较低。虽然在有很多大学生是愿意参与科技创新项目的，但只有部分能够真正付诸行动，占整体比例低。另一方面，有一部分学生觉得科技创新的难度较大，因此望而却步。所有这些，使得大学生们参与科技创新活动的热情受到约束、比例占总人数较低。并且大学生由于得到专业教师的针对性指导不足，以此，缺乏对创新方法的系统指导。而大学生们一般需要在指导教师科的指导下道参与技创新，即在教师的精心指导下持续开展。总之，就目前现状而言，大学生科技创新指导教师的作用发挥尚不充分，大学生科技创新成果转化比例较低。这是由于，一方面，虽然近年来国家、地方、院校等不断开展对大学生创新的支持，例如黑龙江省大力支持大学生创新、创业，并给予一定的支持；另一方面也是更重要的是：缺乏针对大学生创新的具体的行之有效的培养模式、方法与手段。这些方面，促使我们有必要寻找一套行之有效的创新人才培养的方法。

我校作为应用型本科院校，非常注重培养学生的创新与实践能力。本文论述了在我校计算机学院如何通过在“大学生机器人”竞赛培养学生的创新意识与能力。研究了如何结合专业课程，建立以“大学生机器人竞赛”为载体的创新人才培养模式，以学科竞赛来促进大学生创新能力，通过竞赛来检验学生创新能力，提出了一套通过比赛培养学生创新能力的有效方法。通过该方法能有效地养学生具有创新精神和实践能力。

一、大学生创新能力培养与机器人竞赛

对于计算机专业学生来说，通过学科竞赛是其培养创新能力的很重要的途径。通常计算机专业学生更多地参加ACM等学科竞赛。近年来，越来越多的计算机专业的学生参加了机器人类的相关竞赛。通过这项竞赛，很多学生提高了自身的解决实际问的能力、创新和实践能力。这是由于机器人竞赛涉及多门学科和领域，包括人工智能、实时图像处理与模式识别、实时规划和推理、机械传动与驱动控制、传感器与数据融合、无线通信和软件技术等。在机器人实验平台上，各种先进的计算机技术、人工智能技术以及机器人学等领域的研究成果，都可以作为一个测试平台得到应用和测试，并且具有生动形象的特点。并且由于机器人竞赛较为生动、有趣，学生可在快乐的学习中完成对自身能力的培养。当前国内外大学生广为参加的机器人竞赛包括ROBOCUP（Robot World Cup）和FIRA（Federation of International Robot-soccer Association）等，国内外多所大学都参加了这两个比赛。传统教育中学生比较注重书本内容的掌握，忽略了创新能力的培养，因此，毕业后适应工作的过程中面临工作能力差、综合解决实际问题能力欠缺等问题。参加大学生竞赛能有效地提高学生的综合处理实际问题的能力，通过理论联系实际，锻炼动手能力，从而避免高分低能问题。

一般认为创新能力由多种能力构成。包括学习能力、分析能力、综合能力、想象能力、批判能力、创造能力、解决问题的能力、实践能力、组织协调能力以及整合多种能力的能力。对于计算机专业学生来说，具体体现在如何利用本专业知识来分析和解决实际问题能力。当前对于计算机专业学生，往往存在学习偏软件或偏硬件的问题，而现实中的一些问题，往往需要学生掌握软/硬件协同设计能力。机器人技术，由于其既需要有一定的硬件平台（机器人等），又需要很多相关的软件支撑，如计算机视觉、人工智能等，对培养学生的计算机软、硬件能力都有很好的作用。对于学生学习动机、动力不足得问题，参与机器人竞赛则可以极大的激发其学习兴趣。在参与机器人竞赛过程中，还需要不断学习新的知识、分析具体问题、提出新的方法、协调工作等多方面的问题，通过解决这些问题，可以培养学生的创新能力。具体而言，我校我们依托机器人竞赛，形成了一套合理的创新能力培养的方法。

二、基于机器人竞赛的大学生创新能力培养策略

（一）通过学术活动培养大学生科研兴趣

相当一部分学生对机器人技术与本专业相关性认识不足，不清楚其与自身专业知识的相关性。以计算机专业学生为例，一些传统的课程涉及这方面内容较少，但是随着人工智能技术的不断发展，智能机器人技术的不断进步，需要涉及大量的计算机相关专业的学生从事这一方面的研究与开发。我们通过举办学术讲座，使学生了解机器人竞赛等于其专业知识的现骨干性，提高其从事这一方面科学研究的兴趣。通过学术报告、学术交流等形式，以及与其他高校学生交流等方式，促使其主动参与学科竞赛。

（二）将专业课程教学与机器人竞赛结合

由于机器人是一多交叉的学科技术，可在专业教学中引入，使学生更为形象的了解相关技术。例如，在多媒体技术的课程中，引入机器人视觉相关知识，如目标追踪等相关技术，开拓学生视野。在算法等课程中，引入机器人路径规划等相关概念，与相关技术相结合，促进学生进一步应用专业知识解决实际问题的能力。

相关教师通过不断探讨研究将机器人竞赛与学科基础知识、本学科的前沿理论和与本专业交叉相关的理论结合，选择案例法等合适的教学方法与手段，将最新的教育科研成果运用到教学当中。

（三）积极引导学生创新方法

通过对比赛进行总结，引导学生采用新方法解决比赛中的不断出现的新问题。通过组织多专业学生协作完成比赛项目，促使学生学习不同专业的知识，培养其综合创新能力。通过实验室报告等形式使学生了解机器人的最新知识和科研成果，引领学生将最新的一些科学技术应用到学科竞赛或相关项目中，发挥其自身的主动性能动性，培养其独立处理问题的能力。

（四）在机器人竞赛中加强大学生能力培养

通过组织学生参加机器人大赛，将学生划分为若干组，针对不同比赛项目，由组长分配任务，协同工作，培养学生们团队合作能力。同时，针对赛场的可能出现的问题，鼓励学生针对不同的问题进行独立分析，能够勇于承担解决问题，完成比赛的责任，并且在大赛中勇于展示其创新成果。

（五）强化学生复合能力培养

由于机器人技术具有非常显著的多学科交叉的特点，因此组织包括不同专业的学生协同工作。通过各自专业学生作报告等形式，促使学生深度了解相关知识，提高其复合能力。实际上，很多学生在公共课程，例如大学物理、电工技术等学习了一些相关知识，但是没有机会得到深入的应用，而机器人竞赛可以很好的促使其将理论应用于实践。

（六）通过竞赛推进相关课程学习

以计算机专业为例，可以将一些算法等在机器人平台上进行验证，可以非常直观形象的观察到结果。不同于传统的简单实验方式，可以很好地提高学生学习兴趣。

在我校计算机科学与技术学院，以智能机器人实验室为依托，为学生参加竞赛进行指导，并采用如上方法有意识的对学生创新能力进行培养。实践表明，通过从事机器人大赛，大学生们很好地提升了自身的创新能力、团队合作能力。并且在专业课程的学习以及应用专业知识解决实际问题的能力方面有了很大的提高。

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