基于机器人校赛平台构筑工程创新创业教育的探索与实践

黄芳胜 董二宝 倪向贵 张世武 吴恒安

摘 要：机器人是典型的机械、材料、电子、控制、信息、计算机、仿生学等多学科交叉前沿科技，是现代工程科学的集大成者，也是现代工程创新创业实践教育的绝佳载体。以中国科学技术大学基于2001年创办的校内RoboGame机器人大赛平台而构建的工程创新实践教育为例，针对高校创新创业教育改革的热点，将RoboGame机器人大赛与工程创新创业教育相结合，经过近二十年的实践探索，验证了这种以校内机器人大赛为平台的工程创新创业教育对提高大学生的创新精神、创业意识和创业能力具有良好效果，提出了贴合实际的、可复制的机器人实践教学模式，对培养优秀创新创业人才发挥了積极、重要的作用。

关键词：机器人比赛;工程创新;创新创业;人才培养;教学研究

中图分类号：G642 文献标识码：A 收稿日期：2020-06-15 文章编号：1674-120X（2020）32-0125-02

一、引言

在知识经济时代，创新人才是社会发展的源动力，高水平的创新创业教育是培养创新人才的重要途径，创新人才综合素质特别是实践创新能力已成为高等院校教育教学目标的重要组成。因此，构建大学生实践创新能力培养体系，推进学生实践创新能力培养至关重要，其中最常见的途径就是利用高校竞赛来培养大学生的创新创业能力。中国科学技术大学将RoboGame机器人大赛与工程创新创业教育相结合，验证了这种以校内机器人大赛为平台的工程创新创业教育对提高大学生学习积极主动性和全面综合素养具有良好效果。

本文将结合中国科学技术大学近二十年的实践探索，探究以校内机器人大赛为平台的工程创新创业教育提高大学生创新创业能力的技术路线，以培养优秀的创新创业人才。

二、机器人工程创新创业教育实施方案

（一）构筑基于RoboGame机器人大赛平台的创新实践教学

RoboGame机器人大赛以校内机器人大赛为主线，如图所示，包括了主题征集、基础知识培训与机器人讲座、机器人设计与制作、暑期公选课，RoboGame预赛与彩排、决赛等一系列活动。学生在参与机器人比赛的同时，可选修“机器人设计与制作”课程，并依据课堂表现、方案计划书和制作过程的评审成绩获得相应的课程学分;依据最后的比赛成绩获得创新实践学分。

（二）建设系统化、开放式的机器人创新创业实践教学基地

中国科学技术大学依托工程科学实验教学中心，建设专门的机器人创新实践基地，配置专职和兼职教师共同指导的实验教学团队，为全校学生开展机器人创新创业实践提供教学服务和软硬件支撑。该中心目前教学场地面积3 600平方米，设备资产3 000多万，在国内高校中处于领先水平;除拥有车床、铣床、线切割机床、精雕机、气体保护焊等传统加工设备外，还引入了数控、3D扫描和打印、激光内雕、高精密五轴加工机床等深受学生喜爱的现代加工技术项目，为学生设计与制作机器人提供了坚实的支撑条件。

尤其是近些年来，在教务处连续五期实验教学中心建设项目支持下，工程科学实践教学中心的机器人创新实践基地已建成并拥有了系统、先进的机器人实验项目及仪器设备条件，为学生的工程创新创业实践活动提供了开放式的平台与专业化的指导。

（三）构建基于机器人俱乐部的工程创新创业教育组织模式

为进一步完善多层次、系统化、全过程的工程创新实践教育体系，中国科学技术大学于2006年成立学生机器人俱乐部，以学生社团形式来协助组织RoboGame校内机器人大赛和组队参加“中国高校智能机器人创意大赛”“全国大学生机器人大赛Robocon”“全国大学生机器人大赛RoboMaster”“全国大学生机器人大赛机器人创业赛”等工程创新创业竞赛活动，全面培养学生的信息获取分析应用能力、多学科交叉综合创新能力、动手实践能力、组织协调能力、沟通表达能力等。

将工程创新创业教育与校内学生社团活动结合在一起，充分激发学生们的自主性和创造性，加强了其活动组织能力，充分体现了坚持立德树人为中心的“三全”育人理念，在提升学生综合创新实践意识、团队合作精神、拼搏精神和创新创业实践能力等方面均起到了良好效果。近年来学生机器人俱乐部成员在国内外机器人大赛和创新创业大赛中斩获多个重要奖项。

（四）通过“理论—设计—制作—比赛—展演”全链条教育，培养了大批优秀本科生

寓教于赛，赛教融合。将RoboGame校内机器人大赛与《机器人设计与制作》课程教学、机器人基础知识和技能培训、机器人讲座等大学生培养方式相结合，充分贯彻“全人教育”理念，通过赛教融合来践行包括专业理论和工程知识教学，工程实践能力训练，商业知识培训，综合素质、交流能力、创新能力、管理能力、工程意识养成等在内的大学生全方位培养训练。

从2001年至今，中国科学技术大学每届招生约1 800人，每年约有220～290名本科生参加RoboGame机器人大赛，占比12%～16%，覆盖工程学院、信息学院、计算机学院、少年班学院、物理学院、管理学院等多个学院，近二十年来培养了大量的工程创新创业人才。参加RoboGame机器人大赛已成为许多本科生留学深造申请中的重要加分经历。另据不完全统计，参加过RoboGame机器人大赛的毕业生已成功创办了十多家科技企业。

三、项目特色与应用效果

（一）该实践教学项目创新点

（1）依托工程科学实验教学省级示范中心，建设专门的机器人创新实践基地，建成系统的、先进的、开放式机器人创新实践平台，配置专职和兼职教师共同指导的实验教学团队，构筑了“理论—设计—制作—比赛—展演—创业”全链条的工程创新创业人才培养体系。

（2）将RoboGame校内机器人大赛与“机器人设计与制作”等课程教学及国内外机器人大赛等创新创业竞赛相结合，给学生提供了较为系统的机器人技术课程学习和多层次的创新创业实践锻炼机会，将RoboGame机器人大赛打造成了全校工程创新创业人才培养的品牌活动。

（3）创立学生机器人俱乐部，将工程创新创业教育与学生社团活动相结合，使RoboGame机器人大赛成为校园大规模、高水平、广影响的特色科技创新活动，极大地提升了大学生学习的主观能动性和综合创新实践意识，帮助学生斩获多项竞赛奖，培养了大批优秀创新创业人才。

（4）经过多年探索实践，RoboGame机器人大赛形成了竞速竞技赛和剧场表演赛两种比赛形式，既为工程、信息、计算机等工科专业的学生提供了综合创新舞台，也为物理、管理、人文等非工科专业学生提供了锻炼成长平台，成为备受全校学生喜爱的创新实践活动。

（二）该实践项目应用效果

RoboGame机器人大赛为学生提供了多学科实践的机会，如机械设计、工程图绘制、外形造型设计、机械加工、装配作业、电子线路设计与制作、电路调试、嵌入式系统开发、计算机控制、软件编程等，甚至到市场或电商平台去采购元器件、索要正规发票到财务处报销也是一种很好的实践锻炼。比赛的胜负只在一瞬间，但是理论与实践相统一的精神将使学生受益终生。通过实践和训练，学生不仅能加深对理论的理解和对实践对象的认识，并在实践中增强情感体验，磨炼意志，提高承受挫折的能力，培养百折不挠的进取精神，而且也锻炼了综合运用知识分析和解决问题的能力。因此，RoboGame机器人大赛受到学生的普遍欢迎，参赛学生人数越来越多，覆盖的专业也越来越广，已成为一项全校性的科技创新品牌活动，培养了大批优秀创新创业人才。根据不完全统计，参加过RoboGame机器人大赛的毕业生创办或作为核心成员参与创办数十家科技企业。通过RoboGame校内机器人大赛的基础培养，学生参加国内外机器人大赛等工程创新创业竞赛并斩获多个重要奖项。

四、结语

历经近二十年的探索实践，中国科学技术大学将工程创新创业教育与校内RoboGame机器人大赛、校内学生社团活动、工程创新设计课程等相结合，在激发大学生学习、探索、创新的热情，培养大学生实践动手能力、综合创新能力和团队合作精神等方面取得了良好效果，验证了以校内机器人大赛为平台的工程创新创业教育提高大学生的学习积极主动性和全面综合素养的可行性，培养出了很多优秀的创新创业人才。这种创新创业实践教育也为更多高校提供了贴合实际的、可复制的机器人实践教学模式，对培养优秀创新创业人才发挥了积极、重要的作用。

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