基于機(jī)器人競(jìng)賽的創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

馬希青，張立香，郭菲

（河北工程大學(xué) 機(jī)械與裝備工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

基于機(jī)器人競(jìng)賽的創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

馬希青，張立香，郭菲

（河北工程大學(xué) 機(jī)械與裝備工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

創(chuàng)新人才培養(yǎng)離不開創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)。文章從隊(duì)伍建設(shè)、制度建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新、工作方法等方面，闡述了我校在機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面所采取的總體思路、具體方法與措施，總結(jié)了該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)所取得的成績(jī)，為深化教學(xué)改革、培養(yǎng)創(chuàng)新人才創(chuàng)造了條件。

創(chuàng)新平臺(tái)；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；機(jī)器人競(jìng)賽；人才培養(yǎng)

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，以CDIO工程教育理念為代表的工程人才培養(yǎng)模式已成為高校改革的主流。該模式是以構(gòu)建主義理論為基礎(chǔ)，以構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作為載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行工程能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，其強(qiáng)調(diào)的是“基于項(xiàng)目教學(xué)”指導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)”[1]。然而，要想把理念轉(zhuǎn)化為行動(dòng)，讓行動(dòng)產(chǎn)生效果，最關(guān)鍵的是必須構(gòu)建一個(gè)服務(wù)于工程人才培養(yǎng)的教學(xué)平臺(tái)。

“全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽（Robocon）”是“亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽”的國(guó)內(nèi)選拔賽，該項(xiàng)賽事由亞洲廣播聯(lián)合會(huì)（ABU）發(fā)起，由共青團(tuán)中央、全國(guó)學(xué)聯(lián)、CCTV共同主辦，旨在通過(guò)機(jī)器人設(shè)計(jì)創(chuàng)意、加工制作、賽場(chǎng)競(jìng)技等活動(dòng)，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維意識(shí)、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。比賽每年發(fā)布一個(gè)新規(guī)則，需要參賽者綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、控制等技術(shù)手段完成規(guī)則設(shè)置的任務(wù)。到目前為止，全國(guó)比賽已成功舉辦了15屆。我校于2008年創(chuàng)立了“大學(xué)生機(jī)器人科技創(chuàng)新實(shí)踐基地”（以下簡(jiǎn)稱機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室）。該實(shí)驗(yàn)室在學(xué)校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視和大力支持下，在全體指導(dǎo)教師和隊(duì)員的共同努力下，不僅擁有了固定的訓(xùn)練場(chǎng)地、穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)規(guī)模，而且具備了一定的機(jī)器人研發(fā)能力和參賽實(shí)力，在多次全國(guó)比賽中取得佳績(jī)，形成了機(jī)器人創(chuàng)新人才培養(yǎng)新平臺(tái)。

一、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的總目的和總目標(biāo)

創(chuàng)新能力是指運(yùn)用已掌握的知識(shí)和理論，在科學(xué)、技術(shù)及各類實(shí)踐活動(dòng)中，不斷提出具有社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的新思想、新方法和新發(fā)明的能力[2]。全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽不愧為一個(gè)好載體，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室更是一個(gè)難得的教學(xué)、競(jìng)技、創(chuàng)新平臺(tái)。平臺(tái)建設(shè)的總目的是：要把平臺(tái)作為“訓(xùn)練場(chǎng)”，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)、實(shí)際訓(xùn)練、現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)技等環(huán)節(jié)，使學(xué)生接受到全面的綜合素質(zhì)與能力培養(yǎng)；要把平臺(tái)作為“大舞臺(tái)”，讓學(xué)生在指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下，充分展示自己的聰明才智，真學(xué)苦練，敢于拼搏，在這個(gè)大舞臺(tái)上做出一番成績(jī)；要把平臺(tái)作為“試驗(yàn)田”，積極探索大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽工作機(jī)制、管理辦法、能力培養(yǎng)的有效途徑，以學(xué)科競(jìng)賽為抓手，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、深化教學(xué)改革、提高教育教學(xué)質(zhì)量，引領(lǐng)相關(guān)專業(yè)課程的設(shè)置與改革，為學(xué)校改革與發(fā)展做貢獻(xiàn)。

創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的總目標(biāo)是：建立一支富有朝氣、能團(tuán)結(jié)戰(zhàn)斗、在國(guó)內(nèi)外比賽中具有一定比賽實(shí)力的團(tuán)隊(duì)；打造一個(gè)基礎(chǔ)牢固、管理到位、運(yùn)行良好、適于創(chuàng)新人才鍛煉與培養(yǎng)、在校內(nèi)外具有一定影響力的人才培養(yǎng)基地；以機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為依托，以全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人比賽為抓手，構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，形成創(chuàng)新人才培養(yǎng)機(jī)制，達(dá)到創(chuàng)新人才輩出、服務(wù)社會(huì)的目的。

二、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的方法與措施

（一）加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，是搞好創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ)

以在校本科生為基礎(chǔ)，定期面向全校相關(guān)專業(yè)大一學(xué)生招收新隊(duì)員，同時(shí)吸收部分研究生參加團(tuán)隊(duì)，形成以研究生為技術(shù)骨干、以大三、大四學(xué)生為研發(fā)主力、以大二學(xué)生為后備力量的研發(fā)與備賽梯隊(duì)，做到規(guī)模適中、結(jié)構(gòu)合理。

緊密結(jié)合機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目制定培訓(xùn)計(jì)劃和教學(xué)大綱，通過(guò)聘請(qǐng)教師授課、學(xué)生自學(xué)互學(xué)、以老帶新、專題講座、培訓(xùn)班、小項(xiàng)目、實(shí)際操作、學(xué)術(shù)研討等形式，緊緊圍繞新技術(shù)、新方法和機(jī)器人比賽項(xiàng)目對(duì)新隊(duì)員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，把機(jī)器人設(shè)計(jì)、操作作為培訓(xùn)的考核內(nèi)容，使新隊(duì)員提前進(jìn)入角色。

建立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)，隊(duì)員實(shí)行班組制，并合理設(shè)立崗位，實(shí)行崗位負(fù)責(zé)制，堅(jiān)持一人一崗，責(zé)權(quán)分明。

為隊(duì)員建立個(gè)人檔案和工作卡片，建立嚴(yán)格公平的考核機(jī)制，定期對(duì)隊(duì)員進(jìn)行考核與評(píng)定，賞罰分明；建立隊(duì)員與其輔導(dǎo)員（或班主任）的信息交流通道，互通有無(wú)，實(shí)現(xiàn)雙向信息反饋。

（二）堅(jiān)持正確方法，是搞好創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的根本

在創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，采取“四點(diǎn)一線”的工作方法。其中，“四點(diǎn)”就是以隊(duì)伍建設(shè)、競(jìng)賽成績(jī)、技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)管理為抓手統(tǒng)領(lǐng)全局，“一線”就是以“教師—隊(duì)長(zhǎng)—組長(zhǎng)—隊(duì)員”為主線，實(shí)行垂直領(lǐng)導(dǎo)與管理。

在機(jī)器人研發(fā)過(guò)程中，遵循如下工作思路。1.摒棄過(guò)去的土法上馬、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與仿真等手段。2.摒棄過(guò)去的人工作坊式的產(chǎn)品制作，采用技術(shù)含量高、有創(chuàng)新性的產(chǎn)品研發(fā)。3.摒棄過(guò)去的主觀盲目應(yīng)戰(zhàn)，采取集體攻艱、科學(xué)論證、分步實(shí)施的備賽策略。

在整個(gè)工作過(guò)程中，堅(jiān)持如下工作原則。1.堅(jiān)持學(xué)用結(jié)合的原則，要求隊(duì)員必須學(xué)好各門課程，打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，并能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題；2.堅(jiān)持以人為本的原則，通過(guò)培訓(xùn)、設(shè)計(jì)、制作、組裝、測(cè)試、競(jìng)賽等一系列環(huán)節(jié)培養(yǎng)隊(duì)員的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力，使學(xué)生成為平臺(tái)建設(shè)及學(xué)科競(jìng)賽的最大受益者；3.堅(jiān)持實(shí)事求是的原則，用科學(xué)精神武裝隊(duì)員，用科學(xué)態(tài)度開展工作，用測(cè)試數(shù)據(jù)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，使各項(xiàng)工作都落到實(shí)處、取得應(yīng)有的成績(jī)和效果。

（三）著重技術(shù)創(chuàng)新，是搞好創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵

通過(guò)參觀學(xué)習(xí)、技術(shù)交流、網(wǎng)絡(luò)視頻等方式，增長(zhǎng)隊(duì)員見(jiàn)識(shí)、打開創(chuàng)新思路、激發(fā)創(chuàng)新思維；通過(guò)輿論宣傳和政策導(dǎo)向，鼓勵(lì)和激勵(lì)隊(duì)員牢固樹立創(chuàng)新意識(shí)，積極創(chuàng)新、大膽創(chuàng)新；通過(guò)課題立項(xiàng)、撰寫論文、申報(bào)專利、參加其他學(xué)科競(jìng)賽等形式，不斷拓寬創(chuàng)新途徑；通過(guò)教師的集中培訓(xùn)和個(gè)別指導(dǎo)，大力支持和幫助隊(duì)員參與技術(shù)創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新。

（四）加強(qiáng)制度建設(shè)，是搞好創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的保障

制訂“機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室人員工作條例”，對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的事務(wù)管理、工作機(jī)制、個(gè)人行為進(jìn)行規(guī)范。

編制場(chǎng)下備賽工作規(guī)程和場(chǎng)上比賽操作手冊(cè)，要求隊(duì)員熟練掌握、靈活運(yùn)用，以指導(dǎo)隊(duì)員按要求完成各項(xiàng)備賽與比賽任務(wù)，取得好成績(jī)。

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)行周例會(huì)制度，工作日志制度，日?？记谥贫龋甓瓤己酥贫?，表彰獎(jiǎng)勵(lì)制度。建立健全資金使用、財(cái)物保管、耗材借領(lǐng)等規(guī)章制度。

（五）借助平臺(tái)建設(shè)，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)新機(jī)制

積極開展教學(xué)方式方法研究，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)規(guī)律，并采取切實(shí)可行的方法解決學(xué)科競(jìng)賽與課堂教學(xué)之間出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，在各環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

通過(guò)自主研發(fā)、自主創(chuàng)新、自我管理等一系列工作流程，培養(yǎng)隊(duì)員包括創(chuàng)新能力在內(nèi)的綜合能力和素質(zhì)。

運(yùn)用科學(xué)正確的人才觀，建立起創(chuàng)新人才質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)方法，對(duì)創(chuàng)新人才進(jìn)行客觀公平地考核與評(píng)價(jià)。

以該機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，以全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽為載體，構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)新機(jī)制，建立“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的師生角色，實(shí)施“以項(xiàng)目為載體、以問(wèn)題作驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法，讓學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中用，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育。

三、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的主要成效

（一）擁有完備的基礎(chǔ)設(shè)施和齊全的機(jī)電裝備

實(shí)驗(yàn)室總建筑面積1200平方米，擁有大型訓(xùn)練場(chǎng)地和模擬比賽場(chǎng)地，有學(xué)生學(xué)習(xí)室、加工車間、會(huì)議室、儲(chǔ)物間等，基礎(chǔ)設(shè)施完備；有機(jī)床、鉆床、雕刻機(jī)、電焊機(jī)等各種大型機(jī)械加工設(shè)備，有照相機(jī)、攝像機(jī)、投射機(jī)、電腦等一批貴重電子設(shè)備，還有大量的各式各樣的機(jī)電工具，一應(yīng)俱全；固定資產(chǎn)已達(dá)到上千萬(wàn)元。

（二）擁有穩(wěn)定的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)和有力的政策支持

學(xué)校每年都劃撥一定數(shù)量的專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)用于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和機(jī)器人大賽。主要用于購(gòu)買儀器設(shè)備、道具、元器件，以及加工制作、技術(shù)交流、人員培訓(xùn)、參加比賽、對(duì)外宣傳等。如果教師外出開會(huì)、培訓(xùn)等，一般由學(xué)校另外單獨(dú)支出。

學(xué)校專門制定了相關(guān)政策，對(duì)參加學(xué)科競(jìng)賽成績(jī)優(yōu)秀者、技術(shù)創(chuàng)新者，在發(fā)表論文、申報(bào)專利等方面表現(xiàn)突出者，以學(xué)分的形式進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)；對(duì)于因比賽或訓(xùn)練而影響的上課、考試等，學(xué)生可及時(shí)辦理請(qǐng)假、緩考等手續(xù)；在大學(xué)生科技立項(xiàng)、推免研究生等方面也能享受到特殊政策，等等。

（三）遵循科學(xué)的管理理念和清晰的工作思路

在認(rèn)真總結(jié)了以往工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)理清了思路、探明了方向，形成了獨(dú)特鮮明的管理理念，確立了可供實(shí)驗(yàn)室及其團(tuán)隊(duì)可持續(xù)發(fā)展的奮斗目標(biāo)與發(fā)展方向，并正在探索出一條適于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有效途徑。具體發(fā)展理念是：

堅(jiān)持以“技術(shù)為先、設(shè)計(jì)為本、協(xié)作為要、創(chuàng)新為魂、成效為上”的機(jī)器人研發(fā)理念。

堅(jiān)持以“學(xué)用結(jié)合、協(xié)同創(chuàng)新、以人為本、實(shí)事求是、全面發(fā)展”的團(tuán)隊(duì)人才培養(yǎng)理念。

堅(jiān)持以“自主學(xué)習(xí)、自主研發(fā)、自主創(chuàng)新、自我管理、績(jī)效雙優(yōu)”的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)理念。

這樣的思想理念，體現(xiàn)了國(guó)家的教育方針，突出了“以人為本”的教育思想，把學(xué)生的利益、人才的培養(yǎng)放在首位，“一切為了學(xué)生、一切圍繞學(xué)生、一切服務(wù)學(xué)生”，使學(xué)生在這里得到全面的鍛煉、培養(yǎng)和發(fā)展。

這樣的思想理念，倡導(dǎo)的是科學(xué)精神、合作精神、進(jìn)取精神、創(chuàng)新精神、求是精神。在這樣的精神指引和鼓舞下，學(xué)生將以健康向上的心態(tài)、勇往直前的姿態(tài)投入到團(tuán)隊(duì)的日常學(xué)習(xí)、工作和生活中，團(tuán)隊(duì)將以生機(jī)勃勃的面貌、團(tuán)結(jié)有為的狀態(tài)邁入健康發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的軌道。

（四）擁有專業(yè)的指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)和有素的學(xué)生隊(duì)伍

機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)擁有了一支相當(dāng)規(guī)模的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生參賽隊(duì)伍。

2016年，實(shí)驗(yàn)室剛剛調(diào)整了指導(dǎo)教師隊(duì)伍，目前有5人組成，實(shí)力明顯加強(qiáng)。這些人都來(lái)自國(guó)內(nèi)知名高校，有研究機(jī)的、研究電的、既懂設(shè)計(jì)又懂工藝，既有機(jī)器人專業(yè)畢業(yè)的，更有精通計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的；既有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教學(xué)名師，也有善于鉆研的技術(shù)能手。有教授有講師，有博士后有博士，最低學(xué)歷也是碩士。所有這些，都為該團(tuán)隊(duì)的建設(shè)和發(fā)展提供了有力的保障。

目前，實(shí)驗(yàn)室共有學(xué)生60人，分別來(lái)自機(jī)電、裝備、信電、科信、理學(xué)院等多個(gè)學(xué)院、不同的專業(yè)和不同的年級(jí)，他們都是學(xué)習(xí)比較優(yōu)秀、對(duì)機(jī)器人技術(shù)、學(xué)科競(jìng)賽具有濃厚興趣、喜歡動(dòng)手、善于思考、敢于創(chuàng)新的學(xué)生，個(gè)個(gè)都有一技之長(zhǎng)，個(gè)個(gè)都能獨(dú)擋一面，故在以往的團(tuán)隊(duì)中都發(fā)揮了重要的作用。

四、結(jié)束語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)室自創(chuàng)建以來(lái)，共參加了8次全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽，獲得一等獎(jiǎng)2次、二等獎(jiǎng)4次，并獲得最佳新人獎(jiǎng)1次，最佳表現(xiàn)獎(jiǎng)3次。在此期間，每次參加比賽的機(jī)器人，都是隊(duì)員自行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試成功的。這不僅提高了學(xué)生專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力，而且也培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和不畏艱辛、勇于拼搏的精神，以及創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力[3]。因此，該實(shí)驗(yàn)室已成為創(chuàng)新人才的搖籃。

（課題組成員：馬希青、張立香、郭菲、王巍）

[1]馬希青.機(jī)械制圖課程的CDIO教學(xué)初探[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011（3）：90-92.

[2]陳妍冰，劉琳靖.基于機(jī)器人競(jìng)賽的教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2015（21）：123-124.

[3]張曉麗，王鵬，崔東輝，等.機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)研究[J].教育教學(xué)論壇，2015（6）：87-88.

[責(zé)任編輯陶愛(ài)新]

Construction of the innovation platform based on robot contest

MA Xi-qing, ZHANG Li-xiang, GUO Fei
(School of Mechanical and Equipment Engineering，Hebei University of Engineering, Handan 056038, China )

Innovative talents training is inseperable from the innovation platform construction. This paper, from the aspect of team building, system construction, technological innovation and working methods, expounds the general idea, concrete methods and measures taken by our school in the construction of robot innovation laboratory, and summarizes the achievements made in the construction of the laboratory. This creates good conditions for deepening the reform of teaching and cultivating innovative talents.

innovation platform; laboratory construction; robot competition; cultivation of talents

10.3969/j.issn.1673-9477.2017.01.004

C931；G64

A

1673-9477(2017)01-016-03

[投稿日期]2016-11-13

2016年河北省教育廳實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)基金（編號(hào)：2016GJJG127）

馬希青（1963-），男，河北故城人，教授，研究方向：機(jī)械CAD。