基于“機器人競賽”的大學生創新能力培養策略

許憲東　雷國華　于翔

摘 要：文章以黑龍江工程學院為例，以大學生創新能力培養與機器人競賽的關聯入手，提出了基于“機器人競賽”的大學生創新能力培養策略。

關鍵字：機器人競賽；創新能力；大學生

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）05-0083-02

當前，隨著社會的不斷發展，知識經濟時代人對具有創新和實踐能力的大學畢業生的需求日益增大，高等院校作為培養人才的主要機構，越來越重視對大學生創新能力的培養。因此，如何培養學生們的創新能力，培養創新型人才是當前高等教育研究的一個熱點。這是當前大學生，面臨知識經濟時代來自全球廣泛的競爭，畢業生面臨的就業壓力非常大，而大學生能否很好地適應當今社會對人才的需求，其中一個重要因素就是其是否具一定的創新和實踐能力。

目前，雖然高等院校日益注意創新人才的培養，但在如何培養創新能力方面仍然存在著一定的不足。例如，當前學校內的科研創新活動，多是由少數老師和學生自發組織開展的，廣大學生參與科技創新的興趣普遍不足，參與科技創新的比例也不高。雖然有一些院校已經積極開展了一些學生科技創新活動，但總的來說，其并沒有真正全面覆蓋到廣大學生。另外，學生中曾經參與科學研究，或者技術創新的人數，相對總人數其比例較低。雖然在有很多大學生是愿意參與科技創新項目的，但只有部分能夠真正付諸行動，占整體比例低。另一方面，有一部分學生覺得科技創新的難度較大，因此望而卻步。所有這些，使得大學生們參與科技創新活動的熱情受到約束、比例占總人數較低。并且大學生由于得到專業教師的針對性指導不足，以此，缺乏對創新方法的系統指導。而大學生們一般需要在指導教師科的指導下道參與技創新，即在教師的精心指導下持續開展?？傊?，就目前現狀而言，大學生科技創新指導教師的作用發揮尚不充分，大學生科技創新成果轉化比例較低。這是由于，一方面，雖然近年來國家、地方、院校等不斷開展對大學生創新的支持，例如黑龍江省大力支持大學生創新、創業，并給予一定的支持；另一方面也是更重要的是：缺乏針對大學生創新的具體的行之有效的培養模式、方法與手段。這些方面，促使我們有必要尋找一套行之有效的創新人才培養的方法。

我校作為應用型本科院校，非常注重培養學生的創新與實踐能力。本文論述了在我校計算機學院如何通過在“大學生機器人”競賽培養學生的創新意識與能力。研究了如何結合專業課程，建立以“大學生機器人競賽”為載體的創新人才培養模式，以學科競賽來促進大學生創新能力，通過競賽來檢驗學生創新能力，提出了一套通過比賽培養學生創新能力的有效方法。通過該方法能有效地養學生具有創新精神和實踐能力。

一、大學生創新能力培養與機器人競賽

對于計算機專業學生來說，通過學科競賽是其培養創新能力的很重要的途徑。通常計算機專業學生更多地參加ACM等學科競賽。近年來，越來越多的計算機專業的學生參加了機器人類的相關競賽。通過這項競賽，很多學生提高了自身的解決實際問的能力、創新和實踐能力。這是由于機器人競賽涉及多門學科和領域，包括人工智能、實時圖像處理與模式識別、實時規劃和推理、機械傳動與驅動控制、傳感器與數據融合、無線通信和軟件技術等。在機器人實驗平臺上，各種先進的計算機技術、人工智能技術以及機器人學等領域的研究成果，都可以作為一個測試平臺得到應用和測試，并且具有生動形象的特點。并且由于機器人競賽較為生動、有趣，學生可在快樂的學習中完成對自身能力的培養。當前國內外大學生廣為參加的機器人競賽包括ROBOCUP（Robot World Cup）和FIRA（Federation of International Robot-soccer Association）等，國內外多所大學都參加了這兩個比賽。傳統教育中學生比較注重書本內容的掌握，忽略了創新能力的培養，因此，畢業后適應工作的過程中面臨工作能力差、綜合解決實際問題能力欠缺等問題。參加大學生競賽能有效地提高學生的綜合處理實際問題的能力，通過理論聯系實際，鍛煉動手能力，從而避免高分低能問題。

一般認為創新能力由多種能力構成。包括學習能力、分析能力、綜合能力、想象能力、批判能力、創造能力、解決問題的能力、實踐能力、組織協調能力以及整合多種能力的能力。對于計算機專業學生來說，具體體現在如何利用本專業知識來分析和解決實際問題能力。當前對于計算機專業學生，往往存在學習偏軟件或偏硬件的問題，而現實中的一些問題，往往需要學生掌握軟/硬件協同設計能力。機器人技術，由于其既需要有一定的硬件平臺（機器人等），又需要很多相關的軟件支撐，如計算機視覺、人工智能等，對培養學生的計算機軟、硬件能力都有很好的作用。對于學生學習動機、動力不足得問題，參與機器人競賽則可以極大的激發其學習興趣。在參與機器人競賽過程中，還需要不斷學習新的知識、分析具體問題、提出新的方法、協調工作等多方面的問題，通過解決這些問題，可以培養學生的創新能力。具體而言，我校我們依托機器人競賽，形成了一套合理的創新能力培養的方法。

二、基于機器人競賽的大學生創新能力培養策略

（一）通過學術活動培養大學生科研興趣

相當一部分學生對機器人技術與本專業相關性認識不足，不清楚其與自身專業知識的相關性。以計算機專業學生為例，一些傳統的課程涉及這方面內容較少，但是隨著人工智能技術的不斷發展，智能機器人技術的不斷進步，需要涉及大量的計算機相關專業的學生從事這一方面的研究與開發。我們通過舉辦學術講座，使學生了解機器人競賽等于其專業知識的現骨干性，提高其從事這一方面科學研究的興趣。通過學術報告、學術交流等形式，以及與其他高校學生交流等方式，促使其主動參與學科競賽。

（二）將專業課程教學與機器人競賽結合

由于機器人是一多交叉的學科技術，可在專業教學中引入，使學生更為形象的了解相關技術。例如，在多媒體技術的課程中，引入機器人視覺相關知識，如目標追蹤等相關技術，開拓學生視野。在算法等課程中，引入機器人路徑規劃等相關概念，與相關技術相結合，促進學生進一步應用專業知識解決實際問題的能力。

相關教師通過不斷探討研究將機器人競賽與學科基礎知識、本學科的前沿理論和與本專業交叉相關的理論結合，選擇案例法等合適的教學方法與手段，將最新的教育科研成果運用到教學當中。

（三）積極引導學生創新方法

通過對比賽進行總結，引導學生采用新方法解決比賽中的不斷出現的新問題。通過組織多專業學生協作完成比賽項目，促使學生學習不同專業的知識，培養其綜合創新能力。通過實驗室報告等形式使學生了解機器人的最新知識和科研成果，引領學生將最新的一些科學技術應用到學科競賽或相關項目中，發揮其自身的主動性能動性，培養其獨立處理問題的能力。

（四）在機器人競賽中加強大學生能力培養

通過組織學生參加機器人大賽，將學生劃分為若干組，針對不同比賽項目，由組長分配任務，協同工作，培養學生們團隊合作能力。同時，針對賽場的可能出現的問題，鼓勵學生針對不同的問題進行獨立分析，能夠勇于承擔解決問題，完成比賽的責任，并且在大賽中勇于展示其創新成果。

（五）強化學生復合能力培養

由于機器人技術具有非常顯著的多學科交叉的特點，因此組織包括不同專業的學生協同工作。通過各自專業學生作報告等形式，促使學生深度了解相關知識，提高其復合能力。實際上，很多學生在公共課程，例如大學物理、電工技術等學習了一些相關知識，但是沒有機會得到深入的應用，而機器人競賽可以很好的促使其將理論應用于實踐。

（六）通過競賽推進相關課程學習

以計算機專業為例，可以將一些算法等在機器人平臺上進行驗證，可以非常直觀形象的觀察到結果。不同于傳統的簡單實驗方式，可以很好地提高學生學習興趣。

在我校計算機科學與技術學院，以智能機器人實驗室為依托，為學生參加競賽進行指導，并采用如上方法有意識的對學生創新能力進行培養。實踐表明，通過從事機器人大賽，大學生們很好地提升了自身的創新能力、團隊合作能力。并且在專業課程的學習以及應用專業知識解決實際問題的能力方面有了很大的提高。

參考文獻：

[1]岳曉東.大學生創新能力培養之我見[J].高等教育研

究，2004，（1）.

[2]張保華.在計算機教學中如何培養學生的創新能力[J].

文教資料，2006，（5）.

[3]鄭金洲.創新能力培養中的若干問題[J].中國教育學

刊，2000，（1）.

[4]劉暉.改革計算機教學 培養學生的創新能力[J].教書

人，2005，（7）.

[5]榮昶，趙向陽，蔡惠萍.實驗教學與創新能力培養探析

[J].實驗室研究與探索，2004，（23）.