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摘要：应用型本科院校培养的学生是以“应用”为目标、“创新”为特征的各行各业急需的具有行业特色的应用型人才。机器人教育为应用型本科院校培养具有创新与实践能力的应用型人才提供了一个崭新的平台。借助该实践平台，学生的创造精神、实践能力以及独立分析问题和解决问题的能力可得到很好的培养与提高。
关键词：机器人教育；创新；实践；应用型
作者简介：吕勇军（1958-），男，山东牟平人，沈阳工程学院自动控制系，教授；祝尚臻（1979-），男，山东烟台人，沈阳工程学院自动控制系，讲师。（辽宁 沈阳 110136）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0014-02
应用型本科院校是指介于研究型高校和高职院校之间的一种高等教育的类别或类型，它是一种以应用型人才培养为主要任务和目标的办学层次。应用型人才的概念是相对于专门学术研究型人才提出的，它以适应用人单位为实际需求，以大众化教育为取向，面向基层和生产第一线，强调实践能力和动手能力的培养。同时，在以解决现实问题为目的的前提下，使培养的学生有更宽广或者跨学科的知识视野，注重知识的有用性，有创新精神和综合运用知识的能力。应用型人才的培养，要考虑培养学生具有在创新中应用、在应用中创新的能力。可见，对应用型本科院校学生的创新和实践能力的培养是十分重要的。
一、应用型本科院校大学生创新与实践能力培养目标定位
应用型本科教育的办学标准，是既要有一定的学术性，又要有一定的实践性，而且以技术为定向。应用型创新人才培养应突出以“应用”为目标、“创新”为主要特征。
1.实践与综合应用能力
应用型本科院校培养的人才应该是适应时代发展和技术进步要求的具有较强实践能力的综合人才。大学生在课堂上的学习往往只能获取其理论部分，要真正掌握技术并熟练应用则必须通过充分的实践。所以，学校应为学生提供更多的技术实践机会，培养和提高学生的技术应用能力和问题解决能力。
学生在学校学习的过程，通常是按照基础课、专业基础课和专业课这样分类，一门一门课程来学习。然而，实际工作中则是一个将所学知识综合应用的过程。如何使学生掌握这种综合能力，具备将所学知识应用于实践中去的应用能力，是目前教学工作中一个亟待解决的问题。
2.创新意识和创新能力
创新是一个民族的灵魂，是国家兴旺发达不竭的动力。所谓创新人才就是具有创新意识、创新精神、创新思维和创新能力的人才。
目前，高等学校的教育中仍然存在“应试教育”下形成的“满堂灌”、“填鸭式”等教学方法，教学形式单一、死板，束缚了学生思维的发展、个性的塑造及创新能力的培养，造就了大量只会考试的人才。在现代高等学校的教学过程中，应借助于特定的教学内容和方法，鼓励学生充分发挥自己的想象力和主观能动性，培养学生的创造性思维和创新能力。
应用型本科院校培养的人才应具备集成创新与引进消化吸收再创新能力。集成创新与引进消化吸收再创新是指在已有技术的基础上创新，这类创新往往是渐进式的。培养面向社会实践的应用型创新人才，更加注重默会知识的传授。默会知识是高度个体化、难以形式化或沟通、难以与他人共享的知识。默会知识的获得更多地是依赖实践教育。实践教育，是指围绕教育教学活动目的而开展的、学生亲身体验的实践活动。它既包括为认识和探索自然规律、掌握技术知识而开展的科学实验和生产实习等必要的验证性实验，也包括为解决实际的生产和社会问题，提高創新能力而开展的研究性、探索性、设计性、综合性实践活动。
3.团体意识和合作共事能力
现代社会，人们相互间的依存关系更为密切，社会分工更为细密；同时，人们之间只有通过相互的友好合作和交流才能更快更多地获得知识和信息。因此，良好的合作意识和团队精神，是现代人应具备的基本素质。这种素质对大学生将来进入社会、做好工作是十分重要的。
高校在培养学生的过程中，应尽量为学生创造具有团队合作过程的教学环境，以课程为载体，以团队活动为方式，培养学生的合作意识和团队精神。教师和学生之间、学生和学生之间的协商、对话、交流和合作，充满整个学习和研究过程，这不仅影响课题研究成果，重要的是它将对学生合作意识和能力的培养产生积极影响。
二、构建机器人创新教育平台
机器人是人类上许多创造和发明的结晶，它把人的智慧与机器融为一体，是人类所发明的最完美的工具之一。机器人正在向我们走来，它将成为人类的一个重要组成部分。随着机器人的不断发展，机器人教育也得到了越来越多的高校的重视。
日本机器人教育水平和机器人文化普及水平是世界上最高的国家之一，不仅每所大学都有高水平的机器人研究会，而且每年定期举行机器人设计和制作大赛。这些大赛加速了日本机器人文化的普及，培养了大批创新人才和机器人研究与应用人才。美国高校对机器人教育也十分重视，它的发展主要呈现出两个趋势：一方面，美国越来越多的高校开设了机器人相关的课程；另一方面，机器人作为课程的学习平台，已经应用于高校其他课程中。
我国近年来机器人教育得到普遍关注，大学生开始走出国门，参加多项国际机器人大赛并取得了较好的成绩。但创新教育和机器人教育的普及与国外高校相比还很落后。
借鉴国内、国外高校机器人教学的经验，我们建设了机器人创新教育平台。它既能够作为电子技术、传感器技术、嵌入式技术及控制原理等课程的学习平台，还可以作为学生的创新设计平台。通过在该平台上的教学和实践，提高了学生的学习兴趣，加深了学生对所学课程的理解，加强了学生的综合设计能力，培养了学生的创新精神，提高学生的实践与创新能力。
1.搭建机器人硬件平台
实验室购买了深圳德普施的智能宝贝车和六爪爬行机器人，还购买了多种智能车全套散件及激光、红外、摄像头、振动、倾角、编码器等各种传感器。另外，我们还专门设计了几款适合于机器人功能实验的开放式控制板，这些控制板具有多种传感器接口、控制电机接口及通信接口，形成了机器人综合实验平台。在该平台上可以进行机器人的运动控制、机器人的避障、趋光机器人、声音控制机器人、循迹机器人及机器人的无线通信等实验。 2.开设机器人相关理论课程
由于机器人技术自身的综合性和机器人技术应用领域的广泛性，导致机器人课程跨学科、交叉性的特点十分明显。课程内容涉及模拟电子技术、数字电子技术、嵌入式系统、控制系统设计、传感技术、无线网络、人机接口、机械结构、计算机程序结构、人工智能、动作规划、3D绘图模拟等多门课程。
由于专业课程体系的限制，我们在必要的专业课的基础上，又开设了智能机器人原理和工业机器人两门机器人相关的专业课。通过这两门课程的学习，使学生尽可能掌握机器人相关的专业知识。
三、机器人教育为培养创新与实践能力提供了一个崭新的平台
以机器人作为学生学习、实践、综合、创新的平台，为学生提供开放性的实践平台和问题解决方案，学生可以用不同的方法达到同一目标，从而鼓励学生主动探索、动手实践，让他们亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受成功的兴奋。可以对学生进行创新思维训练、团队创新训练、知识整合项目训练等各种层次训练。
1.学习和实践平台
机器人作为学习平台，已经应用于学生所学的课程中。我们分别在模拟电子技术、传感器原理、单片机原理、伺服系统、智能机器人等课程中使用机器人作为学习平台。
利用机器人学习平台有以下几个作用：
（1）培养学习兴趣。以机器人作为学习平台易引发学生的学习兴趣，机器人教学是充满趣味的“做中学”教学平台。
（2）提供理解课程的情境。学生在学习过程中，各门课程都是独立且相对抽象的，往往学生是只见树木不见森林，只知所学，不知所用。在机器人平台上学习，可以使抽象的概念变为具体，并提供给学生以解决复杂问题的情境。例如，模拟电子技术课程中学到的运算放大器、比较器等单元电路，通过在机器人平台上电路中的具体应用，使学生掌握了它们的用法。此时，它们不再是抽象的电路符号，而是一些具体的应用工具了。
（3）强调课程之间相关性，初步建立系统概念。机器人平台是多课程甚至是多学科综合平台，它能帮助学生理解各门课程之间的联系，能让学生学会综合应用自己所学知识。例如，可以在这个平台上利用传感器技术、单片机技术、控制电机及控制原理等知识构成闭环系统，从而实现闭环控制。
（4）强化动手实践。机器人学习平台为学生提供了良好的实践条件，学生在学完理论课的基础上，可以利用它進行课程内容的验证、程序与硬件电路有机结合、相关知识的融合等实践活动。
2.综合训练平台
测控专业学生的毕业实习是在该平台上进行的，它是一项典型的综合训练项目。整个实习过程是一个完整工程训练，是学生综合素质提升的过程，也是工程意识培养和强化的过程。
在实习中，学生要完成机器人设计、组装、焊板及调试，软件编程及调试、撰写实习报告等全部过程。设计过程每个学生要确定其机器人功能，根据功能选择传感器种类和型号；组装过程要将整个机器人机械结构组装起来，包括车体、驱动部分、转向部分、传感部分的安装和调整；根据设计好的机器人功能，确定整机电路，焊接线路板并将电路调整到设定状态；确定整机控制算法，编写软件程序并调试；整机测试，撰写设计报告。
利用该平台进行毕业实习，可激发学生的兴趣与爱好，有利于提高学生自主学习的主动性、科研动手创新能力、团队协作能力以及就业竞争能力。
3.创新实践平台
机器人为大学生创新实验设计及参加科技竞赛提供了创新实践平台。
为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛——“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。我院在2009年首次派队参加第四届“飞思卡尔”智能车赛。参赛学生在没有任何经验可以借鉴情况下，充分发挥了个人主观能动性，同时团队密切协作、精诚团结，圆满完成了参赛作品的设计。在设计过程中，从硬件设计、调试、控制策略、算法到软件编程等方面，完全是在自己的努力下完成的。通过此次参赛，学生们的创新意识、实践动手能力以及工程意识都得到了极大的提高。最后参赛的两支队伍在比赛中分别获得了东北赛区的二等奖和三等奖。在后来参加的第六届“飞思卡尔”智能车赛和辽宁省首届大学生“机器人擂台赛”中也取得了优异成绩。
2011年沈阳工程学院首届大学生创新实验项目“语音控制智能车”是测控专业学生在该平台上完成的。该项目在机器人平台上拓展了语音识别、无线控制功能和自动寻迹功能，三种工作状态通过语音指令来切换。该实验项目的完成充分体现了学生实践动手能力和创新意识，验收时该项目得到专家的肯定。
四、结束语
机器人是人类创新能力和实践能力的载体，是永无止境的研究课题。机器人教育为创新教育提供了广阔的空间，是开发每个学生特长和潜能、培养高素质创造性人才的好素材。通过机器人平台的实践活动，可以激发学生的学习兴趣和求知欲望，使学生的学习从被动向主动转化；可以培养学生的自学能力、选择知识能力、创造精神、实践能力以及独立分析问题和解决问题的能力。因此，机器人教育是开展创新教育的重要方法，是提高学生综合实践能力的有效途径。
参考文献：
[1]戴敏，张志胜，史金飞.大学生创新与实践能力培养的探索[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2008，（6）.
[2]于金霞，张英琦.基于机器人竞赛的大学生创新素质教育[J].计算机教育，2010，（10）.
[3]张红艳.创新人才培养之我见[J].武汉金融高等专科学校学报，2002，（6）.
[4]王益，张剑平.美国机器人教育的特点及启示[J].现代教育技术，2007，（11）.
[5]李春华，等.发展机器人教育培养综合型创新人才的研究与实践[J].天津工程师范学院学报，2005，（12）.
（责任编辑：刘辉）
关键词：机器人教育；创新；实践；应用型
作者简介：吕勇军（1958-），男，山东牟平人，沈阳工程学院自动控制系，教授；祝尚臻（1979-），男，山东烟台人，沈阳工程学院自动控制系，讲师。（辽宁 沈阳 110136）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0014-02
应用型本科院校是指介于研究型高校和高职院校之间的一种高等教育的类别或类型，它是一种以应用型人才培养为主要任务和目标的办学层次。应用型人才的概念是相对于专门学术研究型人才提出的，它以适应用人单位为实际需求，以大众化教育为取向，面向基层和生产第一线，强调实践能力和动手能力的培养。同时，在以解决现实问题为目的的前提下，使培养的学生有更宽广或者跨学科的知识视野，注重知识的有用性，有创新精神和综合运用知识的能力。应用型人才的培养，要考虑培养学生具有在创新中应用、在应用中创新的能力。可见，对应用型本科院校学生的创新和实践能力的培养是十分重要的。
一、应用型本科院校大学生创新与实践能力培养目标定位
应用型本科教育的办学标准，是既要有一定的学术性，又要有一定的实践性，而且以技术为定向。应用型创新人才培养应突出以“应用”为目标、“创新”为主要特征。
1.实践与综合应用能力
应用型本科院校培养的人才应该是适应时代发展和技术进步要求的具有较强实践能力的综合人才。大学生在课堂上的学习往往只能获取其理论部分，要真正掌握技术并熟练应用则必须通过充分的实践。所以，学校应为学生提供更多的技术实践机会，培养和提高学生的技术应用能力和问题解决能力。
学生在学校学习的过程，通常是按照基础课、专业基础课和专业课这样分类，一门一门课程来学习。然而，实际工作中则是一个将所学知识综合应用的过程。如何使学生掌握这种综合能力，具备将所学知识应用于实践中去的应用能力，是目前教学工作中一个亟待解决的问题。
2.创新意识和创新能力
创新是一个民族的灵魂，是国家兴旺发达不竭的动力。所谓创新人才就是具有创新意识、创新精神、创新思维和创新能力的人才。
目前，高等学校的教育中仍然存在“应试教育”下形成的“满堂灌”、“填鸭式”等教学方法，教学形式单一、死板，束缚了学生思维的发展、个性的塑造及创新能力的培养，造就了大量只会考试的人才。在现代高等学校的教学过程中，应借助于特定的教学内容和方法，鼓励学生充分发挥自己的想象力和主观能动性，培养学生的创造性思维和创新能力。
应用型本科院校培养的人才应具备集成创新与引进消化吸收再创新能力。集成创新与引进消化吸收再创新是指在已有技术的基础上创新，这类创新往往是渐进式的。培养面向社会实践的应用型创新人才，更加注重默会知识的传授。默会知识是高度个体化、难以形式化或沟通、难以与他人共享的知识。默会知识的获得更多地是依赖实践教育。实践教育，是指围绕教育教学活动目的而开展的、学生亲身体验的实践活动。它既包括为认识和探索自然规律、掌握技术知识而开展的科学实验和生产实习等必要的验证性实验，也包括为解决实际的生产和社会问题，提高創新能力而开展的研究性、探索性、设计性、综合性实践活动。
3.团体意识和合作共事能力
现代社会，人们相互间的依存关系更为密切，社会分工更为细密；同时，人们之间只有通过相互的友好合作和交流才能更快更多地获得知识和信息。因此，良好的合作意识和团队精神，是现代人应具备的基本素质。这种素质对大学生将来进入社会、做好工作是十分重要的。
高校在培养学生的过程中，应尽量为学生创造具有团队合作过程的教学环境，以课程为载体，以团队活动为方式，培养学生的合作意识和团队精神。教师和学生之间、学生和学生之间的协商、对话、交流和合作，充满整个学习和研究过程，这不仅影响课题研究成果，重要的是它将对学生合作意识和能力的培养产生积极影响。
二、构建机器人创新教育平台
机器人是人类上许多创造和发明的结晶，它把人的智慧与机器融为一体，是人类所发明的最完美的工具之一。机器人正在向我们走来，它将成为人类的一个重要组成部分。随着机器人的不断发展，机器人教育也得到了越来越多的高校的重视。
日本机器人教育水平和机器人文化普及水平是世界上最高的国家之一，不仅每所大学都有高水平的机器人研究会，而且每年定期举行机器人设计和制作大赛。这些大赛加速了日本机器人文化的普及，培养了大批创新人才和机器人研究与应用人才。美国高校对机器人教育也十分重视，它的发展主要呈现出两个趋势：一方面，美国越来越多的高校开设了机器人相关的课程；另一方面，机器人作为课程的学习平台，已经应用于高校其他课程中。
我国近年来机器人教育得到普遍关注，大学生开始走出国门，参加多项国际机器人大赛并取得了较好的成绩。但创新教育和机器人教育的普及与国外高校相比还很落后。
借鉴国内、国外高校机器人教学的经验，我们建设了机器人创新教育平台。它既能够作为电子技术、传感器技术、嵌入式技术及控制原理等课程的学习平台，还可以作为学生的创新设计平台。通过在该平台上的教学和实践，提高了学生的学习兴趣，加深了学生对所学课程的理解，加强了学生的综合设计能力，培养了学生的创新精神，提高学生的实践与创新能力。
1.搭建机器人硬件平台
实验室购买了深圳德普施的智能宝贝车和六爪爬行机器人，还购买了多种智能车全套散件及激光、红外、摄像头、振动、倾角、编码器等各种传感器。另外，我们还专门设计了几款适合于机器人功能实验的开放式控制板，这些控制板具有多种传感器接口、控制电机接口及通信接口，形成了机器人综合实验平台。在该平台上可以进行机器人的运动控制、机器人的避障、趋光机器人、声音控制机器人、循迹机器人及机器人的无线通信等实验。 2.开设机器人相关理论课程
由于机器人技术自身的综合性和机器人技术应用领域的广泛性，导致机器人课程跨学科、交叉性的特点十分明显。课程内容涉及模拟电子技术、数字电子技术、嵌入式系统、控制系统设计、传感技术、无线网络、人机接口、机械结构、计算机程序结构、人工智能、动作规划、3D绘图模拟等多门课程。
由于专业课程体系的限制，我们在必要的专业课的基础上，又开设了智能机器人原理和工业机器人两门机器人相关的专业课。通过这两门课程的学习，使学生尽可能掌握机器人相关的专业知识。
三、机器人教育为培养创新与实践能力提供了一个崭新的平台
以机器人作为学生学习、实践、综合、创新的平台，为学生提供开放性的实践平台和问题解决方案，学生可以用不同的方法达到同一目标，从而鼓励学生主动探索、动手实践，让他们亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受成功的兴奋。可以对学生进行创新思维训练、团队创新训练、知识整合项目训练等各种层次训练。
1.学习和实践平台
机器人作为学习平台，已经应用于学生所学的课程中。我们分别在模拟电子技术、传感器原理、单片机原理、伺服系统、智能机器人等课程中使用机器人作为学习平台。
利用机器人学习平台有以下几个作用：
（1）培养学习兴趣。以机器人作为学习平台易引发学生的学习兴趣，机器人教学是充满趣味的“做中学”教学平台。
（2）提供理解课程的情境。学生在学习过程中，各门课程都是独立且相对抽象的，往往学生是只见树木不见森林，只知所学，不知所用。在机器人平台上学习，可以使抽象的概念变为具体，并提供给学生以解决复杂问题的情境。例如，模拟电子技术课程中学到的运算放大器、比较器等单元电路，通过在机器人平台上电路中的具体应用，使学生掌握了它们的用法。此时，它们不再是抽象的电路符号，而是一些具体的应用工具了。
（3）强调课程之间相关性，初步建立系统概念。机器人平台是多课程甚至是多学科综合平台，它能帮助学生理解各门课程之间的联系，能让学生学会综合应用自己所学知识。例如，可以在这个平台上利用传感器技术、单片机技术、控制电机及控制原理等知识构成闭环系统，从而实现闭环控制。
（4）强化动手实践。机器人学习平台为学生提供了良好的实践条件，学生在学完理论课的基础上，可以利用它進行课程内容的验证、程序与硬件电路有机结合、相关知识的融合等实践活动。
2.综合训练平台
测控专业学生的毕业实习是在该平台上进行的，它是一项典型的综合训练项目。整个实习过程是一个完整工程训练，是学生综合素质提升的过程，也是工程意识培养和强化的过程。
在实习中，学生要完成机器人设计、组装、焊板及调试，软件编程及调试、撰写实习报告等全部过程。设计过程每个学生要确定其机器人功能，根据功能选择传感器种类和型号；组装过程要将整个机器人机械结构组装起来，包括车体、驱动部分、转向部分、传感部分的安装和调整；根据设计好的机器人功能，确定整机电路，焊接线路板并将电路调整到设定状态；确定整机控制算法，编写软件程序并调试；整机测试，撰写设计报告。
利用该平台进行毕业实习，可激发学生的兴趣与爱好，有利于提高学生自主学习的主动性、科研动手创新能力、团队协作能力以及就业竞争能力。
3.创新实践平台
机器人为大学生创新实验设计及参加科技竞赛提供了创新实践平台。
为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛——“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛。我院在2009年首次派队参加第四届“飞思卡尔”智能车赛。参赛学生在没有任何经验可以借鉴情况下，充分发挥了个人主观能动性，同时团队密切协作、精诚团结，圆满完成了参赛作品的设计。在设计过程中，从硬件设计、调试、控制策略、算法到软件编程等方面，完全是在自己的努力下完成的。通过此次参赛，学生们的创新意识、实践动手能力以及工程意识都得到了极大的提高。最后参赛的两支队伍在比赛中分别获得了东北赛区的二等奖和三等奖。在后来参加的第六届“飞思卡尔”智能车赛和辽宁省首届大学生“机器人擂台赛”中也取得了优异成绩。
2011年沈阳工程学院首届大学生创新实验项目“语音控制智能车”是测控专业学生在该平台上完成的。该项目在机器人平台上拓展了语音识别、无线控制功能和自动寻迹功能，三种工作状态通过语音指令来切换。该实验项目的完成充分体现了学生实践动手能力和创新意识，验收时该项目得到专家的肯定。
四、结束语
机器人是人类创新能力和实践能力的载体，是永无止境的研究课题。机器人教育为创新教育提供了广阔的空间，是开发每个学生特长和潜能、培养高素质创造性人才的好素材。通过机器人平台的实践活动，可以激发学生的学习兴趣和求知欲望，使学生的学习从被动向主动转化；可以培养学生的自学能力、选择知识能力、创造精神、实践能力以及独立分析问题和解决问题的能力。因此，机器人教育是开展创新教育的重要方法，是提高学生综合实践能力的有效途径。
参考文献：
[1]戴敏，张志胜，史金飞.大学生创新与实践能力培养的探索[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2008，（6）.
[2]于金霞，张英琦.基于机器人竞赛的大学生创新素质教育[J].计算机教育，2010，（10）.
[3]张红艳.创新人才培养之我见[J].武汉金融高等专科学校学报，2002，（6）.
[4]王益，张剑平.美国机器人教育的特点及启示[J].现代教育技术，2007，（11）.
[5]李春华，等.发展机器人教育培养综合型创新人才的研究与实践[J].天津工程师范学院学报，2005，（12）.
（责任编辑：刘辉）