作者：吕斌,刘薇,卢琦
来源：《创新与创业教育》 2017年第1期
[摘要] 自2008年起，大连交通大学通过整合校内外各种优质资源，搭建起以机器人为载体的创新创业人才培养平台即图易（TOE）创新实验室，通过建立学科交叉化、专业特长化的选拔机制，构建课程定制、考核趣味、项目引导、创新创业一体的培养机制，打破了传统的刻板说教模式，实现了多学科的交叉与融合，形成了学习、实践、竞赛、研究、创新创业的“五位一体”培养模式和“图难于其易，为大于其细”的创新文化，实验室的人才培养模式对全校创新创业教育的开展起到了良好的示范和辐射作用，并逐步成为省内知名的机器人创新人才培养基地。
[关键词] 大连交通大学；“五位一体”；“图易（TOE）”；创新实验室；创新文化
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2017)01?0123?03
高等学校是国家创新体系的重要组成部分，在“大众创业、万众创新”的时代浪潮中，如何培养大学生的创新创业能力已成为人才培养过程中的重要课题[1]。面向大学生开展创新教育工作，其根本在于突出学生的自主创新，本意在于通过学生的实践逐步形成解决问题的能力[2]。在传统教学模式下教师通常以面授既有知识来完成规定内容的教学，这种方式往往容易引起教学对立，其主要表现在如果所授知识无法引起学生共鸣，不能激发学生的学习兴趣，就会使学生的学习变成一种负担，另外学校和教师为促使学生掌握知识，往往会通过各种手段来强制学生学习，这种强制手段不仅效率低下、目的性差，有时还会造成学生产生强烈的厌学情绪。久而久之就会出现一种奇怪现象，即在学校和教师看来成绩优异的同学未必就一定是创新能力强的优秀人才，而真正富有创造力的学生，在现有学习和考试体制下又未必能够真正取得好的成绩和找到好的工作。这种模式不仅无法促进学生个性的全面发展，甚至可能会抑制学生的发展[2]。
为打破传统的刻板说教模式和试卷考核模式，改善教与学的对立现状，解决提高大学生实践能力和创新精神的问题，大连交通大学通过整合校内外各种优质资源，搭建起以机器人为载体的创新创业人才培养平台图易（TOE）创新实验室，实验室突破传统的单一专业限制，实现了多学科交叉和融合，解决增强了大学生协同创新能力问题，而且对学生实施从大一贯穿至毕业的连续性培养，解决了创新实践能力培养效果不明显的问题，具体培养路线如图1所示。
一、以学习为主线，分层次实现人才选拔
创新教育的开展必须有相应的课程作为保障，大学生在入学后往往只学习与本专业相关的课程，机器人设计需要机构学、电子学、软件、控制理论等多学科知识的交叉运用，因此在开展与机器人相关的创新教育时，必备知识的掌握成为制约学生参与的桎梏，因此必须增加培训课程以便于学生快速上手，根据目前现状学校很难拿出更多的学分来开展相关教育。为解决课程问题，从2010年起学校就组织优势师资面向全校开设了由浅入深的五门系列化机器人公共选修课程，这种方法既不需要额外增加的学分，又方便了多专业学生根据兴趣自由选择，课程设置由简入繁，各门课程之间相辅相成，选课人数逐级优化，起到了很好的培养效果。
课程第一阶段主要为面向大学一年级学生开设“创新工程实践”创意激发课程，主要讲授创新设计的方法论，着重激发学生产生创意，课程的选课容量为150人，通过选拔从中选取60人（大约12个小组）。第二阶段面向已经选修过上阶段课程的大学二年级学生开展，内容为“机器人微控制器与程序设计”“机械创新设计”，课程主要讲授与机器人相关的机械结构和控制方法，最后再选取30人进入第三阶段的学习，本阶段学习在创新实验室内完成，课程以“竞技机器人设计与实验”“小型机器人制作”为主，通过这些课程的开设既满足了学生选修课程的要求，又使这几门课程相辅相成形成一个比较全面的培养体系，通过系统培训的学生能够很快投入创新作品的研发和创新竞赛的参 与中。
二、以实践为保障，实现知识的活学活用
社会对大学生的标准，历来是既要会考试、懂理论，更要会综合运用专业技能开展创新设计，解决工程实际问题，因此实践是强化专业技能最重要的一环，现行的课程教育主要以“教学内容为引导”，教师通过向学生讲授“知识点”让学生掌握相关知识，这种“以教为主”的模式学生参与度不够，导致学生实践能力普遍较差。针对这种现状，机器人课程通过让学生完成具体创新实践项目来实现“做中学”“学中悟”，在课堂上以项目为牵引，项目以应用能力为出发点进行设计，当学生完成某一个项目后，就能够获得相关方面的能力。每个同学可以根据兴趣爱好的不同而进行量身选择，实验室通过设计不同层次的创新实践项目（即基本认识型项目、设计型项目、综合性项目和创新研究型项目），采用层层推进、由点到面、由浅入深的方法提高学生能力，高年级的同学则可以进行“一帮一”的项目培训指导。
在项目牵引下学生开展学习研创活动，目标明确，指向性强，联系实际，首先可以使学生能够深入了解到“会学比学会更重要，学会思考比学会知识更重要”，其次可以将课堂学到的零碎的、片段的知识交织融合在一起解决实际问题，得到知识的升华。
以“机器人微控制器与程序设计”课程为例，学生首先要完成LED控制、电机控制、传感器信息采集等基本认知型项目，还要完成机器人差速驱动、机器人遥控控制等设计型实验项目，最后还要完成相扑机器人设计的综合型项目，通过这些项目的实际操作，既锻炼了学生的实践能力，又加深了学生对授课内容的理解，达到了学以致用的效果。
三、以竞赛为支撑，培养团队合作能力
大学生基本上可以被视为“个体智力劳动者”，以个人努力获得成功，但就业后所有工作基本都是以团队方式开展的，因此在本科期间锻炼大学生的团队协作意识和能力具有很重要的作用[3]。目前学校存在的大学生科技创新组织主要针对各承办学院所属的学生，在进行创新活动时容易受到专业 局限。
利用机器人这一综合载体，面向多专业、多学科学生进行选拔，鼓励学生跨学科自由交叉组合，营造团队成员互相学习的机会，每个团队都必须由机械设计、电路设计、嵌入式控制、软件设计、项目管理成员组成。把针对个体的教育方式转变为针对小型团队的教育方式，激发学生多学科合作集成创新，通过团队协作完成项目培养学生的合作能力，让团队内部的学生之间可以相互取长补短、相互学习、相互竞争，进而激发学生的创新能力。
学生团队的创新成果以参与创新竞赛的方式进行检验，通过和其他院校进行竞争来激发学生的钻研兴趣，参与竞赛的过程也可以帮助学生开阔视野，发现自己的不足，而且机器人竞技比赛过程需要多人的配合和协作，因此使学生团队合作精神得到进一步的培养。教师在指导学生参赛过程中也不再以灌输知识为主导，学生也不再是被动接受知识。而是以竞赛主题为中心，让学生自主的去查阅和学习所需知识。对于学生所研究的问题，教师只需根据自身经验帮助学
生寻找解决问题的方向。因此不仅摆脱了教与学的对立，而且真正做到了教学相长，在参与竞赛的过程中形成了一种全新的师生关系。
四、以制度和文化为保障，营造创新环境
创新教育是一套系统工程，健全的管理制度必不可少[4]。在发展过程中，项目组不断探索，逐渐建立完备的大学生创新管理制度，其中包括图纸绘制条例、程序编码条例、文件存档条例、技术报告汇总制度以及团队选拔培养制度，目的是从细节抓起，逐渐培养学生严谨认真的科研素养，建立良好的行为习惯和工作规范。实验室的每名成员都是管理者，每个人都有详细的管理内容，大到项目进展统筹、重要活动策划，小到实验室人员考勤、图书期刊管理及仪器设备的清洗保养，一律责任到人，安排细化，目标明确。
实验室每位成员都会根据自身情况，制定自己的年计划、月计划，需要按时完成并提交相关的技术文档。实验室每周都会进行简短的圆桌会议，总结商讨一周的工作，而且每年都要按规定完成实验室年报，保证工作效率最大化。
在实验室建设过程中，不仅建立了完备的管理制度，形成了优良的人才培养机制，更重要的是在创新实践的过程中，每个同学都深刻体会到细节的重要性，因此逐步打造出“图难于其易，为大于其细”的团队文化，在这种文化的熏陶下，达到了人格塑造和能力培养的双重目的。实验室内部还建立了优良的黑板文化，实现“每周一创意”的创新模式，每周将自己的一个创新想法写在黑板上，每个月总结归纳一次黑板上的内容，从中提炼出有价值的东西。
五、示范与辐射
通过近8年的实施，参与学生的创新能力和实践能力不断提高，近8年来，将近1500余名同学选修了与机器人相关的系列化课程，共获得省级及以上大学生科技竞赛奖励87项，直接获益人数达400余人，本科四年持续在实验室从事机器人研创活动的学生人数达179名，毕业后22名同学被保送攻读硕士、博士研究生，多名同学在国内外知名企业（如大疆创新、新松机器人、沈阳自动化研究所）就职，很多毕业生已成为所在单位的技术或管理骨干，能力丝毫不弱于国内985、211知名高校的毕业生。学生利用伺服电机驱动器、机器人底盘等研究成果孵化出大连图亿机器人科技有限公司，在成立当年便取得盈利，实现了创新成果到创业产品的成功转化。
通过对创新人才的培养，起到影响一批学生、辐射各专业、带动全校大学生创新实践活动的作用和目的。实验室每年以讲座、咨询、培训、参观、竞技表演、开放实验室等形式面向全校新生开展机器人相关方面的科普工作，年均接待参观的本科生近2000人次。
在实践过程中取得了很多优异的成绩，2015年在团中央学校部、全国学联秘书处举办的全国机器人大赛中荣获亚军、季军；2012年和2013年辽宁省智能自主机器人大赛蝉联冠军；2014年辽宁省智能自主机器人大赛一等奖2项 ；2014年“挑战杯”创业计划大赛全国铜奖；2014、2016全国机器人大赛三等奖；此外，在挑战杯课外学术作品大赛、全国节能减排大赛、全国大学生机械创新设计大赛中也分别取得了优异的成绩。团队事迹先后被辽宁日报、辽宁新闻、大连日报、半岛晨报、大公报、南方都市报、腾讯视频等多家新闻媒体宣传报道，极大地提高了学校的知名度。
六、结语
以机器人为载体，通过开设由浅入深的系列化公共选修课程（既不需要额外增加学分，又方便了多专业学生的自由选择，课程设置由简入繁，各门课程之间相辅相成，选课人数逐级优化），起到了很好的梯队培养效果。在创新人才培养方法上改“理论灌输式学习”为“实践应
用式学习”，使得学生的知识、能力和素质更加接近企业需求。在培养模式上改“单一专业学生创新”为“多专业学生协同创新”，营造团队成员互相学习的机会，突出学生的主动创新和协同创新能力。在教学方法上改“内容引导方式”为“项目引导方式”，通过让学生完成具体创新实践项目来实现“做中学”“学中悟”。从而达到了培养大学生实践能力和创新能力的目的。
参考文献：
[1]李志义.创新创业教育之我见[J].中国大学教学,2014(4): 5-7
[2]常晓明,宋燕,杨胜强,等.自主实践与培养指导相结合, 实施“大学生创新性实验计划”[J].中国大学教学, 2010(5):68-71
[3]骆德渊,秦东兴,黄洪钟.构建以“机器人”为载体的机电工程实践平台培养大学生协同创新研究能力[J].实验技术与管理,2013,30(7):201-206
[4]白薇,常晓明,陈丽芬,等.基于研究室模式的信息类跨学科创新人才培养[J].中国大学教学,2011(9):31-33
[编辑：何彩章]
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