劉益新 夏慶鋒

（1南京大學(xué)金陵學(xué)院，南京,210089; 2無錫學(xué)院，江蘇無錫，214000）

0 引言

2007年，教育部發(fā)布《普通高等學(xué)校獨立學(xué)院教育工作合格評估指標(biāo)體系》，文件提出要求獨立學(xué)院要以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，重點突出學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力，重點突出學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，重點突出學(xué)生團(tuán)隊合作能力。要培養(yǎng)這一應(yīng)用型人才，創(chuàng)新實踐平臺的建設(shè)和創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的構(gòu)建尤為重要[1-2]。

南京大學(xué)金陵學(xué)院（以下簡稱金陵學(xué)院）是南京大學(xué)籌建并管理的獨立學(xué)院，在學(xué)生培養(yǎng)上堅持與南京大學(xué)錯位發(fā)展，沿著應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)之路，致力于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。金陵學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院在培養(yǎng)自動化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力上的一項重要舉措是：該院于2009年建立智能機(jī)器人實驗室。該實驗室在成立之初便在金陵學(xué)院全校中組織選拔優(yōu)秀學(xué)生去參加國家級機(jī)器人競賽。于是，金陵學(xué)院自動化專業(yè)開啟以機(jī)器人競賽為突破口，逐步帶動相關(guān)教學(xué)和科研發(fā)展的新模式[3-4]。

金陵學(xué)院自動化專業(yè)突出以“智能機(jī)器人”為專業(yè)知識的載體，開設(shè)關(guān)于機(jī)器人技術(shù)的實驗、實習(xí)、實訓(xùn)等課程，其課程設(shè)置和培養(yǎng)模式特色鮮明。在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的過程中，自動化專業(yè)圍繞基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新實踐、綜合素養(yǎng)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)核心要求，構(gòu)建了機(jī)器人“3C”平臺，即課程群（Courses）、競賽（Competition）和社團(tuán)（Corporation）， “3C”培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，“3C”培養(yǎng)體系以6門機(jī)器人相關(guān)課程構(gòu)成的課程群為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)器人基礎(chǔ)理論為目標(biāo)，在課程內(nèi)容與難度上逐步展開、逐步提升、逐步走向?qū)W科交叉融合；“3C”培養(yǎng)體系以競賽作為創(chuàng)新實踐的突破口，將競賽作為理論與實踐結(jié)合的契合點，以競賽為導(dǎo)向，突出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，同時按照省級、國家級、國際級競賽的不同能力要求，分階段、逐步拓展學(xué)生實踐內(nèi)容，依次實現(xiàn)不同層次人才培養(yǎng)的目標(biāo)；“3C”培養(yǎng)體系以社團(tuán)為學(xué)生綜合素養(yǎng)培養(yǎng)的切入點，讓學(xué)生在社團(tuán)中組建各類團(tuán)隊，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作的能力。

圖1 “3C”培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)

基于“3C”培養(yǎng)體系，金陵學(xué)院自動化專業(yè)凝練出一套有特色的培養(yǎng)模式和機(jī)制，積累了學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的組織管理方法與經(jīng)驗，為社會培養(yǎng)了一大批具有創(chuàng)新與實踐能力的優(yōu)秀人才。

1 機(jī)器人“3C”平臺介紹

1.1 打造多維度教師團(tuán)隊推進(jìn)“3C”平臺建設(shè)

金陵學(xué)院自動化專業(yè)對師資進(jìn)行優(yōu)化配置，成功打造出一支多維度、體系化的機(jī)器人教師團(tuán)隊。教師團(tuán)隊成員包括專業(yè)教師、輔導(dǎo)員和實驗員。其中，專業(yè)教師負(fù)責(zé)課程群的建設(shè)與實施，通過課程進(jìn)行理論知識教學(xué)，針對不同的機(jī)器人比賽項目對學(xué)生進(jìn)行分類培養(yǎng)；輔導(dǎo)員對專業(yè)特色進(jìn)行介紹與宣傳，指導(dǎo)學(xué)生如何選擇機(jī)器人課程、完成機(jī)器人競賽報名以及負(fù)責(zé)機(jī)器人社團(tuán)的運(yùn)營，并全程對學(xué)生進(jìn)行管理；實驗員則可以發(fā)揮其專業(yè)技能和崗位優(yōu)勢，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力。這樣的多角色教師團(tuán)隊成員，可以發(fā)揮各自的專業(yè)特長與崗位優(yōu)勢，實現(xiàn)互補(bǔ)共融。機(jī)器人教師團(tuán)隊經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)順利完成機(jī)器人“3C”平臺的建設(shè)。

1.2 以新型課程群為基礎(chǔ)構(gòu)建覆蓋全校的教學(xué)平臺

機(jī)器人課程群包括《機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)》《智能機(jī)器人競賽技術(shù)》《機(jī)器人技術(shù)》《人工智能與機(jī)器人》《無人機(jī)及其應(yīng)用實訓(xùn)》等6門課程。其中，《機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)》和《智能機(jī)器人競賽技術(shù)》分別面向自動化專業(yè)大學(xué)一年級和大學(xué)二年級的學(xué)生開設(shè)，這兩門課均由理論授課、基礎(chǔ)實驗、創(chuàng)新項目和課內(nèi)比賽等環(huán)節(jié)組成,并由同一支機(jī)器人競賽指導(dǎo)教師團(tuán)隊進(jìn)行講授?！稒C(jī)器人技術(shù)》和《人工智能與機(jī)器人》兩門課為信息科學(xué)與工程學(xué)院各專業(yè)選修課，主要面向大學(xué)三年級學(xué)生開設(shè)，旨在學(xué)生科研能力的培養(yǎng)。《無人機(jī)及其應(yīng)用實訓(xùn)》和《魅力機(jī)器人》兩門課面向全校所有專業(yè)開設(shè)，這樣不僅可以為金陵學(xué)院學(xué)生普及機(jī)器人基礎(chǔ)知識，也可以為機(jī)器人團(tuán)隊吸引更多的人才，為獲取更多資源奠定良好的基礎(chǔ)，實現(xiàn)雙贏的結(jié)果。

1.3 以機(jī)器人競賽為抓手培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的人才

機(jī)器人競賽是金陵學(xué)院的一個亮點，智能機(jī)器人實驗室自成立以來，每年都組織實驗室的優(yōu)秀學(xué)生參加江蘇省大學(xué)生機(jī)器人大賽、中國機(jī)器人大賽、國際水中機(jī)器人大賽等各級別的機(jī)器人比賽，并取得了優(yōu)異的成績。機(jī)器人競賽團(tuán)隊成員的確定采用選拔制，考核得分在前30%的學(xué)生才能夠進(jìn)入機(jī)器人團(tuán)隊。學(xué)生只有努力學(xué)習(xí)相關(guān)課程知識，才能在考核中取得好成績，才能為后續(xù)的創(chuàng)新打下堅實的理論基礎(chǔ)。在機(jī)器人競賽準(zhǔn)備過程中，學(xué)生需要不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)、想出新點子，采用新方法，其創(chuàng)新能力在競賽中得到充分的鍛煉與培養(yǎng)。同時競賽還吸引了來自其他專業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生的參與，這樣不同專業(yè)背景的學(xué)生匯集到一個團(tuán)隊中，實現(xiàn)各專業(yè)學(xué)科知識的有效融合，為激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新提供了良好的環(huán)境。

1.4 以機(jī)器人社團(tuán)為載體培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作創(chuàng)新意識

機(jī)器人社團(tuán)為學(xué)術(shù)性社團(tuán)，社團(tuán)內(nèi)部成立各具特色的課題研究小組、創(chuàng)新點子小組和創(chuàng)新工作室，以作品設(shè)計、申請項目、撰寫論文、申請專利等為目標(biāo)。

通過機(jī)器人社團(tuán)這一平臺，給學(xué)生提供一種模擬企業(yè)運(yùn)行的機(jī)制和環(huán)境，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會工作的流程。例如，在項目設(shè)計中，可以增強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作創(chuàng)新意識和能力，掌握分工協(xié)作與交流溝通的技巧，積累課題研究經(jīng)驗以及撰寫報告的方法。

2 機(jī)器人“3C”平臺融入培養(yǎng)應(yīng)用型人才的舉措

2.1 全方位開放式四級創(chuàng)新實踐訓(xùn)練方案

機(jī)器人“3C”培養(yǎng)體系實施過程中，課程難度由易到難，逐步提高，以匹配學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律；以學(xué)生興趣激發(fā)為主線，理論與實踐相結(jié)合，注重項目化教學(xué)，采用多種開放式教學(xué)考核方法，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動力得到充分激發(fā)；機(jī)器人教學(xué)全方位融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)中，本科四年全時域覆蓋教學(xué)。

圍繞以上實施要點，自動化專業(yè)逐步凝練出機(jī)器人教與學(xué)的全方位開放式四級創(chuàng)新實踐訓(xùn)練方案。具體內(nèi)容包括，第一級，從入學(xué)開始，注重分類引導(dǎo)和興趣培養(yǎng)，大一上學(xué)期開設(shè)《新生導(dǎo)學(xué)課》，利用該課程向?qū)W生介紹機(jī)器人的基本概念、生活中的機(jī)器人以及機(jī)器人與各專業(yè)的關(guān)系，并通過機(jī)器人實物演示來激發(fā)學(xué)生的興趣。第二級，初級動手訓(xùn)練，大一下學(xué)期由機(jī)器人競賽教師團(tuán)隊開設(shè)《機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計實訓(xùn)》，主要通過講解金陵學(xué)院機(jī)器人團(tuán)隊競賽視頻，向?qū)W生介紹參加機(jī)器人競賽所需的知識和能力等，然后讓學(xué)生完成一系列簡單的趣味性機(jī)器人實驗，讓學(xué)生有更加直觀的感受，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對不同競賽項目理解；第三級，系統(tǒng)動手訓(xùn)練，針對大二的學(xué)生，通過機(jī)器人社團(tuán)和《智能機(jī)器人競賽技術(shù)》課程對機(jī)器人競賽團(tuán)隊進(jìn)行基礎(chǔ)培訓(xùn)和強(qiáng)化訓(xùn)練，并通過作品設(shè)計、內(nèi)部比賽、答辯等形式進(jìn)行選拔，從而確定最終的機(jī)器人競賽隊伍；通過《機(jī)器人技術(shù)》和《人工智能與機(jī)器人》等課程給大三學(xué)生系統(tǒng)介紹相關(guān)理論知識，讓學(xué)生將實踐中用到的知識、技術(shù)與理論聯(lián)系起來，從而解決之前遇到的困惑，同時充分利用機(jī)器人社團(tuán)，培養(yǎng)學(xué)生申請項目和撰寫學(xué)術(shù)論文的能力。此外，課程中還引入了免修機(jī)制進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生從事科技創(chuàng)新、開發(fā)與研制的興趣。第四級，綜合創(chuàng)新設(shè)計，通過校內(nèi)外實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計對大四學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步培養(yǎng)，突出學(xué)生的綜合創(chuàng)新設(shè)計能力。

金陵學(xué)院實行大類招生，例如，將自動化專業(yè)、電子專業(yè)和通信專業(yè)等專業(yè)都合并為電子專業(yè)，學(xué)生入學(xué)時的專業(yè)便是電子專業(yè)，直到大一下學(xué)期學(xué)院才進(jìn)行專業(yè)分流。自動化專業(yè)以智能機(jī)器人為核心的四級創(chuàng)新實踐訓(xùn)練方案深受學(xué)生歡迎，在專業(yè)分流時吸引了一大批優(yōu)秀學(xué)生，好的生源也為該方案的實施奠定了良好基礎(chǔ)。

2.2 機(jī)器人課程群的建設(shè)

金陵學(xué)院在教學(xué)過程中采用“3+1”模式，即用3年的時間學(xué)完4年的學(xué)習(xí)課程，第4年的時候讓學(xué)生進(jìn)入簽約的企業(yè)進(jìn)行實習(xí)實訓(xùn)。但是在這一模式下，學(xué)生從事創(chuàng)新實踐能力訓(xùn)練與繁重的課程學(xué)習(xí)在時間上嚴(yán)重沖突，教師指導(dǎo)學(xué)生參加實踐訓(xùn)練與繁重的課程教學(xué)任務(wù)時間上也嚴(yán)重沖突。為了解決這一問題，自動化專業(yè)提出了將學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)和新型課程的建設(shè)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立獨具特色的機(jī)器人課程群，將創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵問題、關(guān)鍵技術(shù)和對應(yīng)的訓(xùn)練方法等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，并融入到課程內(nèi)容中，學(xué)生從事創(chuàng)新實踐的過程變成了學(xué)習(xí)相關(guān)課程的過程，教師指導(dǎo)實踐訓(xùn)練的過程變成了課程授課過程，創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)生課程學(xué)習(xí)、教師教學(xué)實現(xiàn)了完美融合。

機(jī)器人課程群的授課內(nèi)容、授課方式和考核方法等與常規(guī)課程有很大不同，并且鮮有先例可循，這就要求機(jī)器人競賽教師團(tuán)隊大膽創(chuàng)新，更好地完成任務(wù)目標(biāo)。其中，授課內(nèi)容均為金陵學(xué)院教師團(tuán)隊在多年的學(xué)科競賽指導(dǎo)過程中積累并提煉的專業(yè)知識、核心技術(shù)、案例分析等；授課方式包含集中理論授課、分組動手實踐以及項目化實訓(xùn)等；考核形式由實物演示、設(shè)計報告和答辯等3個環(huán)節(jié)組成，分別按照30%、30%、40%的比例構(gòu)成課程期末總評分[5]。當(dāng)然，如果學(xué)生可以完成以下成果之一可直接對課程免考，并直接獲得優(yōu)秀成績：

1）圍繞機(jī)器人技術(shù)撰寫學(xué)術(shù)論文，并在省級及以上期刊成功發(fā)表；

2）申請到大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃并結(jié)題；

3）參加省級及以上學(xué)科競賽并取得前5名成績；

4）申請到機(jī)器人技術(shù)方面實用新型專利。

2.3 “3C”互聯(lián)互通，形成獨立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制

通過機(jī)器人“3C”平臺，可以把課程的學(xué)習(xí)、競賽的培訓(xùn)、社團(tuán)的活動有機(jī)結(jié)合起來。其中，機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)，在課程學(xué)習(xí)中以機(jī)器人競賽為導(dǎo)向，促使課程學(xué)習(xí)有內(nèi)容、有目標(biāo)、有實踐，實現(xiàn)課程與競賽的相互促進(jìn)；機(jī)器人社團(tuán)為師生間交流提供了平臺，擴(kuò)大了機(jī)器人技術(shù)在學(xué)生中影響力，促進(jìn)課程學(xué)習(xí)成果與競賽成果向論文、專利等的轉(zhuǎn)化。機(jī)器人課程、競賽、社團(tuán)的互聯(lián)互通，形成了金陵學(xué)院自動化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特色。

課程群的學(xué)習(xí)可以將競賽要求融入其中，在課程中引入競賽和項目的案例，將相關(guān)知識、技術(shù)等理論和實際應(yīng)用結(jié)合起來，學(xué)生在修讀完課程后，就可以參與競賽，實現(xiàn)課程學(xué)習(xí)、實踐訓(xùn)練、競賽獲獎的“三豐收”，提高學(xué)生參與的積極性。同時，靈活掌握課程的考核方式，通過在課程中設(shè)置免考機(jī)制，引導(dǎo)學(xué)生申報項目、組織管理和實施項目，并及時撰寫技術(shù)文檔和學(xué)術(shù)論文，以達(dá)到提升學(xué)生綜合素質(zhì)的效果，從而將教學(xué)與創(chuàng)新有機(jī)融合為一個整體。

競賽可以推進(jìn)工程教育回歸工程，真正做到學(xué)以致用。在競賽培訓(xùn)過程中，學(xué)生帶著問題去查找資料，去尋求問題的答案，不斷提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。同時，注重各級各類競賽技術(shù)資料的累積，新一屆的學(xué)生以往屆同學(xué)留下的資料為基礎(chǔ)，認(rèn)真研讀分析，不斷進(jìn)步。

機(jī)器人社團(tuán)給不同院系、年級、專業(yè)的同學(xué)搭建了一個交流平臺，在這一平臺上，形成了“老帶新”的傳統(tǒng)，社團(tuán)成員配合日益融洽。隨著各類社團(tuán)活動的開展，在金陵學(xué)院烘托出學(xué)習(xí)、實踐、創(chuàng)新機(jī)器人技術(shù)的良好氛圍。

3 機(jī)器人“3C”平臺應(yīng)用情況

金陵學(xué)院自動化專業(yè)基于機(jī)器人“3C”平臺總結(jié)出開展應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式與機(jī)制，形成特色鮮明的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，成效顯著，影響深遠(yuǎn)。

1）金陵學(xué)院自動化專業(yè)在機(jī)器人技術(shù)人才培養(yǎng)方面給國內(nèi)高校樹立了標(biāo)桿，學(xué)院教師多次在各類會議中做教改報告，學(xué)院的改革理念和初步成效引起其他同類高校以及相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。5年來，南京大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、解放軍理工大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、南京工程學(xué)院等高校以及學(xué)生家長前來金陵學(xué)院進(jìn)行調(diào)研、參觀和經(jīng)驗交流，次數(shù)達(dá)20余次。

2）2012年5月，金陵學(xué)院承辦了2012中國水中機(jī)器人大賽暨首屆國際水中機(jī)器人公開賽，作為南京大學(xué)110周年校慶的重大活動之一，受到了各大新聞媒體的關(guān)注，其中中央電視臺新聞頻道對整個賽事和金陵學(xué)院參賽隊伍進(jìn)行了詳細(xì)報道。之后舉辦的比賽，南京電視臺、揚(yáng)子晚報和新浪網(wǎng)等新聞媒體也都報道了金陵學(xué)院學(xué)生參加機(jī)器人競賽的情況，報道次數(shù)達(dá)20余次。

3）學(xué)院教師的教學(xué)、科研水平得到提升。機(jī)器人團(tuán)隊教師主持縱向課題和橫向課題各1項、校級教改重點項目5項、一般項目3項，發(fā)表論文50余篇。

4）參加“3C”平臺活動的學(xué)生的科研能力普遍提高。部分學(xué)生作為項目負(fù)責(zé)人，圍繞機(jī)器人技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用申請了30余項省級雙創(chuàng)項目，申請項目的數(shù)量最多的高達(dá)9項；部分學(xué)生作為第一作者發(fā)表機(jī)器人方面的學(xué)術(shù)論文數(shù)量高達(dá)40余篇。

5）學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力顯著提升。自2009年以來，金陵學(xué)院機(jī)器人團(tuán)隊共參加了機(jī)器人領(lǐng)域舉辦的國際級比賽5次、國家級比賽10次和4次省級比賽，共獲得國際級冠軍1個、國家級冠軍14個、省級冠軍2個，以及組委會頒發(fā)的一等獎30項。

4 結(jié)論

本文介紹了金陵學(xué)院自動化專業(yè)機(jī)器人“3C”平臺的內(nèi)涵與實踐情況，并由此提出了適合獨立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)方法和舉措。通過機(jī)器人“3C”平臺，不僅可以激發(fā)學(xué)生參與機(jī)器人技術(shù)科技創(chuàng)新、參與機(jī)器人技術(shù)開發(fā)與研制的興趣和愛好，還可以全面鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、實踐能力和知識運(yùn)用能力，為將來走向工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。