基于科技竞赛的创新人才培养模式研究与实践

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  摘要:科技竞赛平台除了在科学研究方面具有深远的意义,它也是一个很好的教育、教学平台。文章提出应把学生创新能力和实践能力的培养放在突出地位,努力培养学生的创新意识和创新精神,强调人才培养过程的开放性,强调学生的个性发展和主体作用,注重学生健康心理素质的培养,这些培养模式较好地体现了现代教育思想,并在实践中取得了明显成效。
  关键词:科技竞赛;创新人才;培养模式
  作者简介:李淑琴(1963-),女,北京人,北京信息科技大学计算机学院,教授;刘均梅(1960-),女,北京人,北京信息科技大学计算机学院,副教授。(北京 100101)
  基金项目:本文系北京市教育委员会学科与研究生教育建设——研究生科技创新和实践能力培养项目以及研究生优质课程建设项目(项目编号:YKJ201104)、北京信息科技大学教学改革研究项目(项目编号:2010JG19)、北京市教委科技发展计划面上项目(项目编号:KM201010772013)的研究成果。
  中图分类号:G642     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)35-0040-02
  一、概论
  由于受社会、学校、家庭等诸多因素的影响,我国高等教育中的创新能力培养现状另人堪忧。从毕业生反馈的信息表明:存在着在学校期间学习的知识不能适应实际工作的需要,创新思维能力不够活跃,对解决实际问题的目标不明确,基本知识不知如何应用等问题。这些与高等教育教学中存在的一些问题,如重理论知识的讲授,且知识结构不合理,理论教学跟不上新理论的发展;实验教学薄弱,课程实验多为验证性的;对学生创新能力的培养不足等密不可分。
  创新能力是人最重要和最有价值的一种能力,目前世界各国普遍重视创新能力的研究与培养。近年来,随着科技大赛的蓬勃开展,科技竞赛活动日益受到高校师生及社会各界的关注,并逐渐成为计算机、自动化、机械及电子等专业的学生开展科技创新活动的主要内容之一,科技大赛中取得的成绩,已被许多高校视为衡量科技创新教育成果的一项重要指标。
  近几年,笔者指导学生参加了多次全国机器人足球仿真和计算机博弈竞赛,深深感到机器人足球仿真和计算机博弈竞赛集高新技术、娱乐竞赛于一体,是一个很好的教学、教育平台。科技竞赛项目不仅能激发学生对科学技术的兴趣,增长学生的科技知识,调动学生专业学习的热情,而且竞赛结果集中体现了学生对知识的理解和运用能力、身体素质、心理素质和协作精神等,它提供了一个充分展示学生综合能力的舞台。以竞赛作为学生科技创新实践活动的载体,不仅有利于提高学生的科技创新意识、创新能力、编程能力,还有利于全面提高学生的素质,且对学生从一般的计算机游戏中解脱出来也有积极的作用。
  二、创新人才培养模式研究与实践
  创新人才不仅要具备创新思维能力、知识结构和心理素质,而且要具备实践能力和创新能力,因此,培养创新人才是一个复杂的系统工程。在创新人才培养过程中,应将创新能力培养看成是现有人才培养模式中的有机组成部分,创新性人才的培养既要有严谨、务实的学术氛围和创新机制,又要与现有的文化素质教育、学科基础教育、专业教育与实践性环节等教育内容相协同,交叉渗透,互相促进,才能培养出具有创新精神和实践能力的高级专门人才。为实现这个目标,从以下几方面做了一些有益尝试。
  1.构建创新能力培养的情境
  兴趣是激发学生创新思维的重要心理因素。目前,玩计算机游戏和网络游戏的大学生不在少数,这种游戏除能达到消遣的目的之外,对于提高计算机的理论与实践水平没有任何意义。而每年举办的全国机器人足球和计算机博弈竞赛,除了在科学研究方面具有深远的意义,它也是一个很好的教育、教学平台。
  首先,机器人踢足球、下棋,它看似游戏,对学生而言具有较强的趣味性。其次,由于机器人竞赛特别是一些仿真赛项目开发不需要太多的硬件投入,只要求学生有C/C++编程基础就可以,通过这样一个平台,使学生有一种学以致用的感觉。再次,科技竞赛中的机器人足球和计算机博弈都是人工智能领域标准问题,涉及人工智能、机器人学、通讯、搜索算法、知识工程、优化算法、模式识别等诸多热门学科,是诸多领域的前沿研究和技术集成,它们从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域基础研究和高技术发展的水平,具有较深的学术研究价值,学生参与其中不仅可以激发学生的科技热情,而且有利于提高学生的科技创新意识、创新能力、编程能力,更有利于全面提高学生的综合素质。
  机器人足球竞赛兴起于20世纪90年代,涉及人工智能、自动化、机器人等诸多领域的前沿研究和技术集成。目前,举办机器人竞赛的国际组织主要有两个,即FIRA(Federation of International Robot Soccer Associati on)组织和RoboCup(Robot World Cup Soccer Games)联合会。FIRA是由韩国发起并创立的组织,从1997年开始每年举办一届竞赛。FIRA的竞赛中以前只有实际机器人的竞赛,从2002年开始加入仿真组的竞赛,即FIRA仿真组(5∶5)和 FIRA仿真组(11∶11)竞赛。国内在中国人工智能学会机器人竞赛委员会的组织下,“全国机器人大赛暨FIFA世界杯机器人大赛中国队选拔赛”每年举办一次。RoboCup是由日本、欧美等国家发起并创立的组织,国际上从1997年开始每年举办一届竞赛。在中国自动化学会机器人竞赛委员会的组织下,“中国机器人大赛暨RoboCup中国公开赛”每年也举办一次,是中国最具影响力、最权威的机器人技术大赛,基本覆盖了中国现有最顶级的机器人专家和众多知名机器人学者,成为当今中国机器人尖端技术产业竞赛和人才汇集的活动之一。RoboCup比赛中仿真类项目较多,有RoboCup仿真组、FIRA仿真组、微软(MS)仿真组、机器鱼仿真组、家庭服务仿真组和RoboCup救援仿真组等类型项目。
  计算机博弈锦标赛,顾名思义就是让计算机学会人类的思考过程,能够像人一样下棋。下棋是人类逻辑思维的集中表现,周期短、变化多、容易实现、便于检查,无疑是研究人类思维计算机实现的良好载体,因此受到国内外学者的关注。在国际上计算机博弈作为一个学科领域,已经开展了半个多世纪的研究与竞赛活动,目前,国际上每年举行一次比赛。国内从2006年起每年也举行一次全国比赛,竞赛项目增加为八项:中国象棋、围棋、九路围棋、六子棋、亚马逊棋、点格棋、苏拉卡尔塔、幻影围棋,参赛人数逐年增多。
  针对北方信息科技大学特别是计算机学院学生的特长,我们选定机器人足球中的仿真项目和计算机博弈比赛项目作为主要的参赛项目,为大学生营造创新环境。
  2.培养学生的创新意识和创新精神
  创新人才必须具备强烈的创新意识和创新精神。人只有具有创新意识和创新精神,才能敢于挑战权威,抓住灵感,提出并发现问题,进而追求并得到新结果。在辅导学生参加竞赛时发现,大学生普遍具有创新动机、对创新有一定的认识,也希望在学习中产生新思想与新理论,积极寻找新的学习方法,但是绝大部分大学生的创造意识和创新精神并不能从学习固定的知识中获得,而是需要在教师的指导下,学会研究事物的态度后,从而形成科学的思维方法。无数事实证明:灵感意识往往在不经意间产生,瞬间即逝。因此,我们从学生所听到、看到的事物、现象出发,引导他们自己去思考,通过找资料,对问题产生自己的看法和见解,得出结论,并在不断实践中尝到成功的喜悦,形成强烈的创新意识和创新精神。
  3.采用开放式培养方式和过程
  变被动学习为主动学习是培养学生创造思维的前提条件。创新能力培养中要给学生以主动探究、自主学习的空间。如果教师在教学中没有给学生丝毫自主学习的机会,也没有为他们提供进行探究的渠道,创新也就无从谈起。因为学生创新能力的提高,不是通过教师的讲解或完全靠书本上的间接经验达成的,而更多地是通过自己的探究和体验得来的。首先,培养学习兴趣。为了根据学生的不同特点培养学生的兴趣,我们让学生根据自己的情况和兴趣,自主选择竞赛项目,根据竞赛题目自愿组成小组,引导学生自主学习,采用小组讨论、辩论、自我实践等学习模式,有针对性地让学生独立思考,调动学生学习的主动性、积极性。其次,培养学生能力。如倾听、观察、发问、澄清等收集材料的能力;对比异同、概括、评论、分类等组织材料的能力;提问、讨论、撰写报告等传递信息的能力,努力培养学生成为“能学”、“想学”、“会学”的人。
  4.强调学生的个性发展和主体作用
  学习应是主动探求的过程。我们在辅导竞赛过程中,努力突破传统模式下培养的学生“千人一面”的弊端,把学生个性的发展作为研究的一项重要内容,鼓励学生取长补短,脱颖而出。在竞赛知识的传授上,尽量避免以教师为中心的一贯做法,变单纯灌输为启发诱导,主要讲解竞赛规则、相关概念、涉及原理之间的内在联系,注重培养学生正确的逻辑推断能力,重点教会学生如何查阅资料,分析、使用资料,要求学生每次讨论要提出自己的观点、见解,强化学生的主体作用,促进学生的智力开发,培养学生的创新意识、实践能力和创造能力。
  5.注重学生健康心理素质的培养
  具备健康的心理素质是培养创新人才重要的环节。攀登科学高峰的道路是艰险的,崎岖不平的,为此要有承受成功和失败的韧性;自我否定与超越自我的勇气以及包容、谦让、合作的德行是创新性人才必须具备的健康心理素质,因此健康心理素质的培养和知识的传授同等重要。竞赛培训中我们不断了解学生思想动态,征求学生的意见和需求,及时发现、解决问题,培养学生良好的学习、行为习惯,同时充分发挥学生骨干队伍的作用,鼓励学生自我管理、自我教育,构建平等、友爱、融洽、和谐的人际环境。
  三、小结
  近年来,笔者作为指导教师组织学生参加了多次全国机器人足球和计算机博弈大赛,在多个比赛项目上取得冠军、亚军和季军的优异成绩,例如,在今年的RoboCup大赛中,荣获水中机器人2D仿真协作过孔和花样游泳项目两项冠军;水中机器人2D仿真水球斯诺克荣获亚军;微软(MS)武术擂台赛仿真项目和3D类机器人仿真项目荣获季军;全国大学生计算机博弈大赛点格棋项目季军。与此同时,以这些科技竞赛为平台,对创新人才培养模式进行了一些有益的实践和探索。实践表明,竞赛是一种可行的教育、教学行为,有着常规教学不能及的特殊的创新教育功能,它能培养学生对科学的浓厚兴趣,使其具备发展型的知识结构、开拓探究型的学习方法、追求科学发现百折不挠的心理品质。竞赛促进学科建设和课程改革,引导高校在教学改革中注重培养学生的创新能力、协作精神、动手能力,在倡导素质教育中提高学生对实际问题进行设计制作的能力等诸多方面有着日趋重要的推动作用。
  
  参考文献:
  [1]徐心和,邓志立,王骄,等.机器博弈研究面临的各种挑战[J].智能系统学报,2008,3(4):288-293.
  [2]李淑琴,赵延,刘均梅.机器人足球仿真竞赛与程序设计能力培养[J].计算机教育,2010,(13):31-32.
  [3]张润梅,龚剑.基于机器人足球的大学生创新素质培养的探索与实践[J].计算机教育,2009,(2):22-24.
  [4]贾方芳.创新教育模式,培养创新型人才[J].江苏高教,2008,(1):152-153.
  (责任编辑:孙晴)
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