孫延超，王海鵬，秦洪德，黃祥宏

（哈爾濱工程大學(xué) 船舶工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150006）

引言

隨著海洋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與新工科專業(yè)的興起，傳統(tǒng)的高校專業(yè)教育已經(jīng)難以滿足當(dāng)前社會對創(chuàng)新型、復(fù)合型人才的需求，探索和創(chuàng)新人才培養(yǎng)與教學(xué)模式已成為高校教學(xué)改革的重點。哈爾濱工程大學(xué)積極響應(yīng)并推進(jìn)教育部“關(guān)于推薦新工科研究與實踐”工作，并結(jié)合學(xué)校自身“三海一核”特色優(yōu)勢學(xué)科，依托水下機(jī)器人技術(shù)重點實驗室等優(yōu)勢平臺，創(chuàng)建了全國首個海洋機(jī)器人專業(yè)，積極探索學(xué)科融合教育模式與新工科人才培養(yǎng)模式。

科技創(chuàng)新競賽由于其相對自由的競賽模式、廣泛的專業(yè)覆蓋以及多元化的評審模式，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新、學(xué)習(xí)與協(xié)作能力，是高校教學(xué)改革的重要載體，對于探索新工科專業(yè)教學(xué)與培養(yǎng)模式具有十分重要的參考意義。目前，基于科技創(chuàng)新競賽的高校教育改革和人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式得到了越來越廣泛認(rèn)同。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽作為海洋裝備領(lǐng)域創(chuàng)新、設(shè)計、制作、控制的科技創(chuàng)新競賽，自2012 年以來已經(jīng)成功舉辦了九屆，獲獎作品累計千余件，競賽項目、競賽形式與評審形式都趨于成熟，對高校海洋及相關(guān)專業(yè)教學(xué)和人才培養(yǎng)產(chǎn)生了巨大的影響。

本文將從全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽的競賽形式與評審形式出發(fā)，從科技創(chuàng)新競賽角度分析高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，探索海洋航行器設(shè)計與制作大賽對海洋機(jī)器人專業(yè)教學(xué)模式的引領(lǐng)作用和人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用。

一、大賽現(xiàn)狀與競賽項目分析

全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽涉及海洋機(jī)器人，包括自主式水下航行器、遙控水下機(jī)器人以及水面無人船等領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計與自動控制等競賽項目。本節(jié)將從全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽出發(fā)，對大賽發(fā)展歷程、競賽項目、競賽形式與評審形式進(jìn)行總結(jié)與分析。

（一）競賽發(fā)展歷程與競賽項目分析

海洋航行器設(shè)計與制作大賽從創(chuàng)立到成熟，主辦方每年都根據(jù)海洋科技前沿需求對競賽項目進(jìn)行調(diào)整，已經(jīng)形成了較為完備的大賽運行模式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母傎愒u審模式。第一屆大賽共設(shè)置了三個項目的比賽，分別是新概念創(chuàng)意設(shè)計類、海洋航行器設(shè)計與制作、艦船模型智能航行。第二屆大賽中新增了名船名艦外觀模型仿真制作、船模競速賽兩類比賽項目。第四屆大賽中新增了帆船模型競速賽項目。第五屆大賽中將海洋航行器設(shè)計與制作類分為水面組與水下組，帆船模型競賽分為古代帆船與現(xiàn)代帆船組，并對不同的組別設(shè)置不同的評分要求。第七屆大賽中新增對岸火力支援模擬競賽項目。第九屆大賽由于疫情防控原因轉(zhuǎn)為線上競賽，保留了易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)評審的新概念創(chuàng)意設(shè)計類和海洋航行器設(shè)計與制作類比賽項目，增加技術(shù)難題求解類和前沿科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)類項目。

從該大賽發(fā)展歷程可以看出，大賽始終圍繞水面/水下航行器發(fā)展，主要設(shè)置創(chuàng)新設(shè)計類與控制操縱類兩種類型的競賽，競賽項目從最初以設(shè)計為主到后來加入了多項實物競賽類項目，第九屆大賽增加了技術(shù)難題類項目，讓參賽人員直接面對實際工程中的難題，競賽項目的發(fā)展和評審方式的豐富從一定程度上也反映了企業(yè)和社會對海洋裝備領(lǐng)域新工科人才的能力要求。且競賽項目與海洋機(jī)器人專業(yè)研究內(nèi)容契合度較高，對探索海洋機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目標(biāo)具有很高的參考價值。表1詳細(xì)總結(jié)了大賽設(shè)立以來所有項目和不同競賽的評審形式。

表1 全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽競賽要求

（二）競賽形式與評審形式分析

全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽設(shè)立9類不同的競賽項目，每個競賽項目又根據(jù)其不同的競賽內(nèi)容采用了不同的競賽形式和評審形式，如表1所示。這種多元的評價形式有助于對人才展開全方位的考核與評價，對海洋機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)與評價具有較高的參考意義。通過對全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽競賽形式與評審形式進(jìn)行歸納和分析，主要評價形式分為以下幾類。

1.報告與答辯形式。科技創(chuàng)新競賽部分比賽項目以答辯為主，如新概念創(chuàng)意設(shè)計類競賽項目，參賽團(tuán)隊需要撰寫并提交設(shè)計說明書，以闡述作品的主要功能、創(chuàng)新點、國內(nèi)外水平對比、應(yīng)用前景等相關(guān)內(nèi)容，需要學(xué)生前期做好充足的調(diào)研，對參賽作品及其相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀具有足夠的熟悉程度，并且對學(xué)生文字表達(dá)能力、報告和論文撰寫能力提出了一定的要求。此外，競賽還要求學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場答辯，接受專家的提問，對學(xué)生的語言表達(dá)能力、臨場應(yīng)變能力和心理素質(zhì)能力均提出了較高的要求。

2.自主學(xué)習(xí)與技能展示。科技創(chuàng)新競賽采取多元化的競賽形式與考核形式，這對學(xué)生的專業(yè)技能提出較高的要求?？萍紕?chuàng)新成果展示的形式有仿真模型、實物模型、實物操縱與控制、視頻動畫演示、圖紙等。多元的成果展示形式需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)軟件與技能，而課程設(shè)置中往往缺少對軟件與技能的訓(xùn)練，學(xué)生需要通過網(wǎng)上教程或書籍教程自主學(xué)習(xí)相關(guān)的技能以完成科技成果的展示，這對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與專業(yè)技能均提出了較高的要求。

3.實物制作。科技創(chuàng)新部分競賽項目要求實物模型，如海洋航行器設(shè)計與制作類競賽項目，需要參賽選手設(shè)計并制作海洋航行器實物模型，不僅對學(xué)生專業(yè)知識與技能的熟練運用提出了較高要求，更對學(xué)生的工程實踐能力與動手能力提出了較高的要求，學(xué)生不僅需要自主設(shè)計出海洋航行器，還需要自行采購原材料與零件、控制項目成本、制作與組裝航行器。同時競賽還對原材料采購與模型制作過程的環(huán)保、節(jié)約等問題提出了一定的要求。

4.模型競賽。模型競賽是科技創(chuàng)新競賽最大的特點之一。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽設(shè)有船模競速賽、帆船競速賽、對岸火力支援模擬競賽等實物模型競賽項目，要求參賽者自制航行器模型，并使用模型按照競賽項目分類與要求完成競賽。如對岸火力支援模擬競賽要求設(shè)計制作具備自動尋跡、航行控制和對陸射擊能力的航行器，在規(guī)定場地與時間內(nèi)依次完成自主航行和對岸射擊任務(wù)，對參賽選手的專業(yè)知識和實踐技能以及參賽作品的性能和可靠性均提出較高的要求。

二、科技創(chuàng)新競賽對專業(yè)教學(xué)的引領(lǐng)作用

海洋機(jī)器人專業(yè)具有學(xué)科高度融合特性，是典型的新工科專業(yè)，需要展開廣泛的研究與實踐來探索該專業(yè)的教學(xué)模式。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽經(jīng)過9年的實踐積累，已經(jīng)形成了較為完備的競賽模式與評審模式，競賽項目的發(fā)展歷程與發(fā)展趨勢在一定程度上顯示當(dāng)前海洋裝備領(lǐng)域的工程前沿問題和人才培養(yǎng)要求，對海洋機(jī)器人專業(yè)教學(xué)方式與教學(xué)內(nèi)容具有極其重要的參考意義與引領(lǐng)作用。

（一）注重人才培養(yǎng)的導(dǎo)向

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。新時代人才培養(yǎng)最重要的一點是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，不僅需要學(xué)會課本上的知識，而且需要了解工程實際中存在的技術(shù)難點，熟練運用所學(xué)知識提出創(chuàng)新性的解決方案。創(chuàng)新能力也是科技創(chuàng)新競賽考察的重點。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽設(shè)置有新概念創(chuàng)意設(shè)計項目，要求對功能原理或總體布局展開創(chuàng)新，推動了海洋裝備領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。船舶工程學(xué)院積極開展創(chuàng)新型課程體系建設(shè)，探索海洋機(jī)器人專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案，開設(shè)了“新概念海洋機(jī)器人”等一批創(chuàng)新型課程，引導(dǎo)學(xué)生建立和養(yǎng)成創(chuàng)新性思維。

（二）推動學(xué)科交叉與交流

全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽共設(shè)立9個項目的比賽，涉及船舶、通信、控制、機(jī)械、計算機(jī)等多個學(xué)科的知識，參賽隊伍多為跨專業(yè)組隊，有效地提高了不同院系專業(yè)之間的交流。海洋機(jī)器人專業(yè)是多學(xué)科交叉的新工科專業(yè)，并且注重工程實踐。船舶工程學(xué)院依托水下機(jī)器人重點實驗室，與智能科學(xué)與工程學(xué)院和計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院就海洋機(jī)器人專業(yè)教學(xué)計劃開展深入交流，開設(shè)了“自動控制原理”“人工智能”“嵌入式軟件設(shè)計”等課程，引導(dǎo)學(xué)生從多個學(xué)科角度理解海洋機(jī)器人專業(yè)，不僅豐富了學(xué)生的專業(yè)技能，還提高了學(xué)生多學(xué)科融合知識儲備與技術(shù)素養(yǎng)，也有助于培養(yǎng)復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。

（三）創(chuàng)新多種考核方式

傳統(tǒng)的高校課堂教育往往采用考試的方式進(jìn)行考核，雖然有些課程會采用課程設(shè)計的考核形式，但大多都流于形式，沒有真正幫助學(xué)生將所學(xué)理論與工程實踐結(jié)合起來，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，不利于新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)?？萍紕?chuàng)新競賽中采用了多種考核方式并行的方法，如航行器設(shè)計與制作類競賽項目，將科技創(chuàng)新與撰寫報告、答辯結(jié)合起來，以制作模型和演示視頻作為輔助手段，參賽學(xué)生在準(zhǔn)備競賽的過程中不僅加深了對海洋機(jī)器人理論知識的理解和應(yīng)用，更提高了科技創(chuàng)新的創(chuàng)新意識與技術(shù)素養(yǎng)。

（四）注重科創(chuàng)興趣培養(yǎng)

傳統(tǒng)教學(xué)往往只注重理論知識的傳授，教學(xué)過程缺乏趣味性，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣不高，培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成度較差?？萍紕?chuàng)新競賽往往需要設(shè)計出實物模型并控制操縱模型實現(xiàn)預(yù)定的任務(wù)，更容易使學(xué)生獲得成就感，并且這類賽事往往涉及參賽作品之間的競賽環(huán)節(jié)，具有較高的趣味性，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和科創(chuàng)興趣。船舶工程學(xué)院依托全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽，大力開展海洋機(jī)器人科技創(chuàng)新培訓(xùn)工作，創(chuàng)辦了船海大學(xué)生雙創(chuàng)中心、Marine Robots（MR）科創(chuàng)社團(tuán)等學(xué)生組織，舉辦了RobotX國際海事挑戰(zhàn)賽、全國大學(xué)生水利創(chuàng)新設(shè)計大賽等一系列質(zhì)量較高的海洋機(jī)器人科技創(chuàng)新競賽，加大了對科技創(chuàng)新成果的獎勵；同時在教學(xué)中推進(jìn)創(chuàng)新思想，提高教師對學(xué)生科創(chuàng)活動的指導(dǎo)力度，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生開展科技創(chuàng)新工作。

三、科技創(chuàng)新競賽對人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用

培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高質(zhì)量復(fù)合型人才是對高校教育最主要的要求。科技創(chuàng)新競賽不僅體現(xiàn)了當(dāng)前急需的新工科人才的培養(yǎng)要求，也有力地推動了人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽作為海洋裝備領(lǐng)域最有影響力的科技創(chuàng)新競賽，對海洋機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)具有巨大的促進(jìn)作用。

（一）培養(yǎng)創(chuàng)新思維與能力

創(chuàng)新已成為新時代工科人才最具競爭力的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是當(dāng)前海洋機(jī)器人專業(yè)面臨的重點和難點問題。創(chuàng)新思維與能力也是科技創(chuàng)新競賽最重要的考核要求，全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽中設(shè)置有新概念創(chuàng)意設(shè)計類競賽，明確提出參賽作品應(yīng)體現(xiàn)功能原理創(chuàng)新或總體布局創(chuàng)新，要求參賽學(xué)生撰寫作品說明書，并對創(chuàng)新點進(jìn)行總結(jié)，而且需要進(jìn)行答辯。參賽過程中這一系列的創(chuàng)新訓(xùn)練，使學(xué)生更清晰地了解了科技創(chuàng)新活動的流程與方法，引導(dǎo)學(xué)生主動開展科技創(chuàng)新活動，有助于推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性思維與能力的養(yǎng)成。

（二）培養(yǎng)工程實踐能力

傳統(tǒng)的高校教學(xué)往往停留在書本上，而科技創(chuàng)新競賽項目對參賽學(xué)生的工程實踐能力提出了較高的要求。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽設(shè)有海洋航行器設(shè)計與制作類、船模競速賽等競賽項目，需要參賽學(xué)生自主設(shè)計和制作船?；蚝Ｑ蠛叫衅鲄①?。學(xué)生在設(shè)計制作航行器實物的過程中，需要進(jìn)行總體設(shè)計、建立仿真模型、繪制圖紙、零部件采購、制作與組裝、電路連接等工作，在深化本專業(yè)知識技能的同時，學(xué)習(xí)了課本上沒有的工程知識。親手搭建海洋航行器的過程，也增加了學(xué)生對海洋機(jī)器人專業(yè)的興趣，提高了學(xué)生工程實踐能力。

（三）培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作的能力

高校當(dāng)前更多的是考核學(xué)生的個人知識素養(yǎng)，并沒有系統(tǒng)地培養(yǎng)與考核學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力?？萍紕?chuàng)新競賽一般是團(tuán)隊賽，全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽允許每個參賽隊伍有兩名指導(dǎo)老師，每隊最多5名成員，參賽隊伍的團(tuán)隊協(xié)作至關(guān)重要。如何合理地對團(tuán)隊成員進(jìn)行分工合作、處理技術(shù)難題與意見分歧等問題，對團(tuán)隊負(fù)責(zé)人和隊員的組織協(xié)調(diào)能力提出了較高的要求。同時競賽項目往往涉及多個學(xué)科的知識內(nèi)容，需要和其他專業(yè)的同學(xué)或老師進(jìn)行交流與學(xué)習(xí)，在團(tuán)隊組建與參賽過程中，學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊合作能力和溝通交流能力都得到了極大的鍛煉，有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和集體榮譽(yù)感，推進(jìn)具有協(xié)調(diào)和組織能力的復(fù)合型專業(yè)人才，有助于學(xué)生在今后科研和工作中的發(fā)展。

（四）培養(yǎng)學(xué)生將理論與現(xiàn)實問題結(jié)合的能力

科技創(chuàng)新競賽與課程學(xué)習(xí)的區(qū)別是知識的綜合應(yīng)用，課程學(xué)習(xí)過程主要是學(xué)習(xí)如何解決本門課程內(nèi)的問題，且部分學(xué)科過于理論化，學(xué)生對于所學(xué)知識理解得并不清晰，也不了解如何在現(xiàn)實問題中應(yīng)用?？萍紕?chuàng)新競賽往往是針對某個實際的工程問題，綜合多門課程和學(xué)科的知識，尋找解決問題的方案。如全國海洋航行器大賽中的技術(shù)難題求解類競賽項目、航行器設(shè)計與制作類競賽，需要學(xué)生將多學(xué)科的知識結(jié)合起來用于工程問題求解和航行器設(shè)計與制作。通過這種訓(xùn)練，能夠使學(xué)生很好地將理論與實際聯(lián)系在一起，深化對專業(yè)知識的理解與運用。

結(jié)語

科技創(chuàng)新是提高社會生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，也是高校人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)?？萍紕?chuàng)新競賽由于其相對自由和多元的競賽形式與評審方式，為學(xué)生提供了更加自由的選擇機(jī)會與學(xué)習(xí)機(jī)會，更加有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力與科技創(chuàng)新能力。全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽是海洋裝備領(lǐng)域最高水平的科技創(chuàng)新競賽，競賽項目與海洋機(jī)器人專業(yè)研究內(nèi)容契合度較高，對探索與研究該專業(yè)的教學(xué)模式和人才培養(yǎng)具有十分重要的參考價值。

本文通過對全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽的發(fā)展歷程、競賽項目、競賽形式與評審形式的總結(jié)與分析，從科技創(chuàng)新競賽的角度分析了對高校人才的培養(yǎng)要求，闡述了科技創(chuàng)新競賽對海洋機(jī)器人專業(yè)教學(xué)的引領(lǐng)作用和人才培養(yǎng)的促進(jìn)作用?？萍紕?chuàng)新競賽是創(chuàng)新人才引領(lǐng)的重要載體，必須發(fā)揮科技創(chuàng)新競賽在新工科海洋機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)方面的積極作用，學(xué)習(xí)和借鑒科技創(chuàng)新競賽的優(yōu)點，對海洋機(jī)器人專業(yè)教學(xué)模式進(jìn)行改革與創(chuàng)新，積極探索創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式。只有持續(xù)不斷地深入研究、與時俱進(jìn)，才能培養(yǎng)出高素質(zhì)的海洋領(lǐng)域創(chuàng)新型人才，為我國發(fā)展成海洋強(qiáng)國貢獻(xiàn)力量。