以智能車競賽為依托提高學生實踐創新能力探索

張曉冬 蘇玉玲 李繼光 曹偉風 云康

（鄭州輕工業學院 河南 鄭州 450002）

隨著國家不斷推行“走自主創新之路，建設創新型國家”的發展戰略，更多的企業對高校工科畢業生的實踐創新能力要求越來越高。而培養大學生實踐創新能力，造就實踐創新型人才這個任務則責無旁貸地落在了高校的身上。

實踐創新能力是衡量人才的重要標準，學科競賽是培養實踐創新人才的有效途徑。學科競賽是在緊密結合課堂教學和課外實踐的基礎上，通過競賽的方法培養學生綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發現問題、分析問題、解決問題，并增強學習的興趣以及研究的主觀能動性，培養學生的團隊協作意識和創新精神的系列化活動。大學生學科競賽重點考察大學生實際分析、解決問題的能力，強調學生的創新意識和思維，注重學生實踐能力的培養和鍛煉。學生準備學科競賽的過程就是對創新思維以及實踐能力培養鍛煉的過程；就是對知識深入理解、靈活運用的過程；同時，實際的參賽過程還是對學生心理素質和團結協作精神考驗和培養的過程。因此，學科競賽成為提高工科大學生實踐創新能力的一個有效的途徑。實踐證明，各類學科競賽對學生創新能力的培養具有重要的引導性作用，也是學生成長為企業所需人才的有效途徑。

“飛思卡爾”杯智能車競賽簡介

為加強大學生實踐、創新能力和團隊精神的培養，促進高等教育教學改革，受教育部高等教育司委托，教育部高等學校自動化專業教學指導分委員會（以下簡稱自動化分教指委）主辦了全國大學生智能汽車競賽。該競賽是以智能汽車為研究對象的創意性科技競賽，是面向全國大學生的一種具有探索性的工程實踐活動，是教育部倡導的大學生科技競賽之一。該競賽以“立足培養，重在參與，鼓勵探索，追求卓越”為指導思想，旨在促進高等學校素質教育，培養大學生的綜合知識運用能力、基本工程實踐能力和創新意識，激發大學生從事科學研究與探索的興趣和潛能，倡導理論聯系實際、求真務實的學風和團隊協作的人文精神，為優秀人才的脫穎而出創造條件。

全國大學生智能汽車競賽原則上由全國有自動化專業的高等學校（包括港、澳地區的高校）參賽。競賽首先在各個分賽區進行報名、預賽，各分賽區的優勝隊將參加全國總決賽。每屆比賽根據參賽隊伍和隊員情況，分別設立光電組、攝像頭組、電磁組、創意組等多個賽題組別。該競賽由競賽秘書處設計、規范標準硬軟件技術平臺，競賽過程包括理論設計、實際制作、整車調試、現場比賽等環節，要求學生組成團隊，協同工作，初步體會一個工程性的研究開發項目從設計到實現的全過程。該競賽融科學性、趣味性和觀賞性于一體，是以迅猛發展、前景廣闊的汽車電子為背景，涵蓋自動控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械與汽車等多學科專業的創意性比賽。該競賽規則透明，評價標準客觀，堅持公開、公平、公正的原則，力求向健康、普及、持續的方向發展。

該競賽以飛思卡爾半導體公司為協辦方，得到了教育部相關領導、飛思卡爾公司領導與各高校師生的高度評價，已發展成全國30個省市自治區近300所高校廣泛參與的全國大學生智能汽車競賽，2008年起被教育部批準列入國家教學質量與教學改革工程資助項目中科技人文競賽之一。

智能車競賽引導、培訓、鍛煉過程

目前，國內教育部門和高校為了提高大學生的實踐創新能力，均已開展了各種形式的學科競賽，其中適合電子類專業的競賽有電子設計大賽、智能車競賽、全國節能減排大賽，全國信息應用大賽等。我們以鄭州輕工業學院電子類專業學生為教改試點，鼓勵學生進行科技創新，以全國“飛思卡爾”杯智能車競賽為平臺，進行一系列的引導、培訓、鍛煉等實踐活動。具體過程如下：

第一步，做動員宣傳工作。通過匯報、講座、座談等形式，向新生介紹智能車競賽的內容以及參加的意義和參與鍛煉的重要性。通過宣傳歷屆智能車競賽成績、作品展示和參賽學長們目前的工作現狀、現階段用人單位的要求等一系列手段營造和樹立起良好的學科競賽氛圍，形成班級之間的學科競賽之風，使學生在課余時間積極往實驗室跑，去實驗室動手實踐鍛煉，而不是去網吧等娛樂場所。從而使將要參加學科競賽的學生從數量上形成一定規模，積累一定的后備力量。

第二步，指導師資隊伍的建設。參加學科競賽不僅需要學生的努力鉆研，同時也離不開高素質指導教師的指導。在配備指導教師時，應注重教師的知識結構、實踐經驗、綜合素質和研究成果，同時注意優秀年輕教師的培養，保證指導教師隊伍結構的合理性。此外，應根據不同學科競賽的特點吸收不同專業領域的優秀教師參與指導，開闊學生的視野和思路，以保證競賽工作穩步有效地進行。通過指導學科競賽，加大知識儲備量、了解技術前沿、提高指導教師自身理論水平和實踐能力，建立“雙師型”指導教師隊伍。

第三步，培養梯隊力量。將積極要求進入實驗室的學生專門集中起來到我校專門成立的學生實踐創新基地進行實踐鍛煉培養。一般說來，二年級至三年級期間是培養關鍵期。在此期間，學生可以根據自身興趣，結合各自專業特長，組合成科技小組。前期由指導教師分配給每個科技小組一些基礎任務進行基礎性質的實踐鍛煉。例如，給每個科技小組配備單片機實驗開發板和相應軟件，讓學生掌握單片機I/O口、PWM模塊、定時/計時器、串口通訊等基本功能；正確連接單片機和外部電路，通過編程實現電源模塊、電機模塊、顯示模塊、鍵盤模塊等不同單元模塊的驅動；通過三極管等IC器件組裝不同參數的放大電路或濾波電路。后期讓小組成員充分利用課堂上所學的知識，通過大學生科技活動項目、省（市級）、國家級別的創新實驗項目等具有一定經費的實際項目來進行實踐鍛煉。通過這些帶有經費的實際項目的激勵，再加上前期學生進行實踐開發的積累，學生往往可以開發出具有較高科技含量的科技作品，如車載音樂播放器、籃球比賽無線遙控計分器、危險環境智能搜救車、無線遙控打印機傳輸系統、智能避障搬運車、旋轉LED景觀燈、室內智能停車場等科技作品。同時在這些科技作品中不乏優秀之作，一方面，我們可將它們推薦到更高層次的科技競賽活動中進行比賽交流；另一方面，其設計思路、創新點已經被企業看中，正處在進一步的交流合作階段。這些實踐鍛煉培養環節既可以讓學生進行充分的鍛煉，又可為學校儲備教學人才，形成梯隊建設做好充分的保障。

第四步，參加智能車競賽。經過一系列科技活動或者科技項目的培養鍛煉后，學生的水平和能力相對進入一個高峰期。我們根據學生的興趣好愛、所學特長，從中挑選學生分組參加全國“飛思卡爾”智能車競賽。由于該競賽涉及自動控制、模式識別、圖像識別、傳感技術、電子技術、軟件編程、機械與汽車等多學科專業，不同專業背景組隊效果更好，所以一般在自愿原則下實行跨專業組隊。組隊之后就進入了正式的競賽籌備階段。在該階段，團隊成員通過各司其職、分工協作來完成車模組裝（按照組委會要求組裝A、B、C三類車模）、軟件編程（飛思卡爾單片機控制各個模塊）、傳感器控制（通過激光、RL電路、攝像頭識別道路路徑）、電機驅動（直流電機控制速度、舵機控制轉角）等工作。這些團隊定期地進行交流和探討，可以相互促進、啟發，集思廣益。在智能車競賽中學生的心理素質的鍛煉是一個非常重要的環節。在競賽的準備過程中，總會有賽車參數調不好、速度上不去的情況，這都是很正常的現象。如果學生不能進行自我調控和心理調節，一味地著急蠻干，反而會適得其反，賽車越調越慢，甚至在真正的競賽中，在激烈的競爭氣氛下，由于緊張或疏忽大意而自亂陣腳，最后造成操作失誤等，所以在日常的訓練中還要加強學生心理品質的培養。通過定期舉辦校內競賽，不但有助于學生發現問題，提高競爭意識，還可以使學生通過模擬比賽場景，感受緊張而激烈的大賽氣氛，從而提高學生的心理素質。同時，團隊成員之間的團結協作也是一個非常重要的環節。智能車競賽的準備過程是一個非常繁瑣的流程，不可能一個人大包大攬。每個成員都應承擔相應的任務和職責，成員之間也應保持交流溝通、相互配合和相互信任。只有這樣，才有可能合作開發出有競爭力的賽車。因此，在日常培訓中要引導學生深入理解團隊合作的重要性，營造成員之間分工合作、相互配合、相互尊重的良好團隊氛圍，培養學生的責任感、體現集體榮譽感，形成團隊的合作精神。當學生在實踐創新基地相互組隊進行智能車的備戰時，遇到不同的參賽隊伍，更多高水平的對手，通過彼此的競爭、交流，學生的實戰能力會在短時間內迅速提高。同時，當他們站在真正的競賽現場，學生比拼的不僅僅是理論和實踐能力，更多的時候是臨場應變能力、心理調控能力等。每當一輪完整的智能車競賽周期準備下來，參賽學生的綜合能力就會實現從量變到質變的跨越，而這種跨越更會使他們在將來的工作中受益匪淺。

智能車競賽成績及效果

我校已把全國“飛思卡爾”杯智能車競賽作為學生參加的主要學科競賽之一，至今已連續參加五屆比賽，并且連年增加資助額度。截至目前，我校已有多名學生在智能車競賽中獲得優異的成績。智能車競賽還有助于提高學生考研方面的競爭力，尤其是考上名牌大學研究生的人數逐年增加。參賽學生在參加研究生復試時，由于參加過競賽，實踐能力較強，對知識的靈活應用能力較強，更能得到導師的青睞。這些學生的“競賽、就業或考研”經歷又吸引著下屆更多的學生加入到智能車競賽的鍛煉之中，從而形成學科競賽的良性循環。

學科競賽是整合課堂內教學與課外實踐鍛煉的重要環節，在整個智能車競賽“選拔—培養鍛煉—參賽”的完整過程中，學生的創新意識、實踐能力、團隊合作、心理素質等各個方面都得到了極大的鍛煉和提高。

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