深化學科競賽對教學活動的促進作用

王瀟瀟+韓家新

（西安石油大學計算機學院，陜西 西安 710065）

摘要：當前高校認識到學科競賽對激發學生學習動力、培養學生創新實踐能力的作用，建立并完善了多層次的大學生學科競賽體系和支持學科競賽良好開展的長效機制。本文結合學足球機器人競賽活動經驗，探討了如何延伸學科競賽活動，使其浸入日常教學活動，起到以點帶面，拓寬學科競賽活動的影響和學生的受益面。

關鍵詞：學科競賽；實踐能力；教學改革

中圖分類號：U456.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0127-02

2007年1月，教育部、財政部聯合發布了《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》（教高[2007]1號），在質量工程建設內容之中明確提出：繼續開展大學生競賽活動，重點資助在全國具有較大影響和廣泛參與面的大學生競賽活動，激發大學生的興趣和潛能，培養大學生的團隊協作意識和創新精神。目前，基本形成了多層次、多角度的大學生學科競賽體系[1][2]。從能力考查的角度看，有基礎類競賽項目、專業類競賽項目和創新類比賽項目。如：大學生程序設計大賽、電子設計大賽、數學建模、機械設計和結構設計四大學科性競賽，及大學生信息對抗賽、RoboCup足球機器人大賽等。從競賽的等級看，有校級、省級、國家級、國際級競賽。競賽活動基本涵蓋了大學一年級到四年級各個專業的學生。大部分高校也制定了保障學科競賽有效開展的管理機制和長效機制。學科競賽對創新實踐能力的培養和提升作用日見成效，本文以RoboCup足球機器人競賽項目為例，淺析了指導教師如何規劃和延伸學科競賽活動，追求提高競賽成績的同時、拓寬學科競賽活動學生的受益面，將教學改革和學風建設的提高落到實處。

一、學科競賽活動存在的問題

近年來，在學科競賽激勵政策的作用下，組織競賽活動的教師數量和參加競賽活動的學生人數呈上升趨勢，但目前仍存在一些問題：首先，競賽長效機制中對教師和學生的激勵主要是以取得優秀競賽成績為導向，這在很大程度上激發了教師和學生參與競賽活動的積極性，但同時也使得參加競賽活動的學生選拔傾向于少數優秀學生，從而忽視了學科競賽對大部分學生學習興趣培養和學習積極性的調動作用，及對教學改革和學風建設的促進作用；其次，學科競賽取得成效的評價指標比較單一，其對教學改革的推進作用很難通過量化指標進行評價；最后，參加競賽活動的學校本身就存在師資、學生水平、及競賽開展歷史的差別，對于付出很大努力，卻很難得取得優秀成績的競賽項目，指導老師在本身教學、科研任務很繁重的情況下，很難持久性的堅持和付出。

指導教師作為競賽活動的隊伍組織者、項目培訓和活動的引導實施者，對教學質量的提高和教學改革推進起著的推動作用，因此，第一個問題的解決很大程度上取決于指導教師。后兩個問題的解決有賴于長效政策的完善。

二、學科競賽促進教學工作的舉措

1.定期校內模擬競賽。足球機器人小型組競賽分實物組和模擬組兩個大項，由于實物組設備有限、且比賽的對抗性會對設備造成耗損，因此只有校隊成員能夠進行實物的操作。為了擴大比賽的影響力和認知度，提升學生學習興趣，同時為校隊成員的選拔做準備，每年針對大學二年級以上各學科專業具有C語言和數據結構基本知識和編程能力的學生，以自愿報名的方式，參加仿真組的校內培訓和競賽。宣講活動著重對足球機器人競賽的背景、競賽所需基礎知識、校內競賽的組織形式、培訓過程、及學生參加學科競賽的學分和相關激勵政策進行介紹。由項目負責老師根據人數安排足球機器人模擬競賽的培訓和答疑。培訓以系列講座形式介紹模擬競賽平臺、競賽規則、開發要求、程序架構，并通過代碼實例對比賽策略進行講解；學生自由組成2—3人開發小組，進行策略開發；指導教師及校隊隊員負責周期性的答疑，并在指定競賽時間內舉行仿真競賽。該仿真競賽活動每年定期舉行，成為規范的校級競賽項目。

該項目每年報名參加培訓的學生人數在200人左右，分別來自計算機學院、電子工程學院、理學院、機械工程學院；最終能獨立開發策略代碼并參加比賽的人數在50人左右。通過該活動的組織，不僅激發了學生的學習興趣，拓寬了知識面，培養了學生的創新和實踐能力。

2.競賽活動的教學延伸。①實驗項目轉化。一個完整的機器人足球比賽實物系統分為視覺子系統、通訊子系統、控制子系統和決策子系統。涉及到機電控制、數字圖像處理、通信和人工智能等方向的知識。基于這個綜合系統，可以分解、提取或延伸出眾多基礎實驗項目、綜合設計實驗項目、創新實驗項目和應用實驗項目。這些項目大部分可以脫離實物環境，在標準模擬平臺上進行測試，為各個學科的實踐教學提供了實例和題目。與機器人小車硬件相關的設計項目有：符合尺寸標準、具有靈活性、易維護小車車體機械結構設計，包括材料選擇、外觀設計等；機器人小車走行機構設計；小車控制系統硬件設計，包括整體CPU選擇、電機驅動單元的設計、速度檢測單元設計等；小車其他相關裝置和設備的開發，車載電源充電器的設計，小車發射器和接收單元模塊的設計；小車子系統的軟件設計項目：PID算法的實現；小車走行控制算法。視頻子系統的設計實驗項目有：小車色標板設計；場地標定和幾何校正算法設計；用于定位小車在場地上位姿的特征提取、圖像分割與識別算法設計；策略子系統的設計實驗項目：協調層，進行隊形的設計；運動規劃層，射門、守門、邊線推球等動作規劃；小車動作控制算法。另外，基于模擬平臺可以進行機器人避障算法、進化路徑規劃、比賽策略博弈以及機器人協同完成任務的研究。②開放實驗網絡平臺。由于指導教師所承擔講授的課程有限，上述的實驗項目通過以下方式轉化為教學內容：建設創新實驗網絡平臺，將相關教學實例，實驗題目、要求、目的分類發布在網站上，相關課程教師進行自主選擇和定制。③開設學科競賽相關公選課。學校開設了與學科競賽相關的公選課，其中包括機器人公選課，大學生程序設計大賽公選課等。該類公選課通常起到普及競賽基礎知識，優化學生知識結構的作用。課程通過問題探究式、討論式、案例分析式教學方法，增強互動，充分調動學生興趣，通過考核并記錄學生創新實踐學分，積極鼓勵學生選修公選課，引導其主動參與各種競賽活動。

3.開放訓練日。由于實物系統數量有限，參與開放實驗項目和公選課的學生很難對實物系統有直觀上的認識。因此，校隊指導教師和隊員每月設定固定日期作為開放訓練日。開放訓練日的實驗項目提前發布在網絡平臺上，每次限定一定數量的、提前進行網上預約的學生參加。

開放訓練日的實驗項目不是固定不變的，可以是正常的比賽訓練、某一主體的程序講解、反饋開放實驗的實物系統移植和實驗結果比較等。

在校隊隊員的帶領下，學生對實物系統有了更深的了解，對比賽有了間接的參與。通過開放實驗日活動，極大提高了學生競賽活動的參與積極性。

目前的競賽指導教師激勵機制以競賽成績為導向，導致了大學生學科競賽參賽學生相對集中、活動開展難以持久的問題。針對參賽學生相對集中的問題，論述了學科競賽豐富教學內容，激發學生學習興趣、培養實踐創新能力的作用和重要性，結合足球機器人競賽項目具體給出了將學科競賽內容與教學內容相結合及向教學轉化的途徑和方法。

大學生競賽活動的初衷是激發興趣和潛能，培養大學生的團隊協作意識和創新精神，問題的根本解決還需要以此為出發點，建立完善的學科競賽活動評價體系。

參考文獻：

[1]白永國.“三層次、三方位”大學生學科競賽體系的研究與實踐[J].吉林化工學院學報，2012，29（10）：97-99.

[2]夏玲娜.地方高校開展學科競賽存在的問題分析及對策[J].浙江海洋學院學報，2014，32（2）：81-84.