大學生課外科技競賽活動中非專業能力及創新素質培養

呂宏, 高明, 杜玉軍

(西安工業大學 光電工程學院， 西安 710021)

0 引言

在大學學習階段，課堂上學到的理論知識往往要在實踐過程中才能變得更為豐富和有效，而參加大學生創新創業訓練計劃項目和學科競賽就是這種實踐過程的具體表現。在大學生課外科技競賽活動中必然涉及到專業實踐能力和非專業能力的培養，這里的專業實踐能力主要表現在：知識應用能力、方案設計能力、系統開發能力以及集成調試能力等，而非專業能力主要包括團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等[1-4]。在專業實踐能力和非專業能力得到鍛煉的同時，大學生的創新精神、創新意識以及創新能力在此過程中也可以得到很大的提升。眾所周知，通過大學生創新創業訓練計劃項目和學科競賽在培養學生團隊精神、分析表達問題能力及總結能力方面都有所助益，需要指出的是，這一過程同樣對提高學生的科學思維、創新素質等方面具有非常重要的引導性作用。光電類專業教學目標的達成要求學生在擁有從事光電類項目的設計制造、技術開發等專業實踐能力的同時，也要注重非專業能力的培養，需要指出的是，在專業實踐能力與非專業能力培養過程中，本科生的創新意識、創新方法和創造性心理素質也得到了形成和鍛煉。這些都可以在鼓勵和帶動學生參與大學生創新創業訓練計劃項目和課外科技競賽活動中體現出來。

當前關于大學生課外科技競賽活動在培養大學生創新能力方面的研究雖然已經取得了一定的成果，但是綜合國內外大學生課外科技競賽活動發展現狀，對于整個課外科技競賽活動中的非專業能力培養與參賽者創新能力提升之間邏輯關系研究較少[5-9]。對于光電類專業大學生而言，由于其自身的特殊性，在參加課外科技活動中的非專業能力培養與創新素質提高之間的關系問題研究還需進一步探索。

本文以筆者指導光電類專業本科生參加大學生創新創業訓練計劃項目和學科競賽實際經驗為基礎，分析了光電類大學生在課外科技競賽活動中非專業能力培養不同階段的創新性表現，探討了非專業能力培養與創新素質提升之間的互動關系，研究了課外科技競賽活動中非專業能力培養對大學生創新素質的提升起到的積極作用，同時研究結果也有助于指導教師教學水平提高和教學方式的轉變。

1 科技競賽活動中非專業能力培養的創新性表現

光電類專業本科生的培養目標是培養以光、機、電、計算機為學科基礎的人才知識結構，能在測量與控制、儀器與系統的設計制造等領域從事科技開發、應用研究、運行管理等工作，同時，還要培養適應能力強，具有一定的人文素養和團隊合作精神，具有創新精神與實踐能力的高級工程技術人才。由此可以看出，通過本科生參加課外科技競賽活動，既調動了學生專業實踐的積極性，強化了專業技能訓練，而且，在非專業能力方面也得到了提高，具體表現在學生的團隊意識和競爭意識的進一步強化，以及學生探索精神和創新能力的提升。這一過程使本科生具備良好的創新思維，旺盛的求知精神和較強的創新能力，為光電類專業學生畢業后從事智能化儀表和檢測技術的開發及應用領域工作打好基礎。通過對歷年來參加課外科技競賽活動項目且已畢業學生的情況進行分析總結、跟蹤調研，發現他們不僅在本科學習階段就學習成績優異，熟悉本專業基礎知識和專業知識，在工作單位也能獨立完成一些項目工作，他們在工作中自信、勤奮，能奉獻，具有良好的社會責任感，更為重要的是，在從事工作過程中的創新素質也相對較高。

在本科生參加光電類課外科技競賽活動中，將平時所學的專業知識在解決實際問題的過程中得以運用，在完善知識結構、提升專業實踐能力的同時，也在提高自身團隊協作能力等非專業能力。我們這里關注的是非專業能力培養涉及到的團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等與大學生創新素質提升之間的邏輯關系，非專業能力培養的創新性表現如圖1所示。

從圖1中可以看出，通過大學生創新創業訓練計劃項目和課外科技競賽的訓練，充分發揮指導老師的能動作用，不僅培養了大學生團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等非專業能力，更為重要的是，在此過程中對大學生創新素質的培養也產生了積極的推動作用，主要表現在以下幾個方面：

1.1 團隊協作能力

大學期間本科生要掌握學習知識的能力，同時更要養成合作的習慣。光電類課外科技競賽活動中項目組每位成員在完成作品設計工作時必須與其他人分工合作，組織學生參加創新創業訓練計劃項目或大學生課外光電競賽活動之初，通過學生自主報名和導師遴選等方式，在包括大一學生在內的不同年級本科生中選拔組隊，特別注意人員結構合理搭配，發揮以往參加過課外科技活動實踐經驗較多的學生的傳幫帶作用，由于他們碰到的問題基本相同，而且他們年齡相仿，經歷相似，更容易產生共鳴，非常有利于團隊協作。本科生創新能力的表現與導師的主觀能動性有著密不可分的關系，在注重培養學生在作品設計工作中嚴肅認真，刻苦勤奮，善于與他人合作的工作態度的過程中，充分發揮指導老師的能動作用，通過指導交流討論等形式，將學生創新思維的培養時刻貫穿到團隊協作能力培養中，使團隊每位成員在善于與他人交流合作的過程中產生新想法、新觀點，在原先基礎上具有更多的創新空間。

圖1 非專業能力培養的創新性表現

1.2 分析表達問題能力

對理工科大學生而言，良好的分析表達問題能力是畢業以后從事技術工作、科研工作或者教學工作關鍵的一個環節，在光電類課外科技競賽活動過程中，團隊成員面對需要集體討論的問題，良好的分析問題表達問題能力也顯得尤為重要。光電類專業涵蓋了自動控制、光學、傳感技術、電子、電氣、計算機等多學科專業，要求學生在熟練掌握本專業知識的前提下，具有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力，在課外科技競賽活動中，學生基于所學專業知識，首先要能夠用準確專業的語言正確地清楚地充分地表達思想，在討論中能夠清楚地闡述自己的觀點，在項目組集體討論問題時由指導老師主持，科學分析問題，注重所討論問題表達的方式方法，要求項目組成員既能有理有據地闡述自己的觀點，又能有理有據地駁倒對方的觀點，指導老師每周組織學術交流和集中培訓，從中引導激發學生的創新意識并進行把關，并提出改進意見和建議，在保證學生自主完成設計的同時進行方向性指導，使學生的創新思維得到有效鍛煉。

1.3 文檔撰寫能力

在大學生課外科技活動及競賽項目中，通常要求撰寫項目申報書、項目任務書、項目開題中期報告以及作品技術總結報告。在相關文檔的撰寫中要求條理清晰，結構嚴謹；文筆流暢，語言通順；方法正確，分析、論證充分；設計、計算正確，工藝可行，設計圖紙質量高，標準使用規范；專業名詞術語準確。綜上所述，相關作品報告撰寫過程中要把文檔的撰寫訓練和創新思維訓練結合起來進行，即在書面語言表達中滲透相關的創新思維方法訓練。此過程由指導老師來控制節奏，按由易到難、由簡單到復雜的要求分階段進行，首先要求學生對設計內容要有充分的理解，構建設計方案，繪制作品設計總體方案框圖，然后進一步對方案中涉及到的功能模塊進行細化，此時指導教師對學生作品報告仔細修改，可以通過給文檔加批注等形式提供給學生一些必要的思維方法和寫作方法，針對性的提出學生沒有考慮到的問題，并圍繞設計題目提示一些新的研究方向，一方面通過提升報告質量提高學生的文檔撰寫能力，另外一方面從中啟發學生的設計靈感，使學生的設計思路更為活躍。

1.4 演示制作能力

大學生課外科技活動及競賽項目中形成的作品總結報告，往往要求通過PPT等形式進行答辯，演示制作水平的好壞也直接影響最終的成績。這就要求參賽隊闡述作品內容思路清新，語言表達準確，重點突出；回答問題有理論依據，主要問題回答準確、深入。故非專業能力中的演示制作能力培養至關重要，而且是課外科技活動及競賽項目中不可或缺的關鍵環節，在此環節指導老師可以引導學生充分吸收現有PPT制作方法，并結合自身光電類專業實際和作品實際，充分發揮想象力，將創新素質的培養滲透到作品的演示制作過程中，使學生通過作品設計，在原來的基礎上產生更多的新的靈感，將演示作品完成的更為出色。這一系列過程皆有助于培養學生發散創新思維的能力，而在創新性思維引導下，更容易激發學生創新欲望。

2 案例分析

課題組主要圍繞“陜西省大學生光電設計競賽”、“全國大學生光電設計競賽”以及“大學生創新創業訓練計劃項目”等大學生課外科技競賽活動開展研究。以參加第六屆陜西省大學生光電設計競賽的實際情況為例，比賽題目為光電“尋的”競技車，在指導光電類專業本科生組隊參賽整個過程中，始終強調非專業能力培養涉及到的團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等與大學生創新素質提升之間的邏輯關系，在整體參賽過程中的不同階段，將創新素質的鍛煉滲透到不同非專業能力培養中。競賽組中成員將首先能將所學專業知識應用到比賽中，基于光電基礎知識，結合比賽要求，廣泛涉獵了自動控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科知識，合理設計比賽方案。為了實現光電“尋的”競技車能夠從指定位置出發，快速搜尋場地周邊隨機點亮的信號燈。以STM32F765為核心控制單元，通過OpenMV檢測點亮的信號燈，利用光電編碼器檢測模型車的實時速度，并使用PID控制算法調節驅動電機的轉速，實現了對模型車運動速度和運動方向的閉環控制。采用光電傳感器檢測小車與目標信號燈的距離，保證小車自動對當時亮起的信號燈做出精確的識別和尋找，并對當下所處環境做出精準判斷來實時調整小車運行狀態，當小車抵達信號燈前通過舵機控制遮光板降下熄滅信號燈。設計實物如圖2所示。

在參賽過程中，參賽隊伍對人員、設備及技術支持進行充分地考慮，明確分工，在設計與開發作品系統的同時完成資料整理、技術說明撰寫以及文檔演示等各項輔助性工作。

圖2 光電“尋的”競技車

通過參加光電類大學生課外科技競賽活動以及大學生創新創業訓練計劃項目，在作品設計過程中，學生的專業實踐能力以及非專業能力都得到了提高，同時，通過團隊協作、對問題的分析討論，也會不斷有新的想法和靈感涌現，在作品技術總結和工作總結報告的撰寫過程中，指導老師積極指導，認真修改，使得同學們充分認識到自己的優勢和不足，特別是在作品演示過程中，通過縱向橫向比較，進一步提高了同學們的綜合能力，每位同學的創新潛能也得到了激發，學生的創新素質，包括創新思維和創造性人格也得到了潛移默化的鍛煉。

3 總結

光電類大學生參加課外科技競賽活動項目的過程，是專業實踐能力的培養過程，也是非專業能力的培養過程，同時，兩種能力的培養也潛移默化對大學生創新素質的提升起到了積極的推動作用。就非專業能力的培養過程而言，從團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等，究其內涵，處處與創新素質的提升是密不可分的。結合長期指導光電類大學生參加課外科技競賽與創新創業訓練計劃項目實際，重點研究了非專業能力培養與大學生創新素質提升之間的邏輯關系，以及大學生創新能力在團隊協作能力、分析表達問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等非專業能力培養過程中體現。研究表明，光電類大學生參加課外科技競賽與創新創業訓練計劃項目中非專業能力的培養與大學生創新素質的提升二者是一種互動的辯證的關系。在此過程中充分發揮指導老師的能動作用，對學生的創新素質培養起到積極的促進作用，同時也促進了教師教學水平的提高和教學方式的轉變。