科技競賽與創新能力人才培養模式研究

董錚　徐德剛　詹彬　金鑫

摘? 要： 結合學院人才培養實際，針對學生創新能力較弱的現狀，提出將電子設計競賽與創新型專業人才培養模式相融合。從課程體系、教學方法、課程設計等方面分析和思考，以“競賽驅動，逐層實施”來進行人才培養模式的改革，進一步加強課程實驗效果，發揮師生的創新能力。事實證明，改革有助于學生創新意識及實踐能力的培養，學生的專業能力與教師的業務素質得到了提高。

關鍵詞： 人才培養; 創新能力; 電子設計競賽; 培養模式

中圖分類號：G640? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）12-102-03

Research on the training mode of innovation talent and Sci-tech competition talent

Dong Zheng1， Xu Degang1， Zhan Bin1， Jin Xin2

（School of Computer Science1， School of Physics and Electronic Engineering2，

Hubei University of Arts and Science， Xiangyang， Hubei 441053， China）

Abstract： In view of the fact that the students' innovative ability is weak， combining with the reality of talent cultivation in the college， this paper proposes to integrate the electronic design competition with the training mode of innovative professionals. From the aspects of curriculum system， teaching methods， curriculum design， etc.， the reform of talent training mode is carried out in a way of "competition driven， layer by layer implementation"， further strengthening the effect of curriculum experiment and giving full play to the innovation ability of teachers and students. As it turns out， the reform is helpful to cultivate students' innovative consciousness and practical ability， and students' professional ability and teachers' professional quality have been improved.

Key words： talent cultivation; innovation ability; electronic design competition; training mode

0 引言

在2015年國務院辦公廳下發《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》后，創新教育近年已獲得社會極大的關注，而素質教育的重點也是培養學生的創新精神和實踐能力[1]。隨著高等教育改革的不斷深入，探索“創新素質”教育的人才培養已經成為高校教育教學改革的緊迫問題。

全國大學生電子設計競賽是教育部、工業和信息化部共同發起的大學生學科競賽之一，是面向大學生的普及性科技活動，目的在于推動高等學校促進理工科類學科課程體系和課程內容的改革[2]。競賽旨在引導學校在教學中培養學生的創新意識、協作精神和理論聯系實際的學風，加強學生工程實踐能力的訓練。至今大賽已舉辦14屆，其競賽難度越來越大，對高校師生都是一個挑戰。競賽強調逆向思維、發散思維及創新能力的培養，競賽題目實用性強，對學生綜合能力要求較高，而競賽高分往往取決于學生對賽題的深入解讀與創新。我們在盡力理解電子設計競賽的內容和新形勢下創新型人才培養模式要求的，結合我院物聯網專業實際，提出從以下幾方面構建人才培養模式。

1 課程體系

電子設計競賽作為重要的學科競賽之一，是培養學生創新精神，提高學生知識基礎的有效手段。參加這項競賽，對學生的自我審辯思維、文獻查找、分析問題角度、團隊激勵與溝通、綜合動手訓練等方面有很好的鞭策作用。

通過組織參加全國大學生電子設計競賽及其校內賽前選拔與培訓，發現較多學生對于該類命題式競賽理解不透，感到無從下手，這也從側面檢驗出學生平時對日常生活中許多現實問題缺少理解，當競賽題目拿到手后就無從下手，也說明現有的教學內容和課程體系有待改革。例如：在平時課程實驗教學及實訓課中，只需要代碼跑跑、導線連連的情形太多，而為什么程序要這樣寫、導線這樣連，以及導線怎樣連可以更高效等一些實質性問題沒在頭腦中思考過。平時教學中，自主設計、可以關聯各學科的綜合實驗很少甚至沒有開展過。

針對這些問題，我們對現有的物聯網類課程體系進行了一些調整和改革。從培養學生創新應用能力的角度出發，以“模擬電子技術”、“數字邏輯”、“單片機原理與應用”、“嵌入式系統”4門課程組建創新應用能力與創新能力培養課程體系，系統研究以上課程各自的特點、學習方法、相關性及知識銜接點，制訂一個結構合理，層次漸進的課程體系，由淺入深，使之符合學生學習的創新系列課程體系。其綜合型實驗課實施計劃分為兩個階段，如圖1所示。

⑴ 教師互相備課：課程開設前期，教師根據自己所帶課程、知識難易程度開始教學進程。

⑵ 學生組團實驗：學生做實驗時，由于綜合性實驗難度和復雜性都較高，學生“強弱”搭配，協同完成實驗課程。

2 教學方法

從競賽及學生創新應用能力的角度出發，在總結課程體系內這幾門課程內容的基礎上，總結各門課程講授應遵循的教學規律，歸納了以下幾種講授方法。

2.1 直觀型教學

對于“模擬電子技術”這門課程，學生反映內容抽象、缺乏感觀理解，可以首先對器件有個感性認識;可通過組裝一臺晶體管收音機來使學生加深對元器件特性識別。在講授三種基本放大器時，在課堂上進行典型演示性實驗，選取家用電器電路中放大器的各種不同應用。

對于“單片機原理與應用”課程，我們對往屆學生調查，結果普遍反映該門課程非常抽象，尤其是對單片機內部結構與寄存器原理、功用與應用覺得難以琢磨和掌握。為此提出一些對應的教學方法：如采用多媒體課件、參觀芯片制造廠、工程典型應用簡介等。在一開始介入這門課時，先用一個平衡車作為應用實例介紹給學生，讓學生能對單片機如何采集傳感器數據從而控制平衡產生興趣;在講授單片機內部結構時，通過循環點亮發光二極管并介紹keil軟件使用，顯示CPU內部寄存器觀察窗和變量窗，使學生方便、快捷的觀察，以激發他們學習該課程的積極性。

2.2 多媒體教學

根據這幾門專業課程不同特點及相似程度，可采用多種教學方式，如“單片機原理與應用”、“嵌入式系統”等實踐性較強的課程，可利用已有的優秀課件及網上豐富的資源，進行一些效果的展示，也可根據課程實際自制一些視頻，如計時器的模擬運行，可采用keilc51與Proteus聯合調試，以加深學生對于相關程序的理解。

2.3 應用性教學

為了激發學生學習專業課的主動性和自覺性，也使所講內容與工程實際及競賽緊密結合，以可采取應用性教學方式。如“嵌入式系統”這門課程中，在講到速度控制時，編寫了一個上位機控制的實時采集系統軟件，并結合15屆電子設計競賽中“多旋翼自主飛行器”題型，要求學生對飛控系統進一步完善和提高，收到了比較理想的教學效果。

3 課程實驗改革

實驗課開設的目的，是希望彌補理論教學的不足及加強學生對知識的深入掌握。實驗一般為驗證性實驗和綜合性實驗兩種，前者是依據教學大綱要求而預先設計，要求學生運用已知的方法和步驟進行操作即可，但這樣做不利于學生思維的自由發揮和拓展眼界。而綜合性實驗要求較高，需要學生自行按照所學知識，逐步思考，綜合練習多個知識點來開展實驗，具有較高的挑戰性，可激發學生的創新欲望，對培養學生的實際動手能力和創新精神是非常有利的。實驗課是培養學生實踐能力的重要平臺，必須讓學生的實踐課學有所獲，實踐課需從以下幾方面來完善。

3.1 硬件建設

隨著教學經費投入的不斷加大，學校也加大了對實驗室的投入，改善了實驗、實訓條件，建設充實了物聯網與電子技術實驗室，新建了工程實訓基地、物聯網實訓及過程控制實訓基地，并配備了40臺套計算機及單物聯網開發系統，50臺套綜合傳感測試儀。

3.2 實驗內容及方法

從應用能力及競賽題目出發，有針對性的對課程體系內一些實驗課程進行串聯，調整部分如下：將模擬電子技術基礎實驗，數電實驗、單片機實驗等系列教學、實驗課程進行整合與優化，歸并為電子技術基礎工程實驗、電子線路設計實驗及物聯網信號采集與傳輸三大實驗課程體系。這些改革使得學生對實驗內容有持續的掌握，對實驗課的課時進行大關聯，把一些實驗項目合并，這樣有利于培養學生解決復雜實踐工程問題的能力。

3.3 實驗考核

實驗考核是檢驗學生階段性技能掌握情況的必要手段，為促使學生重視考核，特將考核設置與理論課一樣的位置和學分。考核時不僅僅看實驗結果，對學生如何做，出現哪些問題是如何解決的都將作為考核成績的一部分。

4 課程設計中重視實踐環節

實踐課程作為教育的重要組成部分，對學生創新精神和動手能力的培養具有不可替代的作用[3]。實踐課程對培養學生的學習興趣，構建理論聯系實際具有十分重要的意義。從培養學生應用創新能力素質出發，將科技競賽中常用的概念、方法貫穿于實訓和課程設計的每個環節，改進陳舊的課程設計方案，并且與相關企業聯合設置一些具有實際意義的實訓方案，加強知識的綜合性應用訓練。讓學生最終建立起整體系統控制和對生活中遇到的問題進行概念化抽象，建立起模型，從而轉化為實際工程的理念，學會把多門學科知識來綜合應用，從而為將來就業打下良好的基礎。

5 取得的效果

科技競賽往往提示出一些具有現實意義的項目，所以我們積極鼓勵學生參與各種競賽，使學生既能利用所學知識積極思考，也極大的提高了個人自信心，對周圍學生起到很好的激勵效應[4]。相關指導老師在指導學生的過程中相互學習，共同提高，知識和經驗的相互滲透和補充使得指導教師的業務素質也得到了提高，推動了師資隊伍建設。在2018年，我院共組建三支代表隊，參加學生12人，由5名教師參加指導電子設計大賽，所有參賽隊全部獲獎。

6 結束語

本研究對現階段我院計算機相關專業學生實踐動手能力弱的問題，提出將科技競賽與專業人才培養模式緊密結合，從課程體系、教學方法、課程設計等方面分析和思考，進一步加強課程實驗效果，發揮師生的創新能力。事實證明，參加競賽的學生競爭力明顯提升，教師的專業能力與素質也得到了提高。

參考文獻（References）：

[1] 潘鋒.電子設計競賽與高職學生電子技術應用能力的培養[J].教育教學論壇，2011.18：147-148

[2] 全國大學生電子設計競賽組委會.第十二屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編[M].北京：北京理工大學出版社，2017.

[3] 楊叔子.創新源于實踐[J].實驗室研究與探索，2004.7：1-3

[4] 李秋明，宋昕，劉志剛，趙強，錢曉龍.依托智能制造挑戰賽培養大學生工程實踐創新能力[J].實驗室研究與探索，2018. 37（11）：190-19