科技競(jìng)賽與創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)模式研究

董錚　徐德剛　詹彬　金鑫

摘? 要： 結(jié)合學(xué)院人才培養(yǎng)實(shí)際，針對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力較弱的現(xiàn)狀，提出將電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽與創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)模式相融合。從課程體系、教學(xué)方法、課程設(shè)計(jì)等方面分析和思考，以“競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)，逐層實(shí)施”來(lái)進(jìn)行人才培養(yǎng)模式的改革，進(jìn)一步加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)效果，發(fā)揮師生的創(chuàng)新能力。事實(shí)證明，改革有助于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及實(shí)踐能力的培養(yǎng)，學(xué)生的專業(yè)能力與教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)得到了提高。

關(guān)鍵詞： 人才培養(yǎng); 創(chuàng)新能力; 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽; 培養(yǎng)模式

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：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(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》后，創(chuàng)新教育近年已獲得社會(huì)極大的關(guān)注，而素質(zhì)教育的重點(diǎn)也是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[1]。隨著高等教育改革的不斷深入，探索“創(chuàng)新素質(zhì)”教育的人才培養(yǎng)已經(jīng)成為高校教育教學(xué)改革的緊迫問題。

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是教育部、工業(yè)和信息化部共同發(fā)起的大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽之一，是面向大學(xué)生的普及性科技活動(dòng)，目的在于推動(dòng)高等學(xué)校促進(jìn)理工科類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革[2]。競(jìng)賽旨在引導(dǎo)學(xué)校在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。至今大賽已舉辦14屆，其競(jìng)賽難度越來(lái)越大，對(duì)高校師生都是一個(gè)挑戰(zhàn)。競(jìng)賽強(qiáng)調(diào)逆向思維、發(fā)散思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，競(jìng)賽題目實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生綜合能力要求較高，而競(jìng)賽高分往往取決于學(xué)生對(duì)賽題的深入解讀與創(chuàng)新。我們?cè)诒M力理解電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的內(nèi)容和新形勢(shì)下創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式要求的，結(jié)合我院物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)際，提出從以下幾方面構(gòu)建人才培養(yǎng)模式。

1 課程體系

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽作為重要的學(xué)科競(jìng)賽之一，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，提高學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)的有效手段。參加這項(xiàng)競(jìng)賽，對(duì)學(xué)生的自我審辯思維、文獻(xiàn)查找、分析問題角度、團(tuán)隊(duì)激勵(lì)與溝通、綜合動(dòng)手訓(xùn)練等方面有很好的鞭策作用。

通過組織參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽及其校內(nèi)賽前選拔與培訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)較多學(xué)生對(duì)于該類命題式競(jìng)賽理解不透，感到無(wú)從下手，這也從側(cè)面檢驗(yàn)出學(xué)生平時(shí)對(duì)日常生活中許多現(xiàn)實(shí)問題缺少理解，當(dāng)競(jìng)賽題目拿到手后就無(wú)從下手，也說(shuō)明現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和課程體系有待改革。例如：在平時(shí)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)訓(xùn)課中，只需要代碼跑跑、導(dǎo)線連連的情形太多，而為什么程序要這樣寫、導(dǎo)線這樣連，以及導(dǎo)線怎樣連可以更高效等一些實(shí)質(zhì)性問題沒在頭腦中思考過。平時(shí)教學(xué)中，自主設(shè)計(jì)、可以關(guān)聯(lián)各學(xué)科的綜合實(shí)驗(yàn)很少甚至沒有開展過。

針對(duì)這些問題，我們對(duì)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)類課程體系進(jìn)行了一些調(diào)整和改革。從培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的角度出發(fā)，以“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字邏輯”、“單片機(jī)原理與應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)”4門課程組建創(chuàng)新應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程體系，系統(tǒng)研究以上課程各自的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、相關(guān)性及知識(shí)銜接點(diǎn)，制訂一個(gè)結(jié)構(gòu)合理，層次漸進(jìn)的課程體系，由淺入深，使之符合學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)新系列課程體系。其綜合型實(shí)驗(yàn)課實(shí)施計(jì)劃分為兩個(gè)階段，如圖1所示。

⑴ 教師互相備課：課程開設(shè)前期，教師根據(jù)自己所帶課程、知識(shí)難易程度開始教學(xué)進(jìn)程。

⑵ 學(xué)生組團(tuán)實(shí)驗(yàn)：學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于綜合性實(shí)驗(yàn)難度和復(fù)雜性都較高，學(xué)生“強(qiáng)弱”搭配，協(xié)同完成實(shí)驗(yàn)課程。

2 教學(xué)方法

從競(jìng)賽及學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的角度出發(fā)，在總結(jié)課程體系內(nèi)這幾門課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，總結(jié)各門課程講授應(yīng)遵循的教學(xué)規(guī)律，歸納了以下幾種講授方法。

2.1 直觀型教學(xué)

對(duì)于“模擬電子技術(shù)”這門課程，學(xué)生反映內(nèi)容抽象、缺乏感觀理解，可以首先對(duì)器件有個(gè)感性認(rèn)識(shí);可通過組裝一臺(tái)晶體管收音機(jī)來(lái)使學(xué)生加深對(duì)元器件特性識(shí)別。在講授三種基本放大器時(shí)，在課堂上進(jìn)行典型演示性實(shí)驗(yàn)，選取家用電器電路中放大器的各種不同應(yīng)用。

對(duì)于“單片機(jī)原理與應(yīng)用”課程，我們對(duì)往屆學(xué)生調(diào)查，結(jié)果普遍反映該門課程非常抽象，尤其是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與寄存器原理、功用與應(yīng)用覺得難以琢磨和掌握。為此提出一些對(duì)應(yīng)的教學(xué)方法：如采用多媒體課件、參觀芯片制造廠、工程典型應(yīng)用簡(jiǎn)介等。在一開始介入這門課時(shí)，先用一個(gè)平衡車作為應(yīng)用實(shí)例介紹給學(xué)生，讓學(xué)生能對(duì)單片機(jī)如何采集傳感器數(shù)據(jù)從而控制平衡產(chǎn)生興趣;在講授單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，通過循環(huán)點(diǎn)亮發(fā)光二極管并介紹keil軟件使用，顯示CPU內(nèi)部寄存器觀察窗和變量窗，使學(xué)生方便、快捷的觀察，以激發(fā)他們學(xué)習(xí)該課程的積極性。

2.2 多媒體教學(xué)

根據(jù)這幾門專業(yè)課程不同特點(diǎn)及相似程度，可采用多種教學(xué)方式，如“單片機(jī)原理與應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)”等實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，可利用已有的優(yōu)秀課件及網(wǎng)上豐富的資源，進(jìn)行一些效果的展示，也可根據(jù)課程實(shí)際自制一些視頻，如計(jì)時(shí)器的模擬運(yùn)行，可采用keilc51與Proteus聯(lián)合調(diào)試，以加深學(xué)生對(duì)于相關(guān)程序的理解。

2.3 應(yīng)用性教學(xué)

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的主動(dòng)性和自覺性，也使所講內(nèi)容與工程實(shí)際及競(jìng)賽緊密結(jié)合，以可采取應(yīng)用性教學(xué)方式。如“嵌入式系統(tǒng)”這門課程中，在講到速度控制時(shí)，編寫了一個(gè)上位機(jī)控制的實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)軟件，并結(jié)合15屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中“多旋翼自主飛行器”題型，要求學(xué)生對(duì)飛控系統(tǒng)進(jìn)一步完善和提高，收到了比較理想的教學(xué)效果。

3 課程實(shí)驗(yàn)改革

實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的目的，是希望彌補(bǔ)理論教學(xué)的不足及加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入掌握。實(shí)驗(yàn)一般為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)兩種，前者是依據(jù)教學(xué)大綱要求而預(yù)先設(shè)計(jì)，要求學(xué)生運(yùn)用已知的方法和步驟進(jìn)行操作即可，但這樣做不利于學(xué)生思維的自由發(fā)揮和拓展眼界。而綜合性實(shí)驗(yàn)要求較高，需要學(xué)生自行按照所學(xué)知識(shí)，逐步思考，綜合練習(xí)多個(gè)知識(shí)點(diǎn)來(lái)開展實(shí)驗(yàn)，具有較高的挑戰(zhàn)性，可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要平臺(tái)，必須讓學(xué)生的實(shí)踐課學(xué)有所獲，實(shí)踐課需從以下幾方面來(lái)完善。

3.1 硬件建設(shè)

隨著教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入的不斷加大，學(xué)校也加大了對(duì)實(shí)驗(yàn)室的投入，改善了實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)條件，建設(shè)充實(shí)了物聯(lián)網(wǎng)與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，新建了工程實(shí)訓(xùn)基地、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)及過程控制實(shí)訓(xùn)基地，并配備了40臺(tái)套計(jì)算機(jī)及單物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)系統(tǒng)，50臺(tái)套綜合傳感測(cè)試儀。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

從應(yīng)用能力及競(jìng)賽題目出發(fā)，有針對(duì)性的對(duì)課程體系內(nèi)一些實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行串聯(lián)，調(diào)整部分如下：將模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，數(shù)電實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)等系列教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行整合與優(yōu)化，歸并為電子技術(shù)基礎(chǔ)工程實(shí)驗(yàn)、電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及物聯(lián)網(wǎng)信號(hào)采集與傳輸三大實(shí)驗(yàn)課程體系。這些改革使得學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有持續(xù)的掌握，對(duì)實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)進(jìn)行大關(guān)聯(lián)，把一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合并，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜實(shí)踐工程問題的能力。

3.3 實(shí)驗(yàn)考核

實(shí)驗(yàn)考核是檢驗(yàn)學(xué)生階段性技能掌握情況的必要手段，為促使學(xué)生重視考核，特將考核設(shè)置與理論課一樣的位置和學(xué)分?？己藭r(shí)不僅僅看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)學(xué)生如何做，出現(xiàn)哪些問題是如何解決的都將作為考核成績(jī)的一部分。

4 課程設(shè)計(jì)中重視實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐課程作為教育的重要組成部分，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力的培養(yǎng)具有不可替代的作用[3]。實(shí)踐課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建理論聯(lián)系實(shí)際具有十分重要的意義。從培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力素質(zhì)出發(fā)，將科技競(jìng)賽中常用的概念、方法貫穿于實(shí)訓(xùn)和課程設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，改進(jìn)陳舊的課程設(shè)計(jì)方案，并且與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合設(shè)置一些具有實(shí)際意義的實(shí)訓(xùn)方案，加強(qiáng)知識(shí)的綜合性應(yīng)用訓(xùn)練。讓學(xué)生最終建立起整體系統(tǒng)控制和對(duì)生活中遇到的問題進(jìn)行概念化抽象，建立起模型，從而轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程的理念，學(xué)會(huì)把多門學(xué)科知識(shí)來(lái)綜合應(yīng)用，從而為將來(lái)就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

5 取得的效果

科技競(jìng)賽往往提示出一些具有現(xiàn)實(shí)意義的項(xiàng)目，所以我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參與各種競(jìng)賽，使學(xué)生既能利用所學(xué)知識(shí)積極思考，也極大的提高了個(gè)人自信心，對(duì)周圍學(xué)生起到很好的激勵(lì)效應(yīng)[4]。相關(guān)指導(dǎo)老師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中相互學(xué)習(xí)，共同提高，知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的相互滲透和補(bǔ)充使得指導(dǎo)教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)也得到了提高，推動(dòng)了師資隊(duì)伍建設(shè)。在2018年，我院共組建三支代表隊(duì)，參加學(xué)生12人，由5名教師參加指導(dǎo)電子設(shè)計(jì)大賽，所有參賽隊(duì)全部獲獎(jiǎng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

本研究對(duì)現(xiàn)階段我院計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力弱的問題，提出將科技競(jìng)賽與專業(yè)人才培養(yǎng)模式緊密結(jié)合，從課程體系、教學(xué)方法、課程設(shè)計(jì)等方面分析和思考，進(jìn)一步加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)效果，發(fā)揮師生的創(chuàng)新能力。事實(shí)證明，參加競(jìng)賽的學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)力明顯提升，教師的專業(yè)能力與素質(zhì)也得到了提高。

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