以智能车竞赛为依托提高学生实践创新能力探索

张晓冬 苏玉玲 李继光 曹伟风 云康

（郑州轻工业学院 河南 郑州 450002）

随着国家不断推行“走自主创新之路，建设创新型国家”的发展战略，更多的企业对高校工科毕业生的实践创新能力要求越来越高。而培养大学生实践创新能力，造就实践创新型人才这个任务则责无旁贷地落在了高校的身上。

实践创新能力是衡量人才的重要标准，学科竞赛是培养实践创新人才的有效途径。学科竞赛是在紧密结合课堂教学和课外实践的基础上，通过竞赛的方法培养学生综合能力，引导学生通过完成竞赛任务来发现问题、分析问题、解决问题，并增强学习的兴趣以及研究的主观能动性，培养学生的团队协作意识和创新精神的系列化活动。大学生学科竞赛重点考察大学生实际分析、解决问题的能力，强调学生的创新意识和思维，注重学生实践能力的培养和锻炼。学生准备学科竞赛的过程就是对创新思维以及实践能力培养锻炼的过程；就是对知识深入理解、灵活运用的过程；同时，实际的参赛过程还是对学生心理素质和团结协作精神考验和培养的过程。因此，学科竞赛成为提高工科大学生实践创新能力的一个有效的途径。实践证明，各类学科竞赛对学生创新能力的培养具有重要的引导性作用，也是学生成长为企业所需人才的有效途径。

“飞思卡尔”杯智能车竞赛简介

为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托，教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办了全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性的工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。

全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校（包括港、澳地区的高校）参赛。竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛，各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。每届比赛根据参赛队伍和队员情况，分别设立光电组、摄像头组、电磁组、创意组等多个赛题组别。该竞赛由竞赛秘书处设计、规范标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性于一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛。该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、公平、公正的原则，力求向健康、普及、持续的方向发展。

该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，得到了教育部相关领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30个省市自治区近300所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛，2008年起被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中科技人文竞赛之一。

智能车竞赛引导、培训、锻炼过程

目前，国内教育部门和高校为了提高大学生的实践创新能力，均已开展了各种形式的学科竞赛，其中适合电子类专业的竞赛有电子设计大赛、智能车竞赛、全国节能减排大赛，全国信息应用大赛等。我们以郑州轻工业学院电子类专业学生为教改试点，鼓励学生进行科技创新，以全国“飞思卡尔”杯智能车竞赛为平台，进行一系列的引导、培训、锻炼等实践活动。具体过程如下：

第一步，做动员宣传工作。通过汇报、讲座、座谈等形式，向新生介绍智能车竞赛的内容以及参加的意义和参与锻炼的重要性。通过宣传历届智能车竞赛成绩、作品展示和参赛学长们目前的工作现状、现阶段用人单位的要求等一系列手段营造和树立起良好的学科竞赛氛围，形成班级之间的学科竞赛之风，使学生在课余时间积极往实验室跑，去实验室动手实践锻炼，而不是去网吧等娱乐场所。从而使将要参加学科竞赛的学生从数量上形成一定规模，积累一定的后备力量。

第二步，指导师资队伍的建设。参加学科竞赛不仅需要学生的努力钻研，同时也离不开高素质指导教师的指导。在配备指导教师时，应注重教师的知识结构、实践经验、综合素质和研究成果，同时注意优秀年轻教师的培养，保证指导教师队伍结构的合理性。此外，应根据不同学科竞赛的特点吸收不同专业领域的优秀教师参与指导，开阔学生的视野和思路，以保证竞赛工作稳步有效地进行。通过指导学科竞赛，加大知识储备量、了解技术前沿、提高指导教师自身理论水平和实践能力，建立“双师型”指导教师队伍。

第三步，培养梯队力量。将积极要求进入实验室的学生专门集中起来到我校专门成立的学生实践创新基地进行实践锻炼培养。一般说来，二年级至三年级期间是培养关键期。在此期间，学生可以根据自身兴趣，结合各自专业特长，组合成科技小组。前期由指导教师分配给每个科技小组一些基础任务进行基础性质的实践锻炼。例如，给每个科技小组配备单片机实验开发板和相应软件，让学生掌握单片机I/O口、PWM模块、定时/计时器、串口通讯等基本功能；正确连接单片机和外部电路，通过编程实现电源模块、电机模块、显示模块、键盘模块等不同单元模块的驱动；通过三极管等IC器件组装不同参数的放大电路或滤波电路。后期让小组成员充分利用课堂上所学的知识，通过大学生科技活动项目、省（市级）、国家级别的创新实验项目等具有一定经费的实际项目来进行实践锻炼。通过这些带有经费的实际项目的激励，再加上前期学生进行实践开发的积累，学生往往可以开发出具有较高科技含量的科技作品，如车载音乐播放器、篮球比赛无线遥控计分器、危险环境智能搜救车、无线遥控打印机传输系统、智能避障搬运车、旋转LED景观灯、室内智能停车场等科技作品。同时在这些科技作品中不乏优秀之作，一方面，我们可将它们推荐到更高层次的科技竞赛活动中进行比赛交流；另一方面，其设计思路、创新点已经被企业看中，正处在进一步的交流合作阶段。这些实践锻炼培养环节既可以让学生进行充分的锻炼，又可为学校储备教学人才，形成梯队建设做好充分的保障。

第四步，参加智能车竞赛。经过一系列科技活动或者科技项目的培养锻炼后，学生的水平和能力相对进入一个高峰期。我们根据学生的兴趣好爱、所学特长，从中挑选学生分组参加全国“飞思卡尔”智能车竞赛。由于该竞赛涉及自动控制、模式识别、图像识别、传感技术、电子技术、软件编程、机械与汽车等多学科专业，不同专业背景组队效果更好，所以一般在自愿原则下实行跨专业组队。组队之后就进入了正式的竞赛筹备阶段。在该阶段，团队成员通过各司其职、分工协作来完成车模组装（按照组委会要求组装A、B、C三类车模）、软件编程（飞思卡尔单片机控制各个模块）、传感器控制（通过激光、RL电路、摄像头识别道路路径）、电机驱动（直流电机控制速度、舵机控制转角）等工作。这些团队定期地进行交流和探讨，可以相互促进、启发，集思广益。在智能车竞赛中学生的心理素质的锻炼是一个非常重要的环节。在竞赛的准备过程中，总会有赛车参数调不好、速度上不去的情况，这都是很正常的现象。如果学生不能进行自我调控和心理调节，一味地着急蛮干，反而会适得其反，赛车越调越慢，甚至在真正的竞赛中，在激烈的竞争气氛下，由于紧张或疏忽大意而自乱阵脚，最后造成操作失误等，所以在日常的训练中还要加强学生心理品质的培养。通过定期举办校内竞赛，不但有助于学生发现问题，提高竞争意识，还可以使学生通过模拟比赛场景，感受紧张而激烈的大赛气氛，从而提高学生的心理素质。同时，团队成员之间的团结协作也是一个非常重要的环节。智能车竞赛的准备过程是一个非常繁琐的流程，不可能一个人大包大揽。每个成员都应承担相应的任务和职责，成员之间也应保持交流沟通、相互配合和相互信任。只有这样，才有可能合作开发出有竞争力的赛车。因此，在日常培训中要引导学生深入理解团队合作的重要性，营造成员之间分工合作、相互配合、相互尊重的良好团队氛围，培养学生的责任感、体现集体荣誉感，形成团队的合作精神。当学生在实践创新基地相互组队进行智能车的备战时，遇到不同的参赛队伍，更多高水平的对手，通过彼此的竞争、交流，学生的实战能力会在短时间内迅速提高。同时，当他们站在真正的竞赛现场，学生比拼的不仅仅是理论和实践能力，更多的时候是临场应变能力、心理调控能力等。每当一轮完整的智能车竞赛周期准备下来，参赛学生的综合能力就会实现从量变到质变的跨越，而这种跨越更会使他们在将来的工作中受益匪浅。

智能车竞赛成绩及效果

我校已把全国“飞思卡尔”杯智能车竞赛作为学生参加的主要学科竞赛之一，至今已连续参加五届比赛，并且连年增加资助额度。截至目前，我校已有多名学生在智能车竞赛中获得优异的成绩。智能车竞赛还有助于提高学生考研方面的竞争力，尤其是考上名牌大学研究生的人数逐年增加。参赛学生在参加研究生复试时，由于参加过竞赛，实践能力较强，对知识的灵活应用能力较强，更能得到导师的青睐。这些学生的“竞赛、就业或考研”经历又吸引着下届更多的学生加入到智能车竞赛的锻炼之中，从而形成学科竞赛的良性循环。

学科竞赛是整合课堂内教学与课外实践锻炼的重要环节，在整个智能车竞赛“选拔—培养锻炼—参赛”的完整过程中，学生的创新意识、实践能力、团队合作、心理素质等各个方面都得到了极大的锻炼和提高。

[1]张晓冬，运高谦.新时期下培养大学生创新精神与实践能力的探索[J].中国电力教育，2010（9）.

[2]张瑞成，陈至坤.学科竞赛内容向大学生实践教学转化的探讨[J].实验技术与管理，2010，27（7）：130-132.

[3]韦文祥，李勇成.由大学生电子设计竞赛引发对就业能力培养的思考[J].实验室研究与探索，2008，28（10）：11-13.

[4]飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛官网.全国大学生智能汽车竞赛介绍[EB/OL].[2013-04-23]http：//www.smartcar.org.cn/.

[5]王超.从大学生电子设计竞赛谈高校青年教师实践能力的培养[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2008（2）.

[6]夏百战，吕炎炎.学科竞赛对独立学院教学工作的重要意义[J].中国现代教育装备，2009（17）：167-169.

[7]赵书朵，周云旭.浅析学科竞赛与创新型人才培养[J].实验室科学，2011（12）.

[8]张晓冬，侯海兴.教学中实现科研与实践的有机结合，培养学生的实践创新能力[J].信息系统工程，2012（1）.