基于飞思卡尔智能车比赛谈高校创新实验室建设与传承*

◆包振明 王琪 陈四杰 刘学芳 龚雪

作者：包振明，江苏科技大学讲师，博士，研究方向为轮机工程；王琪（通讯作者）、陈四杰，江苏科技大学机械工程学院，江苏科技大学苏州理工学院；刘学芳，江苏科技大学（212003）；龚雪，江苏科技大学苏州理工学院（215600）。

全国大学生“飞思卡尔杯”智能车比赛是面向大学生的群众性科技活动，自创办以来引起全国广大高校的广泛关注[1]。倡导以大学生为主体的创新实践与科学研究，能够调动学生的主动性、积极性和创造性[2]。如何构建开放式自动化实践教学中心与大学生创新培养模式，传承创新成果等方面的研究，是当前创新实验室建设的一个研究热点[3-5]。

与研究型本科院校不同，对于普通本科院校，其培养目标侧重于应用型人才的培养，而该应用型人才又不同于专科教育的专向应用人才，对工科大学生的培养应着眼于理论与实践的结合，具有解决现实工程问题的能力和从事工程活动的综合素质[6]。因此，以学生为主体的开放性实验室的建设尤为重要。本文以为全国大学生“飞思卡尔杯”智能车比赛而创建的智能车实验室为例，探讨大学生创新实验室的构建及传承。

1 创新实验室的构建

智能车创新实验室的建设依托智能车实验室是以全国大学生“飞思卡尔杯”智能车比赛为平台的本科生创新项目实验室。本实验室立足比赛但又不局限于比赛，通过比赛激发学生的创新思维，锻炼学生的创新意识，培养创新精神。它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工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。本竞赛以“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。

此外，智能车平台涉及多领域、多学科（如图1所示），可以聚集不同专业不同特长的学生参与其中，同时多领域多学科也可以拓宽学生的视野，发散学生的创新思维，有利于学生综合思想能力的培养。因此，基于智能车平台的实验室也更加综合，留给学生的创新思路也更加宽广。

创新实验室的组织体系创新实验室始建于2010年，是由当时的创新项目积极分子牛苏峰同学（现为美国伊利诺理工大学博士学位研究生）、程飞同学（现为英国利物浦大学博士研究生）等人提议，在机电与汽车工程学院院长支持下建立的。该实验室（Smart Car Laboratory）是一个提倡个性化，虽然隶属于江苏科技大学（张家港）/苏州理工学院机电与汽车工程学院，但是面向校区及苏州理工学院全体在校大学生的、开放的自主科技创新组织。

1）项目团队在核心教授的带领下，组织了以专业骨干教师为主的指导团队，指导所有参加开展创新项目的学生。同时，评估项目的合理性及可行性，并提出具体的实施方案和指导意见。

2）大四学生经过了大三时“飞思卡尔杯”智能车比赛，由于将进入毕业找工作或考研阶段，不可能继续开展新的创新项目，但他们具有丰富的实践经验，是经验介绍和项目传承的榜样。

3）大三学生知识体系结构逐渐完整，并且有大四学生的帮助，有大二时积累的一些实践经验，已具备独立完成一些项目的能力。因此，在创新项目中成为主力，能够带领并指导大二学生完成创新项目。此外，大三学生还要负责实验室各项事务的管理、校内科技竞赛的筹办及举办。

4）大二学生多为新加入成员，对实验室的相关运行还不是很熟，其主要任务是向高年级学生请教学习，逐步完成相关知识的积累，并逐渐培养自己独立解决问题的能力，通过与大三学生的交流，进行创新项目的制作，参与各个创新实践和实验项目设计，通过制作、调试，从实践中获取经验。

5）大一学生，通过智能车协会的宣传，对创新项目进行观摩，获得感性知识，加深对创新项目的理解和提高对创新项目的兴趣，从而由自发进入自觉学习过程。

6）在每次参加完“飞思卡尔杯”智能车比赛后，要求项目选手进行经验总结，并及时在团队中进行经验交流。

创新实验室人员构成及职责如图2所示。

成立智能车协会作为实验室下属机构，智能协会的建立是考虑到对大一等学生的培养。智能协会属社团类组织，旨在于组织兴趣团队，形成交流群体，并为“飞思卡尔杯”智能车比赛培养储备后备力量。因此，通过招新，可以加速培养大一新生的创新兴趣及提高创新意识。协会由实验室成员组织建设，会定期给大一新生以及其他新成员开展技术类讲座，主要内容为前沿科技动态以及实验室成员现在做的项目，特别是应用到的相关专业类软件工具的介绍，以引导有兴趣的新生自主学习。主讲者为实验室高年级成员或对某一方面有较深研究的成员。

通过高年级学生带领低年级学生，不仅形成了良好的内部传承关系，而且在整个过程中学生既是学习者也是管理组织者，摒弃了传统实验室的教师管理组织、学生听从的模式，在不知不觉中锻炼了学生的自我管理组织能力。同时在良好的实验室氛围中，学生可以自由交流探讨问题，分享自己的经验相互学习相互进步，大大提高了学习的效率，使每个成员在这种和谐的氛围中得到成长与进步，这又是一种不同于传统学习模式的新的大学学习方式。经过几届的调查，实验室成员学习成绩大多名列班级前茅。

除了实验室方面的活动，其成员也在校园文化建设中表现突出，也有兼任班级干部、社团组织干部等重要职务。

2 创新实验室的传承和发展

一个好的创新实验室的发展除了需要必要的硬件条件之外，还要有良好的传承，不仅需要将每届的经验积累传承下去，最重要的是将宝贵的创新精神和创新热情传承下去，这就需要每一届的高年级学生为低年级学生带好头，做好榜样。榜样的作用很重要，可以激励低年级的学生努力拼搏，树立更加远大的人生理想和目标。同时需要营造一个良好的实验室氛围。有学生曾在本校其他类实验室待过，通过与其他对本科生开放的创新类实验室对比，认为智能车实验室的创新氛围是最好的，有了好的氛围才能更好地激发创新想法，也为想法的实现打下基础；自由散漫的环境和过于压抑的环境都不利于学生的创新。因此，一个适当宽松而积极向上的环境才是创新的沃土。实验室一直以来传承的创新精神是团结协作、追求卓越，正是这种精神激励着每一届学子努力拼搏。

实验室的良好传承取决于实验室的每一个成员，因此，成员的招新是实验室一件重要的事情。根据以往的经验，招新的成败决定了接下来实验室传承和发展的好坏。在招新中不会以传统的学习成绩或技术水平来作为衡量标准，而是首要考虑个人的综合素质，其中个人的团队合作能力又是考察的重点。无论对于实验室的日常运行还是实施某些项目，都会涉及不同专业领域，实验室需要各专业的人才，招新也是面向全校不同专业具有不同特长的学生。因此，团队合作、与人沟通的能力就显得尤为重要，这也与社会职场生活极其类似。成员招新每年一次，具体时间为九月至十月份，招新对象是校内循迹车比赛的优秀者，以大二、大三学生为主；对大一学生，通过交流，对具有浓厚兴趣的优秀学生会适当考虑。

成员招新申报流程整个招新过程均由实验室成员学生完成，无需要任何教师参与。通过智能车协会，前期实验室宣传会充分介绍实验室的情况，以吸引有兴趣的学生主动参与，如前文提到的对于大一新生，会通过实验室下属机构智能协会以讲座方式激发他们的兴趣，主要考虑到大一新生基础知识还不够牢固，对于自身的真正优势定位还不准确，避免盲目加入，造成时间的浪费，影响基础课程的学习。在多人面试筛选环节中，采用无领导小组讨论法，通过观察个人在讨论中的表现，初步确定面试者的团队协调能力以及问题解决能力；敲定人选面试采取群面的方式，在此过程中，实验室每个成员会向被面试者提出自己关心的问题，主要是考虑新成员与老成员能否很好地融合。对每个创新项目团队，一般要求2 ～3 人构成，通常形成大三、大二以及个别大一学生组成的梯队。成员招新的基本流程如图3所示。

创新实验室的传承对于新加入的成员会进行短期的实验室安全、设备使用的培训，对于新老成员的熟悉与融合会定期组织集体活动，增进彼此的了解，从而促进成员间的关系，为今后的传承打下基础。

对于传承的另一个重要任务就是实验室历届资料的整理及存档，包括比赛资料、创新成果资料，以及实验室成员个人资料、元器件的归类与使用、雕刻机的使用与保养、电路板的制作等，相关工作都是通过传帮带以及相关的制度来开展。经过五届的积累，实验室积累了丰硕的成果，如何让将这些成果更好地传承下去是一个亟待解决的问题，其中人员信息的整理是一个最重要的环节。如何将新成员与已毕业的成员联系起来，这个问题尤为重要，因为智能车团队是一个不断发展、不断变化的团队，每一届有每一届的特点，但每一届和每一届之间也应建立紧密的联系，这不仅关系着实验室团队的壮大，更关系着每个成员今后的发展，尤其那些已经工作的或正在深造的，他们的经验和建议会给予新加入的学生很大的帮助。

虽然每次创新实验室的招收成员不多，只有少数人加入，但总是形成大三、大二以及个别大一学生组成的梯队，保证后继的传承。因此，通过举办一些科技活动来扩大它的影响面，使创新活动不仅仅局限于实验室，而是让它作为一个开放式创新平台去激发每一个有创新想法的学生去实现他们的想法，尽力将“团结协作，追求卓越”精神传达到每一个学生的心中。

创新实验项目的发展除了每年一次的正式招新活动，平时还会通过举办的科技竞赛活动发掘适合的人才从而吸纳到实验室中来，如已经举办了两届的校内循迹车比赛。校内循迹车比赛借鉴“飞思卡尔杯”智能汽车比赛方案并进行简化，面向全校各年级学生，最终收到良好的效果，涌现出许多具有创新精神和创新能力的优秀学生。

实验室的构建与发展当然离不开学校和教师的大力支持，如果没有教师的指导与支持，学生的很多想法也难以施行，特别是在面对困难和难题时，指导教师的鼓励和支持对学生创新活动带来极大的帮助。

3 智能车创新实验室的创新成果

围绕全国大学生“飞思卡尔杯”比赛的创新实验室成立五年以来，已初步取得丰硕的成果，所获得的创新成果是其他创新实验室中最多的。

1）2007 级学生虽然只组织了一支队伍，但获得大学生“飞思卡尔杯”智能车竞赛第五届全国赛二等奖、华东赛区一等奖。

2）2008级学生在第六届光电、CCD组华东赛区获二等奖，电磁组华东赛区获三等奖；2009 级学生在第七届电磁组、光电组华东区获三等奖。

3）2010 级学生荣获第八届电磁组全国二等奖、华东区一等奖，以及电磁、摄像头、光电组均获华东区二等奖；2010 级学生制作的简易旋转倒立摆及控制装置获得2013 全国大学生电子设计大赛江苏赛区二等奖；实验室精英团队自主研制开发的“四旋翼飞行器”获得“大学生机械创新大赛”省二等奖等。

4）2011 级有五支队伍获得2014年“大学生飞思卡尔杯智能车竞赛”华东区二等奖。

除获奖作品之外，实验室还参与了多项本科生创新计划，如：仿照六足动物的肢体结构，以飞思卡尔MC9S08AW60 八位单片机作为核心控制器的六足仿生机器人；基于Cortex-M4 的四自由度旋转平台以及简易滑翔机、手动遥控式船模、太阳能跟随装置、实时温度显示及报警系统、门禁系统等一些列成果。参加“飞思卡尔”智能车创新项目的教师和学生还发表了研究成果[7-8]，从而进一步促进了成果的传承。

4 结语

以“飞思卡尔杯”智能车竞赛活动的开展为切入点，要时常注意对创新实验室成员的安全意识和卫生习惯进行教育，规范行为，指导正确使用装备，合理选用器件。业务上，通过引导大一学生观摩、大二学生参与制作、大三学生领军比赛以及大四学生经验交流等，同时根据他们对专业知识的掌握程度，分阶段进行培训。发挥智能车协会的纽带作用，通过智能车协会组织宣传、兴趣培养、传授知识、能力锻炼，有效地促进各专业大学生参与和团队合作创新精神的培养。

同时，本文提出的资源优化配置、创新平台建设为进一步实现了智能车实验室的建设和传承，完善了智能车实验室制度建设，保障了创新实验项目实现，同时能够取得较好的成果。创新实验紧张有序的技术交流氛围，有利于形成良好的学习环境，促进学生创新能力培养，最终实现智能车实验室科学、健康和可持续发展。

[1]卓晴，王京春，黄开胜，等.全国大学生智能汽车竞赛的研究与实践[J].中国大学教学，2012(4):74-77.

[2]范小兰，赵春锋，姚晨迪.大学生创新活动实践与探讨[J].教育教学论坛，2015(7):87-88.

[3]董海兵，罗雪莲.开放式自动化实践教学中心构建与大学生创新培养模式研究[J].中国教育技术装备，2014(14):132-135.

[4]石乐义.大学生创新实验室的探索实践[J].当代教育科学，2014(3):60-61.

[5]陈四杰，王琪，张礼华，等.基于行动学习法的大学生科技创新平台研究[J].西南农业大学学报:社会科学版，2014(3):192-195.

[6]鄢志丹，王宇红，廖明燕.基于大学生创新训练计划的创新实验室建设[J].实验室科学，2013(4):98-100，103.

[7]王琪，程飞，陈四杰，等.基于Freescale S12 微控制器的高速智能寻迹车设计与实现[J].江苏科技大学学报:自然科学版，2012(1):75-80.

[8]眭翔，王琪，薛朋骏，等.基于LabVIEW 的智能车综合信息监控系统开发[J].现代电子技术，2012(20):149-151.