以学科竞赛促进自动化专业教学改革的尝试

2018-04-09郭海如万兴崔雪梅熊曾刚甘家梁

文教资料 2018年1期

郭海如万兴崔雪梅熊曾刚甘家梁

摘要：为进一步提高我院自动化系学生的动手实践能力，探讨地方性应用型本科学科竞赛的特点、地方高校学科竞赛存在的问题，本文以学科竞赛为核心，探讨学科竞赛对教学改革的促进作用。经过教学改革实践，我院自动化系实践教学取得很好的效果。

关键词：学科竞赛实践创新教学改革自动化专业

培养具有创新和实践能力的创新型人才是地方应用型高校的主旋律，学科竞赛是高校培养学生创新实践能力的重要途径[1-3]。国务院办公厅在国办〔2015〕36号文件中指出，学科竞赛是提升大学生动手能力、创新能力重要的载体和平台，为学生的就业提供重要的保障[4]。

目前，我国地方性本科院校在传授学生基础知识方面已较为成熟，但是对于如何提高学生的实践创新能力，各高等院校仍在不断探索中[5]。

一、我院学科竞赛的特点

我院自动化系学科竞赛从十年前起步，到现在已经比较成熟，各方面机制相对比较健全。我院自动化系学科竞赛在不同阶段呈现如下特点：

1. 2009年—2011年，我院学科竞赛处于起步阶段，以智能车竞赛为主，学生基本上没有参加其他类競赛。智能车竞赛涉及机械设计、电子电路设计、软件编程等。其中软件编程又包含底层驱动编程及C语言编程能力，另外，还需要控制算法等。对学生综合能力要求很高，所以，智能车竞赛适合于团队赛。但团队赛也会带来另一个问题，例如某些同学学习能力较强，团队成员参赛不够积极，容易导致团队成员之间任务失衡。因此，团队赛在一定程度上存在学生获得了奖项，但实际上没有真正参与竞赛的现象。

2.近三四年来，我院自动化系增加了蓝桥杯电子类竞赛。因此，近几年来我院以智能车竞赛和蓝桥杯电子类竞赛为主，其他类竞赛基本上没有学生参与。蓝桥杯电子类竞赛是个人赛，只能靠同学们个人努力获奖。该竞赛侧重编程能力，主要是写驱动程序的能力和C语言逻辑编程的能力。该竞赛杜绝了学生浑水摸鱼的现象，只要学生获奖，就说明该学生具有一定的编程实践能力。但该类竞赛涉及面相对比较窄，尽管赛题来自于实际的工程实践，但是，该竞赛对学生其他方面能力锻炼不够，例如电路制板、上位机开发等方面几乎是空白。这些技术在实际企业生产中必不可少。

3.其他类学科竞赛：我院学生90%以上参加智能车和蓝桥杯电子类竞赛，每年有三十以上人次参加，基本上把相对优秀的同学都吸收到了这两种学科竞赛，导致其他竞赛几乎没有同学参加。但其他种类竞赛，例如大学生创新创业、“互联网+”和挑战杯等竞赛，对学生技术方面没有任何限制要求，容易自由发挥，学生可以根据自己的兴趣爱好等进行拓展创新。这类竞赛对提高学生的综合素质有很大的帮助，但这方面竞赛我院学生很少参与，因此，该类竞赛是后期有待加强的重点。

二、学科竞赛存在的问题

我院自动化系学科竞赛从最初的规模不大，参赛获奖数量很少，到目前每年三四十人次参赛，获奖率和获奖层次逐步提升。在学科竞赛组织过程中，不断总结经验，解决存在的问题。经过多年组织竞赛经验，主要存在问题如下：

1.领导重视，经费管理。学科竞赛需要指导教师投入大量的时间和精力，电子类竞赛涉及硬件平台的购买及改进，各种耗材的购买等。若经费得不到保证，竞赛的组织工作几乎很难推进。经费管理方面应该规范，我们院在智能车和蓝桥杯竞赛方面管理很规范，学生参赛的规模也很大，基本上已经很成熟。但“互联网+”、大学生创新创业和挑战杯竞赛经费管理还不到位，该类竞赛必须等学校教务处立项成功之后，才会有经费支持，而且必须等该课题结题之后学生才可以报账。课题结题之后，虽然经费都已经以文件的形式发到各院系，但真正具体报账的时候，经费却很难报出来。针对这种项目式竞赛，建议提前下拨部分经费，能够维持购买相关耗材，让学生边做边用，结题时再根据做的情况给予奖励。

学生使用经费管理方面需要规范，同样，对于指导教师也需要规范管理。地方性高校存在大量指导教师虽然挂名但实际没有指导竞赛的现象。管理者应该制定相关稳定的激励政策。

2.加强教师技术培训。尽管我们院近几年每年有三四十个学生获得省三等奖以上学科竞赛奖项，但实质上只有两三位指导教师在真正指导学生竞赛。这个跟地方性高校大环境相关，例如，教师课程多，面临科研压力大。抽不出时间做技术实践，更没有时间指导学生。关于教师技术方面，地方性应用型高校应该转变办学思路：应该重点强调应用实践，调整相关晋升政策。地方性本科院校的学生入校分数低，近几年我们院学生高考分数大概在460分左右，大部分学生毕业之后面临很大的就业压力。高校应该教学生一技之长，制定相关政策，让更多的教师投入到实用技术的学习中，让每个教师都能够扎扎实实地带学生做点技术，把学生的受益面尽量展开。在学籍管理上，应要求学生毕业之前获得专业学科竞赛奖项。

3.实验室管理。课外创新实验室建设为学科竞赛提供重要保障，是师生交流的空间。没有一定的实验空间，学科竞赛将很难开展。实验室需要配备专门实验员，相关设备管理，实验室大门的开关情况等问题都应该得到很好的协调。对实验室的管理，既要做到设备安全，又要兼顾开放时间的自由。我们院从没有开放实验室，到现在智能车和蓝桥杯竞赛两个专用开放实验室，中间经过了曲折的过程，目前在实验室这方面基本成熟稳定，给学科竞赛提供了可靠的保障。但我院实验室管理主要存在人员不足情况，自动化和轨道交通专业只配了一个专业实验员，而且实验员还承担智能车竞赛。实验人员不足，容易导致专业课实验设备故障无法维护，专业实验课效率低下，竞赛经费报账烦琐等一系列问题。

三、学科竞赛对教学改革的促进作用

经过多年学科竞赛指导，在教学过程中，以竞赛的需求作为驱动，对课堂教学和实践教学不断地改进，主要体现在以下方面：

首先，教学内容精心挑选。自动化学科竞赛中用得最多的是微处理器，主要包含单片机原理及应用和嵌入式系统，这两门课理论抽象，实践要求高，企业应用非常广泛。我们挑选入门最容易的51系列单片机作为教材。授课时，尽量简化理论，每一个知识点均列举日常生活中的具体实例，让学生听得懂、学得会。嵌入式系统选择全国各企业应用最广的芯片STM32作为授课对象，让学生学完了该课程，方便找工作。打破以前嵌入式系统泛泛讲理论的陋习，使学生动手能力得到极大提高。

在教学过程中，每年更新课件，精简授课内容，精心选择课程设计题目。从最初课程设计的焊电路板到近期课程设计程序的编写等，都经过了几次修改。

其次，加强实践教学。前期单片机教学主要讲理论，做实验用的是实验箱，由于实验箱是从公司购买，教材是其他高校老师编写，存在教材内容和实验内容一定程度的脱节现象。经过两三年的改革，首先做到让实验课跟理论课统一。即课堂讲授的具体例题，必须在实验课上做出来，在课堂上以仿真的形式讲授，讲完之后，老师在课堂上用实物演示。然后让学生下来看例题，再写预习报告，上机实践。接下来，做综合性更强的课程设计，最后，做学科竞赛的真题。经过这种改革之后，学生学习效果得到强化。以前学完一个学期，一个班级只有30%左右的同学单片机能够入门，现在只有30%左右的學生没入门，当然这跟学生学习态度关系很大。目前，只要学生愿意学，上课按部就班跟上的话就可以轻松入门。

课程设计环节经过几次改革。以前做课程设计时，购买元器件，将现成的电路图、程序等给大家备好，先让组长做出实物，然后带全班同学一起焊接。一个一个同学验收，并当场给分。这样对学生的动手实践能力有很大提高，但是，单片机的应用主要在于编程。因此，经过几次改革，将单片机的零散元件变成模块。将模块做好或者购买之后，让学生围绕单片机的最小系统进行插线并扩展功能。这样做驱动学生必须掌握接口原理才知道如何接线，大大提高了动手能力。另外，接好线之后，让学生自己拓展功能。两三个同学一组，必须实现的功能不同。做完之后，还是要求一个一个检查并当场给分。在我们严格规范的管理下，学生编程能力得到大大提高。

再次，课程学习各个环节环环相扣，构建立体化教学体系。讲授单片机课程之前反复强调学习这门课的重要性及特点：跟学生考研复试、找工作息息相关，重要的学科竞赛都会用到这门课。该课程不适合自学，跟上老师的步伐，半年可以入门，但自学的话两三年入不了门，等等。课堂简化教学内容，精简实例，从课堂仿真、实物演示，到学生自己动手实践，再到实验、课程设计和学科竞赛，环环相扣，逐步加深。

在课程安排方面，我们适当调整排课顺序，按照原计划，单片机课程安排在大三，但为了提高学生动手能力，我们特意安排在了大一下学期授课，尽管有些电子类的基础课没有学习，但是学生在学习中还是能够接受该课程，并取得很好的学习效果。

四、学科竞赛成效

以学科竞赛为抓手，教学工作围绕学科竞赛展开，经过多年教学改革，我院学生在近几年学科竞赛中取得的成绩突飞猛进，其中：

2016年获全国智能车竞赛决赛第三名。

2017年获全国智能车竞赛决赛第二名。

2018年获全国智能车竞赛华南赛区举办权。

2015年—2017年全国蓝桥杯电子类竞赛，从参赛以来连续三年获得二十项省三等奖以上，平均每年获国赛奖三项，连续三年代表学校获“优胜学校”荣誉称号。

连续四年，学生参赛人数平均每年达四十人次，每年平均获省赛三等奖以上三十余项，学生受益面大幅增大。

五、结语

近几年我院学科竞赛获得长足发展，以学科竞赛为抓手，带动教学改革。虽然在很多方面取得了很好的成绩，但有些方面还需要根据实际情况做进一步改革，不断提高教学质量，增加学生受益面，为社会培养更多优秀人才。

参考文献：

[1]杨志东，陈小桥.学科竞赛与创新人才培养模式的探索与研究—以电子类学科竞赛为例[J].实验室技术与管理，2016（2）：14-16，23.