科技竞赛与创新能力人才培养模式研究

董铮　徐德刚　詹彬　金鑫

摘  要： 结合学院人才培养实际，针对学生创新能力较弱的现状，提出将电子设计竞赛与创新型专业人才培养模式相融合。从课程体系、教学方法、课程设计等方面分析和思考，以“竞赛驱动，逐层实施”来进行人才培养模式的改革，进一步加强课程实验效果，发挥师生的创新能力。事实证明，改革有助于学生创新意识及实践能力的培养，学生的专业能力与教师的业务素质得到了提高。

关键词： 人才培养; 创新能力; 电子设计竞赛; 培养模式

中图分类号：G640          文献标志码：A     文章编号：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年國务院办公厅下发《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》后，创新教育近年已获得社会极大的关注，而素质教育的重点也是培养学生的创新精神和实践能力[1]。随着高等教育改革的不断深入，探索“创新素质”教育的人才培养已经成为高校教育教学改革的紧迫问题。

全国大学生电子设计竞赛是教育部、工业和信息化部共同发起的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的普及性科技活动，目的在于推动高等学校促进理工科类学科课程体系和课程内容的改革[2]。竞赛旨在引导学校在教学中培养学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练。至今大赛已举办14届，其竞赛难度越来越大，对高校师生都是一个挑战。竞赛强调逆向思维、发散思维及创新能力的培养，竞赛题目实用性强，对学生综合能力要求较高，而竞赛高分往往取决于学生对赛题的深入解读与创新。我们在尽力理解电子设计竞赛的内容和新形势下创新型人才培养模式要求的，结合我院物联网专业实际，提出从以下几方面构建人才培养模式。

1 课程体系

电子设计竞赛作为重要的学科竞赛之一，是培养学生创新精神，提高学生知识基础的有效手段。参加这项竞赛，对学生的自我审辩思维、文献查找、分析问题角度、团队激励与沟通、综合动手训练等方面有很好的鞭策作用。

通过组织参加全国大学生电子设计竞赛及其校内赛前选拔与培训，发现较多学生对于该类命题式竞赛理解不透，感到无从下手，这也从侧面检验出学生平时对日常生活中许多现实问题缺少理解，当竞赛题目拿到手后就无从下手，也说明现有的教学内容和课程体系有待改革。例如：在平时课程实验教学及实训课中，只需要代码跑跑、导线连连的情形太多，而为什么程序要这样写、导线这样连，以及导线怎样连可以更高效等一些实质性问题没在头脑中思考过。平时教学中，自主设计、可以关联各学科的综合实验很少甚至没有开展过。

针对这些问题，我们对现有的物联网类课程体系进行了一些调整和改革。从培养学生创新应用能力的角度出发，以“模拟电子技术”、“数字逻辑”、“单片机原理与应用”、“嵌入式系统”4门课程组建创新应用能力与创新能力培养课程体系，系统研究以上课程各自的特点、学习方法、相关性及知识衔接点，制订一个结构合理，层次渐进的课程体系，由浅入深，使之符合学生学习的创新系列课程体系。其综合型实验课实施计划分为两个阶段，如图1所示。

⑴ 教师互相备课：课程开设前期，教师根据自己所带课程、知识难易程度开始教学进程。

⑵ 学生组团实验：学生做实验时，由于综合性实验难度和复杂性都较高，学生“强弱”搭配，协同完成实验课程。

2 教学方法

从竞赛及学生创新应用能力的角度出发，在总结课程体系内这几门课程内容的基础上，总结各门课程讲授应遵循的教学规律，归纳了以下几种讲授方法。

2.1 直观型教学

对于“模拟电子技术”这门课程，学生反映内容抽象、缺乏感观理解，可以首先对器件有个感性认识;可通过组装一台晶体管收音机来使学生加深对元器件特性识别。在讲授三种基本放大器时，在课堂上进行典型演示性实验，选取家用电器电路中放大器的各种不同应用。

对于“单片机原理与应用”课程，我们对往届学生调查，结果普遍反映该门课程非常抽象，尤其是对单片机内部结构与寄存器原理、功用与应用觉得难以琢磨和掌握。为此提出一些对应的教学方法：如采用多媒体课件、参观芯片制造厂、工程典型应用简介等。在一开始介入这门课时，先用一个平衡车作为应用实例介绍给学生，让学生能对单片机如何采集传感器数据从而控制平衡产生兴趣;在讲授单片机内部结构时，通过循环点亮发光二极管并介绍keil软件使用，显示CPU内部寄存器观察窗和变量窗，使学生方便、快捷的观察，以激发他们学习该课程的积极性。

2.2 多媒体教学

根据这几门专业课程不同特点及相似程度，可采用多种教学方式，如“单片机原理与应用”、“嵌入式系统”等实践性较强的课程，可利用已有的优秀课件及网上丰富的资源，进行一些效果的展示，也可根据课程实际自制一些视频，如计时器的模拟运行，可采用keilc51与Proteus联合调试，以加深学生对于相关程序的理解。

2.3 应用性教学

为了激发学生学习专业课的主动性和自觉性，也使所讲内容与工程实际及竞赛紧密结合，以可采取应用性教学方式。如“嵌入式系统”这门课程中，在讲到速度控制时，编写了一个上位机控制的实时采集系统软件，并结合15届电子设计竞赛中“多旋翼自主飞行器”题型，要求学生对飞控系统进一步完善和提高，收到了比较理想的教学效果。

3 课程实验改革

实验课开设的目的，是希望弥补理论教学的不足及加强学生对知识的深入掌握。实验一般为验证性实验和综合性实验两种，前者是依据教学大纲要求而预先设计，要求学生运用已知的方法和步骤进行操作即可，但这样做不利于学生思维的自由发挥和拓展眼界。而綜合性实验要求较高，需要学生自行按照所学知识，逐步思考，综合练习多个知识点来开展实验，具有较高的挑战性，可激发学生的创新欲望，对培养学生的实际动手能力和创新精神是非常有利的。实验课是培养学生实践能力的重要平台，必须让学生的实践课学有所获，实践课需从以下几方面来完善。

3.1 硬件建设

随着教学经费投入的不断加大，学校也加大了对实验室的投入，改善了实验、实训条件，建设充实了物联网与电子技术实验室，新建了工程实训基地、物联网实训及过程控制实训基地，并配备了40台套计算机及单物联网开发系统，50台套综合传感测试仪。

3.2 实验内容及方法

从应用能力及竞赛题目出发，有针对性的对课程体系内一些实验课程进行串联，调整部分如下：将模拟电子技术基础实验，数电实验、单片机实验等系列教学、实验课程进行整合与优化，归并为电子技术基础工程实验、电子线路设计实验及物联网信号采集与传输三大实验课程体系。这些改革使得学生对实验内容有持续的掌握，对实验课的课时进行大关联，把一些实验项目合并，这样有利于培养学生解决复杂实践工程问题的能力。

3.3 实验考核

实验考核是检验学生阶段性技能掌握情况的必要手段，为促使学生重视考核，特将考核设置与理论课一样的位置和学分。考核时不仅仅看实验结果，对学生如何做，出现哪些问题是如何解决的都将作为考核成绩的一部分。

4 课程设计中重视实践环节

实践课程作为教育的重要组成部分，对学生创新精神和动手能力的培养具有不可替代的作用[3]。实践课程对培养学生的学习兴趣，构建理论联系实际具有十分重要的意义。从培养学生应用创新能力素质出发，将科技竞赛中常用的概念、方法贯穿于实训和课程设计的每个环节，改进陈旧的课程设计方案，并且与相关企业联合设置一些具有实际意义的实训方案，加强知识的综合性应用训练。让学生最终建立起整体系统控制和对生活中遇到的问题进行概念化抽象，建立起模型，从而转化为实际工程的理念，学会把多门学科知识来综合应用，从而为将来就业打下良好的基础。

5 取得的效果

科技竞赛往往提示出一些具有现实意义的项目，所以我们积极鼓励学生参与各种竞赛，使学生既能利用所学知识积极思考，也极大的提高了个人自信心，对周围学生起到很好的激励效应[4]。相关指导老师在指导学生的过程中相互学习，共同提高，知识和经验的相互渗透和补充使得指导教师的业务素质也得到了提高，推动了师资队伍建设。在2018年，我院共组建三支代表队，参加学生12人，由5名教师参加指导电子设计大赛，所有参赛队全部获奖。

6 结束语

本研究对现阶段我院计算机相关专业学生实践动手能力弱的问题，提出将科技竞赛与专业人才培养模式紧密结合，从课程体系、教学方法、课程设计等方面分析和思考，进一步加强课程实验效果，发挥师生的创新能力。事实证明，参加竞赛的学生竞争力明显提升，教师的专业能力与素质也得到了提高。

参考文献（References）：

[1] 潘锋.电子设计竞赛与高职学生电子技术应用能力的培养[J].教育教学论坛，2011.18：147-148

[2] 全国大学生电子设计竞赛组委会.第十二届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京：北京理工大学出版社，2017.

[3] 杨叔子.创新源于实践[J].实验室研究与探索，2004.7：1-3

[4] 李秋明，宋昕，刘志刚，赵强，钱晓龙.依托智能制造挑战赛培养大学生工程实践创新能力[J].实验室研究与探索，2018. 37（11）：190-19