劉戰(zhàn)合,田秋麗,王 菁,王曉璐,趙 輝
(1. 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空工程學(xué)院,河南 鄭州 450046;2. 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院經(jīng)貿(mào)學(xué)院,河南 鄭州 450046)
截至目前,大學(xué)生競(jìng)賽樣目繁多,層次不同,幾乎形成了不同行業(yè)、不同學(xué)科、不同方向均存在競(jìng)賽的情況[1,2]。在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”背景形勢(shì)下,新思想、新概念層出不窮,尤其對(duì)現(xiàn)代大學(xué),以面向科技、管理、人文、競(jìng)技等方向的大學(xué)生競(jìng)賽均得到快速普及與提升[3,4]。
大學(xué)科技競(jìng)賽對(duì)學(xué)生科學(xué)思想的建立、培養(yǎng)、鍛煉以及完善有重要影響意義。以培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自我實(shí)踐、自我管理為目標(biāo),從而使學(xué)生在過程中學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)中實(shí)踐,實(shí)踐中管理[5,6]。為提高大學(xué)生科技競(jìng)賽的影響和貫徹,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院已將中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽[2]、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等賽事列為“五大”賽事,在本校學(xué)生學(xué)習(xí)和評(píng)獎(jiǎng)上適當(dāng)傾斜,以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與以上競(jìng)賽或其他相關(guān)競(jìng)賽,改善和培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣,營造科研學(xué)習(xí)氛圍。
以大學(xué)生科技競(jìng)賽為依托,重在討論“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下大學(xué)生科技競(jìng)賽的過程中關(guān)鍵問題的處理。大學(xué)生科技競(jìng)賽一些是團(tuán)隊(duì)參與,一些是個(gè)人參與,從“五大”賽事情況來看,大多是團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽,本文將主要討論面向科技競(jìng)賽的團(tuán)隊(duì)情況,研究競(jìng)賽培養(yǎng)過程中的關(guān)鍵策略。
對(duì)如鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院研究生體系尚不完善的本科類院校,以本科生為主體組建科技團(tuán)隊(duì),存在周期短、研究時(shí)間少、人員薄弱、學(xué)生了解不深入等問題。一般的,組建以本科生為主題的科技團(tuán)隊(duì),首先需要從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā),在大一新生里擇優(yōu)選擇,以興趣培養(yǎng)為前提,最好兼顧相關(guān)科技研究的動(dòng)手經(jīng)驗(yàn);其次是必須要有團(tuán)隊(duì)合作精神,服從科研工作安排,并具有勤奮努力的潛質(zhì);其三,大學(xué)階段是再學(xué)習(xí)的過程,課程學(xué)習(xí)是核心任務(wù),因此,需要客觀考慮學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力,不可出現(xiàn)因?yàn)榭萍几?jìng)賽耽誤正常學(xué)習(xí)的可能。團(tuán)隊(duì)人員的發(fā)現(xiàn)可通過專業(yè)導(dǎo)論、認(rèn)識(shí)實(shí)踐、平常競(jìng)賽表現(xiàn)中進(jìn)行初選,綜合考慮個(gè)人能力和表現(xiàn)組建團(tuán)隊(duì)。
團(tuán)隊(duì)組建是一個(gè)漫長(zhǎng)的磨合過程,需要組員之間相互配合、相互從事科研項(xiàng)目之后,才能不斷提升科技團(tuán)隊(duì)凝聚力、科技創(chuàng)新能力。一般可在團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建初期,以較小的研究議題、科技問題事先進(jìn)行團(tuán)隊(duì)鍛煉,盡早發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部存在的問題,找到科技團(tuán)隊(duì)中潛在具有組織領(lǐng)導(dǎo)素養(yǎng)的學(xué)生,形成較為優(yōu)化的團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然,一個(gè)團(tuán)隊(duì)穩(wěn)固固然好,總會(huì)存在團(tuán)隊(duì)合作過程中核心人員的變動(dòng)現(xiàn)象,可能是興趣上、性格上、科研能力上、專業(yè)學(xué)習(xí)影響上,此時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況,適當(dāng)進(jìn)行多團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)和變動(dòng),如確實(shí)是專業(yè)課程學(xué)習(xí)的影響,對(duì)該成員多溝通,以不影響其專業(yè)課程學(xué)習(xí)為目的。
一個(gè)富有競(jìng)爭(zhēng)力的團(tuán)隊(duì),一個(gè)富有科研意識(shí)的團(tuán)隊(duì),一個(gè)富有凝聚力的團(tuán)隊(duì)才是科技團(tuán)隊(duì)立足之本,才是科技競(jìng)賽過程的強(qiáng)有力團(tuán)隊(duì)。
一個(gè)以競(jìng)賽和學(xué)習(xí)為目的科技團(tuán)隊(duì),必然有清晰的奮斗目標(biāo),目標(biāo)的確立也是團(tuán)隊(duì)為之奮斗的動(dòng)力。目標(biāo)必須結(jié)合團(tuán)隊(duì)實(shí)際,適當(dāng)考慮團(tuán)隊(duì)成員實(shí)際情況,如科研基礎(chǔ)、技術(shù)能力、動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新意識(shí),甚至是創(chuàng)業(yè)意識(shí)及能力。
明確清晰的目標(biāo)包含兩方面內(nèi)容,一是有延續(xù)性的競(jìng)賽安排,二是有延續(xù)性的科研內(nèi)容。有延續(xù)性的科技競(jìng)賽安排是指,根據(jù)團(tuán)隊(duì)實(shí)際基礎(chǔ)情況,從學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)組建開始,在從事科技過程中,依次安排參與小范圍的科技競(jìng)賽、較為專業(yè)的科技競(jìng)賽、面向全國甚至是國際的較大影響力的科技競(jìng)賽。
以小范圍科技競(jìng)賽為基礎(chǔ),初步鍛煉團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽合作意識(shí),及對(duì)科研內(nèi)容的總結(jié)能力和科研思路的提煉能力,同時(shí)以小范圍專業(yè)科技競(jìng)賽為基準(zhǔn),對(duì)科技競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)進(jìn)行沉淀和部分隊(duì)員的淘汰,成為一個(gè)上進(jìn)的團(tuán)隊(duì)。
小范圍專業(yè)科技競(jìng)賽可以是以學(xué)校為組織單位或本學(xué)科影響力不高的競(jìng)賽,經(jīng)過該類比賽的凝練后,可以形成一個(gè)有核心團(tuán)隊(duì)成員、核心科研目標(biāo)的科技競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)。同時(shí),在比賽的同時(shí),不斷豐富科研目標(biāo),明確科研任務(wù),細(xì)化科技指標(biāo),使每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都有階段性和最終技術(shù)目標(biāo),階段性任務(wù)完成后,可適時(shí)關(guān)注省部級(jí)或國家級(jí)有較大影響的專業(yè)競(jìng)賽或綜合競(jìng)賽,如力學(xué)競(jìng)賽、中航工業(yè)杯、中國國際航空航天錦標(biāo)賽(CADC)等,選擇優(yōu)秀項(xiàng)目參與。
最后,以“五項(xiàng)”大賽為目標(biāo),實(shí)際上,“五項(xiàng)”大賽本質(zhì)上對(duì)于特定理工科來講,能深度參與的一般就兩項(xiàng),即中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和其它一項(xiàng)科技類的國家級(jí)賽事,如“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽,這兩類賽事,一般要求較高,準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng),尤其是科技類作品競(jìng)賽,選題難度較高不僅需要有科技延續(xù)性,也需要長(zhǎng)達(dá)一年甚至兩年的準(zhǔn)備周期,這對(duì)本科學(xué)生來講,是意志力的鍛煉和選題方向精準(zhǔn)性的提升。
由指導(dǎo)老師或團(tuán)隊(duì)核心人員(一般為團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人)確定研究議題或研究方向,進(jìn)行前期調(diào)研、應(yīng)用分析、可行性分析;依據(jù)學(xué)生情況,組建相應(yīng)科技競(jìng)賽團(tuán)隊(duì),通過定期討論,把握科技進(jìn)度,時(shí)刻關(guān)注團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和積極性。
以飛行器設(shè)計(jì)方向?yàn)槔?,團(tuán)隊(duì)起始階段組建成功后,形成三支科技競(jìng)賽團(tuán)隊(duì),也確定了明確的研究方向。
方向一,鑒于近年來洪災(zāi)情況的大規(guī)模發(fā)生,經(jīng)過詳細(xì)調(diào)研和論證,于2016年5月初步定位水上無人機(jī)方向,以航空工程學(xué)院大二本科生為主體,組建核心團(tuán)隊(duì)成員:任浩然、郭樂、石金祥,三人均具有較為豐富的航模設(shè)計(jì)和制作經(jīng)驗(yàn),成員關(guān)系穩(wěn)定,團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)濃厚。
方向二,區(qū)別于傳統(tǒng)多旋翼和直升機(jī)工作原理,借鑒固定翼推力原理,擬設(shè)計(jì)一種螺旋槳直驅(qū)型單旋翼無人飛行器。以飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)大二學(xué)生吳登宇、游澤宇、馮超超、張沛然等四名本科學(xué)生為主體,團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人吳登宇具有優(yōu)秀的航模飛行經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)制作水平,成員具有長(zhǎng)期合作潛質(zhì)。
方向三,當(dāng)前以多無人機(jī)集群形式出現(xiàn)的蜂群作戰(zhàn)方式愈顯重要,區(qū)別于傳統(tǒng)蜂群無人機(jī)形式單一,以異類無人機(jī)為研究對(duì)象,重在實(shí)現(xiàn)其分布式協(xié)同控制系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)依托游澤宇、馮超超、李俊林、王基純等大一、大二本科生,組建核心隊(duì)伍,分工明確,其中負(fù)責(zé)人游澤宇在控制技術(shù)設(shè)計(jì)和調(diào)試方面表現(xiàn)優(yōu)越。
大學(xué)生科技競(jìng)賽離不開依托實(shí)體,尤其是無人飛行器設(shè)計(jì)和制作方面,鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院航空工程學(xué)院已經(jīng)建立了較為完善的飛行器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,并在CADC和中航工業(yè)杯比賽中屢創(chuàng)記錄,為學(xué)校競(jìng)賽建設(shè)做出了較大貢獻(xiàn)。
飛行器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)是面向全校本科生設(shè)立的開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,航模制作設(shè)備齊全,結(jié)合《航模制作與實(shí)踐》課程的建設(shè),目的在于提升學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力,將課堂專業(yè)知識(shí)內(nèi)容與實(shí)際工程設(shè)計(jì)制作相結(jié)合,進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解,為學(xué)生搭建一個(gè)實(shí)現(xiàn)理想、提高創(chuàng)新意識(shí)的科技平臺(tái),是科技競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)的主要制作場(chǎng)所。
實(shí)驗(yàn)室將所有參與的本科學(xué)生科學(xué)的劃分為飛行器設(shè)計(jì)、飛行器控制、飛行器制作工藝等三個(gè)部門,但不全限于以上三部門,科研方向以科技團(tuán)隊(duì)研究?jī)?nèi)容為主,各團(tuán)隊(duì)間形成有效合作體系,以飛行器創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為同一團(tuán)隊(duì),形成高效管理方式。
水上無人機(jī)科技團(tuán)隊(duì)的發(fā)展和競(jìng)賽過程可以分為三個(gè)階段:首先,模型初步建立和試飛,參加CADC比賽;然后,完善水上無人機(jī),細(xì)化實(shí)際應(yīng)用方向,參加“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽;最后,聚焦實(shí)際應(yīng)用,提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,參加中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。
明確團(tuán)隊(duì)研究目標(biāo)后,經(jīng)過多次技術(shù)溝通,確定飛行器布局采用連翼式布局結(jié)合為核心、以常規(guī)式布局為補(bǔ)充的研究思路,經(jīng)過模型驗(yàn)證、模型制作、陸基試飛、水上試飛等過程,創(chuàng)新性攻克了水上無人機(jī)的起降、設(shè)計(jì)、制作等技術(shù)難點(diǎn)。圖1為水上無人機(jī)項(xiàng)目基本情況。
圖1 水上無人機(jī)靜態(tài)模型和水陸起降狀態(tài)
陸上水上試飛成功后,該項(xiàng)目參加了2016年CADC飛行器挑戰(zhàn)賽科研類比賽,獲得該項(xiàng)賽事全國一等獎(jiǎng),取得了該項(xiàng)賽事學(xué)校最好成績(jī),鍛煉了學(xué)生科技競(jìng)賽的參與和表達(dá)能力,科研協(xié)作和報(bào)告能力。
在CADC的基礎(chǔ)上,經(jīng)過平臺(tái)應(yīng)用的深入研究和發(fā)展,設(shè)計(jì)和發(fā)展其應(yīng)用技術(shù),面向污染水源水質(zhì)的快速檢測(cè)技術(shù),圖2為該飛行器平臺(tái)擬設(shè)計(jì)和裝備的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖。
圖2 水質(zhì)采樣系統(tǒng)
至此,該項(xiàng)目完成了飛行平臺(tái)建設(shè)、應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)等基本功能,為提升科研技術(shù)水平,同時(shí)對(duì)飛行器進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬,同時(shí)數(shù)值模擬了升力系數(shù)、阻力系數(shù)、力矩系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)曲線,也對(duì)升阻比特性進(jìn)行分析,使該項(xiàng)目更加趨向完善。其表面壓力云圖如圖3所示。
圖3 飛行器壓力云圖
項(xiàng)目在科研內(nèi)容和應(yīng)用方向定位完整后,開始參加2017年度“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽,經(jīng)過精心準(zhǔn)備與提煉,陸續(xù)獲得本屆學(xué)?!疤魬?zhàn)杯”特等獎(jiǎng)、河南省“挑戰(zhàn)杯”特等獎(jiǎng),并推薦進(jìn)入“挑戰(zhàn)杯”國賽名單。
同時(shí),河南省“挑戰(zhàn)杯”賽事結(jié)束后,正值第三屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,在學(xué)校主辦方的幫助下,適應(yīng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽流程和內(nèi)容,優(yōu)化團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu),引入在比賽中有豐富路演經(jīng)驗(yàn)的工商管理學(xué)院的王曉玉同學(xué),項(xiàng)目不僅體現(xiàn)科技內(nèi)容,同時(shí),更注重提煉創(chuàng)業(yè)相關(guān)知識(shí),如公司組建、股份劃分、融資計(jì)劃、發(fā)展規(guī)劃等實(shí)際創(chuàng)業(yè)內(nèi)容,使學(xué)生拓展了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí),不僅局限于科研內(nèi)容體現(xiàn)。在團(tuán)隊(duì)合作努力下,一舉取得河南省“一等獎(jiǎng)”、國賽“銅獎(jiǎng)”獎(jiǎng)項(xiàng),取得鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院零突破。同時(shí),“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國賽“銅獎(jiǎng)”成績(jī)公布后,該項(xiàng)目也進(jìn)入“挑戰(zhàn)杯”國賽決賽現(xiàn)場(chǎng),獲得2017年度“挑戰(zhàn)杯”國賽“三等獎(jiǎng)”。
與水上無人機(jī)團(tuán)隊(duì)組建邏輯基本一致,該科研技術(shù)團(tuán)隊(duì),以單旋翼為核心,先后實(shí)現(xiàn)并攻克了單旋翼升力產(chǎn)生技術(shù)、單旋翼控制技術(shù)、單旋翼穩(wěn)定性擬制技術(shù)等關(guān)鍵問題,并發(fā)展出多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的飛行模型。與傳統(tǒng)依靠多旋翼或直升機(jī)類型不同的是,該設(shè)計(jì)方案以螺旋槳為動(dòng)力,安裝于主旋翼前緣或后緣,或以螺旋槳直接驅(qū)動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn),形成旋轉(zhuǎn)動(dòng)力,驅(qū)動(dòng)旋翼產(chǎn)生升力。圖4為單旋翼無人機(jī)的各階段航模制作圖。
圖4 單旋翼無人機(jī)
在初步實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性飛行后,該團(tuán)隊(duì)參加了2017年度“挑戰(zhàn)杯” 全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競(jìng)賽,先后獲得學(xué)?!岸泉?jiǎng)”、河南省“挑戰(zhàn)杯”“二等獎(jiǎng)”的好成績(jī)。目前,該團(tuán)隊(duì)科研內(nèi)容和技術(shù)正在進(jìn)一步完善改進(jìn)中,值得一提的是,該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人也是水上無人機(jī)所有型號(hào)的試飛員,以優(yōu)秀的試飛能力確保了項(xiàng)目的實(shí)施。
該研究團(tuán)隊(duì)以當(dāng)前無人機(jī)研究的熱門方向集群化或蜂群化為突破點(diǎn),著力于實(shí)現(xiàn)異類飛行器的集群飛行控制技術(shù),創(chuàng)新性的引入空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng),提升飛行器飛行穩(wěn)定性和航跡可靠性,采用“長(zhǎng)機(jī)—僚機(jī)”結(jié)合方式,成功實(shí)現(xiàn)了異類無人機(jī)的協(xié)同控制方案。異類無人機(jī)協(xié)同控制載體如圖5所示。
圖5 異類無人機(jī)協(xié)同控制載體
通過不同布局無人飛行器編隊(duì)飛行,成功實(shí)現(xiàn)了異類無人機(jī)協(xié)同控制,與單旋翼無人機(jī)項(xiàng)目類似,參加了2017年度“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽,在比賽中,表現(xiàn)突出,概念新穎,連續(xù)獲得了學(xué)?!岸泉?jiǎng)”、河南省“挑戰(zhàn)杯”科技競(jìng)賽“二等獎(jiǎng)”。在學(xué)校開辟了蜂群無人機(jī)控制策略參加該項(xiàng)賽事的先例。
通過三個(gè)科研方向、多個(gè)賽事的組織和參加,積累了一定的競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行初步總結(jié)如下:
1)科研方向要有前瞻性。充分體現(xiàn)學(xué)術(shù)或工程實(shí)踐創(chuàng)新,創(chuàng)新的概念才會(huì)有創(chuàng)新的成果,對(duì)團(tuán)隊(duì)來說,才會(huì)有創(chuàng)新的動(dòng)力和付出。
2)團(tuán)隊(duì)核心成員的穩(wěn)固性。本科生教育除去基礎(chǔ)課、專業(yè)課、學(xué)分內(nèi)的實(shí)踐的實(shí)施和教學(xué),真正用來從事科學(xué)研究的時(shí)間和經(jīng)歷并不充分,在有限的時(shí)間和有限的人員里需要充分考慮人員流動(dòng)性、興趣變化性等問題,做到防患未然。
3)不忘初心,堅(jiān)持如一。在科研方向和內(nèi)容進(jìn)行充分論證后,團(tuán)隊(duì)成員要有合作精神、犧牲精神,堅(jiān)持方向不變,持續(xù)科研改進(jìn),終能實(shí)現(xiàn)科研目標(biāo)。
4)靈活變通,融合發(fā)展。關(guān)注各種可能參與的學(xué)科競(jìng)賽,不斷提升學(xué)生科研總結(jié)能力、科研創(chuàng)新能力,能適應(yīng)于本學(xué)科相關(guān)的更多賽事,從而提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
以大學(xué)生科技競(jìng)賽為出發(fā)點(diǎn),以“互聯(lián)網(wǎng)+”為背景,結(jié)合學(xué)科建設(shè)、學(xué)科方向,探討大學(xué)生科技競(jìng)賽的若干關(guān)鍵策略,從團(tuán)隊(duì)建設(shè)、團(tuán)隊(duì)目標(biāo)形成、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室支撐、科研項(xiàng)目融合發(fā)展等方面出發(fā),進(jìn)行詳細(xì)分析,并結(jié)合三個(gè)無人飛行器設(shè)計(jì)科技競(jìng)賽案例,進(jìn)行深入探析,并對(duì)參賽經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。
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[5] 劉秀峰.互聯(lián)網(wǎng)+視域下高校思想政治教育模式的創(chuàng)新[J]. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,(2):49-55.
[6] 蘇政權(quán),毋福海. 基于“挑戰(zhàn)杯”平臺(tái)的大學(xué)生創(chuàng)新、實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的研究[J]. 廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào),2006,(8):401-402.