以學(xué)科競賽培養(yǎng)工科類學(xué)生創(chuàng)新能力的研究與實踐

吳全玉，李鑫雅，潘玲佼，陶為戈，宋偉，劉曉杰

(江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院，江蘇 常州 213001)

0 引言

創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力。當(dāng)前，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是高校人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)，創(chuàng)新教育是高校教育教學(xué)的重要部分。李國鋒等[1]認(rèn)為學(xué)科競賽是推動大學(xué)生積極參加實踐活動的一種科技載體。我們認(rèn)為，學(xué)科競賽也是培養(yǎng)創(chuàng)新人才，促進(jìn)高校教育改革的重要途徑，更是考察學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識解決實踐問題的有效方式。通過各類競賽活動的開展，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)工科類知識的積極性，促進(jìn)優(yōu)良學(xué)風(fēng)的形成。

1 當(dāng)前社會對工科類學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的要求

通過走訪調(diào)查和日常的教學(xué)活動，發(fā)現(xiàn)高校工科類學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)方面主要存在以下問題[2-3]：首先，任課教師上課獨立性強(qiáng)，在教學(xué)內(nèi)容上過于重視理論知識的講解，在各高校壓縮課時的情況下，不得不敷衍應(yīng)付實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)；其次，學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度懶散，缺乏獨立思考和獨創(chuàng)性；最后，目前的實驗和實踐教學(xué)設(shè)備中實驗箱過多，學(xué)生只需要簡單地接線，下載早已準(zhǔn)備好的程序，看一下實驗現(xiàn)象，流程化完成實驗報告，甚至有時候“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電路技術(shù)”實驗做完，個別學(xué)生還不知道用芯片時需要給它先供電和接地。

針對現(xiàn)狀，2018年6月21日，教育部在成都召開了新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議，陳寶生部長指出，高教大計、本科為本，本科不牢、地動山搖[4]。同時全國各個高校也在不斷地進(jìn)行各種理論和實踐教學(xué)的探索與改革，其目的就是要提高學(xué)生動手能力、解決復(fù)雜工程問題能力、多門類專業(yè)知識交叉融合能力、團(tuán)隊合作能力以及核心的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)習(xí)實踐能力[5-6]。另外，高校教師在指導(dǎo)學(xué)生參與各種工科類競賽的過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)科競賽項目非常有助于培養(yǎng)工科類學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)實踐能力[7]。

2 以學(xué)科競賽為契機(jī)，構(gòu)建創(chuàng)新型的工科類人才培養(yǎng)模式

2.1 構(gòu)建新型的競賽管理體制

高等學(xué)校根據(jù)學(xué)校自身情況構(gòu)建合適的學(xué)科競賽管理體制和激勵措施，有利于調(diào)動指導(dǎo)教師和參賽學(xué)生的積極性，持續(xù)保證學(xué)科競賽對人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的大好局面。本文僅以江蘇理工學(xué)院為例，具體介紹構(gòu)建的學(xué)科競賽管理體制，如圖1所示。

圖1 學(xué)科競賽的管理體制

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心是整個學(xué)科競賽的橋梁，負(fù)責(zé)整個學(xué)科競賽的場地管理、設(shè)備維護(hù)和經(jīng)費分配等日常事務(wù)。二級學(xué)院負(fù)責(zé)委派指導(dǎo)教師，并對指導(dǎo)教師進(jìn)行考核管理，具體包括教師的科研工作量、獲獎獎勵標(biāo)準(zhǔn)、課時補(bǔ)貼系數(shù)以及與職稱評審掛鉤等。校教務(wù)處實踐科負(fù)責(zé)監(jiān)督大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心的運(yùn)行工作，每年根據(jù)中心申報參賽項目情況和經(jīng)費預(yù)算報告，參考去年取得的成績，劃撥當(dāng)年的參賽經(jīng)費。由于面向工科類的學(xué)科競賽種類繁多，近年來，學(xué)校根據(jù)參加的學(xué)科競賽情況，在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心管理平臺下專門組建了6個社團(tuán)俱樂部，分別是電子設(shè)計社團(tuán)、智能汽車俱樂部、機(jī)械材料設(shè)計社團(tuán)、數(shù)理信息技術(shù)俱樂部、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計社團(tuán)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社團(tuán)。通過參加科技創(chuàng)新社團(tuán)不僅激發(fā)了學(xué)生的自主性，而且激發(fā)了學(xué)生自我管理、創(chuàng)新研究的動力。另外，每個社團(tuán)除了有專門的學(xué)生管理團(tuán)隊外，還有專門的指導(dǎo)教師隊伍，同時設(shè)立指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)人輪換制度，從而使學(xué)校上下一心，人人都重視學(xué)科競賽，同心協(xié)力抓教學(xué)。

2.2 學(xué)科競賽的有效組織方式

組織指導(dǎo)學(xué)生參加各種競賽項目獲獎不是最終的目的，只是一種激勵手段，最終的目的是能夠吸引更多的學(xué)生參加，增加學(xué)生的受益面，培養(yǎng)他們對專業(yè)的熱愛和實踐創(chuàng)新能力。教師團(tuán)隊負(fù)責(zé)人和社團(tuán)組織負(fù)責(zé)人在整個競賽項目的組織過程中扮演著重要的角色，他們負(fù)責(zé)競賽項目的宣傳、新學(xué)員的招募、培訓(xùn)學(xué)習(xí)、指導(dǎo)參加競賽以及確定各級別賽事參賽人員等一系列競賽事項。例如，我校的招新工作就比較有特色，首先將各類學(xué)科競賽的重要性政策(獲獎可以抵扣學(xué)分、保送研究生資格和具體的物質(zhì)獎勵標(biāo)準(zhǔn))在新生中廣為宣傳，其次在每年的四五月份，舉辦一場全校性的科技文化節(jié)，讓各個社團(tuán)展示自己的競賽作品，吸引有興趣的學(xué)生加入。在對新學(xué)員的培訓(xùn)和鍛煉過程中，特別注重對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)和監(jiān)督，要求新老學(xué)員在沒有上課任務(wù)時，都能夠自覺堅持到大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室學(xué)習(xí)(采用簽到制，便于指導(dǎo)教師了解每位學(xué)生的狀況)。

在社團(tuán)組織強(qiáng)有力的監(jiān)督訓(xùn)練過程中，部分學(xué)生因為課程壓力、時間分配、興趣改變和個人能力等原因會主動放棄訓(xùn)練或逐漸跟不上訓(xùn)練節(jié)奏，最后剩下的都是能夠組隊比賽的干將，這樣可較好地培養(yǎng)學(xué)生的堅持力和自覺學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2.3 競賽后的資料積累和反饋機(jī)制

每次參加正規(guī)的學(xué)科競賽結(jié)束后，無論失敗還是成功，指導(dǎo)教師要求參賽隊員都要提交總結(jié)報告，對比賽過程進(jìn)行反思，總結(jié)比賽收獲并做成PPT,在整個大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心進(jìn)行匯報，分享參加比賽的經(jīng)驗。通過這種形式，不僅鍛煉了團(tuán)隊成員的口頭表達(dá)和回答問題能力，而且增加了社團(tuán)間的交流，實現(xiàn)了資源、人力和技術(shù)的共享。同時為了實現(xiàn)整個學(xué)科競賽資源的共享，指導(dǎo)教師將歷年較好的硬件作品保留展覽，軟件作品刻錄成光盤或者上傳管理平臺的服務(wù)器。另外，為了整個創(chuàng)新工作的繼續(xù)，部分指導(dǎo)教師還會指導(dǎo)學(xué)生完成論文的發(fā)表和專利的申請，作為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計選題或申請各類創(chuàng)新型的研究項目。

由此，我們構(gòu)建了圍繞學(xué)科競賽的人才培養(yǎng)模式，如圖2所示。

圖2 圍繞學(xué)科競賽的人才培養(yǎng)模式

3 學(xué)科競賽對工科類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用

3.1 加深對課堂理論知識的理解

課堂內(nèi)容畢竟是純理論知識，上課的時候?qū)W生可能是一知半解，學(xué)生參加學(xué)科競賽的過程，就是將學(xué)科基礎(chǔ)知識運(yùn)用到實踐的過程。學(xué)科競賽正是學(xué)生理解掌握學(xué)科知識的好途徑，在競賽準(zhǔn)備中肯定會遇到這樣那樣的困難，從發(fā)現(xiàn)問題到討論問題再到解決問題的過程中，學(xué)生會不斷地思考解決方案，這個過程會加深對問題的印象，更深層次地理解課堂內(nèi)容，同時思考的過程就是創(chuàng)新的過程，也就培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了他們的創(chuàng)新能力。

課堂時間畢竟是短暫的，參加學(xué)科競賽的課外訓(xùn)練是長期的，這也是把所學(xué)知識運(yùn)用到實際中的重要途徑。比如，參與競賽可接觸到更高級的芯片或者計算機(jī)語言，無論是硬件焊接調(diào)試或者軟件編程都已經(jīng)入門并且上手，等到正式開始學(xué)習(xí)與此相關(guān)的專業(yè)課程時，可以很快完成教學(xué)目標(biāo)要求的任務(wù)，同時還能夠幫助其他沒有參賽的同學(xué)完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，互幫互助提高學(xué)習(xí)成績。

3.2 增加大學(xué)生的創(chuàng)新技能

對工科類學(xué)生來說，學(xué)生需要具備較強(qiáng)的軟件和硬件能力?，F(xiàn)在很多競賽都是以團(tuán)隊的形式參賽的，每個學(xué)生的分工明確，共同協(xié)作，充分發(fā)揮集體力量。顯然每個個體都是不可以忽略的重要部分，量變決定質(zhì)變。這就比如公司的合伙人，在創(chuàng)業(yè)之初是非常辛苦的，需要大家的共同協(xié)作，更需要大家的創(chuàng)新和實干。學(xué)生在比賽中勇于嘗試，不斷激發(fā)興趣和潛能，增強(qiáng)了他們的創(chuàng)新技能。

由于學(xué)校要求學(xué)習(xí)的知識太過寬泛，導(dǎo)致很多學(xué)生不明白自己未來的就業(yè)方向。然而學(xué)科競賽具有某個領(lǐng)域的針對性，在一段時間內(nèi)能讓學(xué)生用心鉆研某一類問題，從而找到自己感興趣的內(nèi)容。例如，每年都會舉行的藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)大賽中的個人賽—軟件類，競賽內(nèi)容就是利用計算機(jī)語言進(jìn)行編程完成特定的任務(wù)，這就需要參賽者具備相應(yīng)的編程能力和一定的硬件基礎(chǔ)知識。通過參加這類學(xué)科競賽，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了自己的興趣點，更愿意去拓展學(xué)習(xí)，甚至?xí)偈箤W(xué)生畢業(yè)后選擇自主創(chuàng)業(yè)開發(fā)產(chǎn)品，申請專利之后成立自己的公司。

3.3 有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識

高校每年都在向社會貢獻(xiàn)創(chuàng)新型人才，學(xué)科競賽在創(chuàng)新方面發(fā)揮著極大的作用。參加學(xué)科競賽有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的興趣點。比如，有些學(xué)生希望自己能成為IT軟件行業(yè)里面的佼佼者，可是后來發(fā)現(xiàn)自己更喜歡從事后臺的硬件工作，學(xué)生只有通過多參加各級各類的學(xué)科競賽，才能發(fā)現(xiàn)自己的興趣所在。又如，2018年“恩智浦”杯智能汽車競賽中有一項創(chuàng)新的無線節(jié)能類競賽項目，組委會要求競賽車模不能用常規(guī)的電池供電，而是要通過電磁切割產(chǎn)生足以跑完賽道的電能。如果參賽隊員之前完全沒有接觸過電磁場的知識，他們就想不到去制作線圈，設(shè)計整流電路給超級電容存儲電量。這就需要學(xué)生去思考方法和創(chuàng)新，如何在短時間內(nèi)沖入需要的電能完成比賽項目。參加完比賽后，個別學(xué)生深深地被“節(jié)能”和“線圈”所吸引，并且希望將來考取研究生繼續(xù)研究，做出真正實用的產(chǎn)品運(yùn)用到我們的日常生活中去?？梢?，學(xué)科競賽使學(xué)生成為學(xué)習(xí)、實踐、設(shè)計和創(chuàng)新的主體,有效激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

4 結(jié)語

學(xué)科競賽是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效載體，是對傳統(tǒng)實踐教學(xué)的重要拓展，我?；趯W(xué)科競賽的創(chuàng)新型工科類人才培養(yǎng)模式取得了明顯的育人成效，學(xué)校在各類學(xué)科競賽中連續(xù)多年都獲得了優(yōu)秀的成績。以電氣信息工程學(xué)院為例，學(xué)生連續(xù)多年參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽已累計獲獎100多項，繼2016年取得優(yōu)異成績后，2017年再創(chuàng)佳績，榮獲全國二等獎1項，江蘇省一等獎6項和二等獎5項；學(xué)生參加全國大學(xué)生智能車競賽獲全國二等獎4項，華東賽區(qū)一等獎4項和二等獎1項；在藍(lán)橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽中獲全國一等獎5項，二等獎1項，江蘇省一等獎6項，二等獎30項，三等獎14項。另外，在電子設(shè)計競賽、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計大賽、機(jī)器人大賽和機(jī)械設(shè)計大賽中均有所斬獲。根據(jù)調(diào)查顯示，我校90%以上的工科學(xué)生認(rèn)可這種基于學(xué)科競賽的創(chuàng)新實踐培養(yǎng)模式，該模式得到了師生們普遍的認(rèn)可和歡迎。