羅 樂, 孫 偉, 仇冀宏, 張 霆, 李建設

(合肥工業(yè)大學 電子科學與應用物理學院， 安徽 合肥 230009)

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以MCU模型車競賽促進卓越工程師教育培養(yǎng)的探索

羅 樂, 孫 偉, 仇冀宏, 張 霆, 李建設

(合肥工業(yè)大學 電子科學與應用物理學院， 安徽 合肥 230009)

闡述了卓越工程師教育培養(yǎng)的標準和方法。從卓越工程師教育培養(yǎng)的標準和方法出發(fā)論述了組織學生開展MCU模型車的研制與競賽活動對卓越工程師教育培養(yǎng)的促進作用與積極意義，總結了以“嵌入式系統(tǒng)應用”創(chuàng)新基地為平臺組織學生開展MCU模型車的研制與競賽活動的成功經驗，實踐證明，組織學生開展MCU模型車的研制與競賽活動對于卓越工程師的教育培養(yǎng)具有很好的促進作用。

卓越工程師； MCU模型車； 創(chuàng)新能力； 標準與方法； 競賽活動

2010年6月，教育部在天津大學召開了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動大會，開始實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”,以加快培養(yǎng)創(chuàng)新能力強、具有現(xiàn)代工程意識與工程精神、適應現(xiàn)代經濟社會發(fā)展需要的工程技術人才，為建設創(chuàng)新型國家奠定堅實的人才基礎。 “卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施標志著高等教育領域中以學生科技創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)為中心的教育改革的開始[1-2]。為了貫徹落實“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，許多高校采取了一系列改革措施，開展了形式多樣的大學生課外科技創(chuàng)新實踐活動，舉辦了各種大學生科技創(chuàng)新實踐競賽活動，實踐結果表明這些改革措施能夠有效地培養(yǎng)學生的工程意識、工程精神和科技創(chuàng)新實踐能力[3-5]。在這種形勢下，我們以“嵌入式系統(tǒng)應用”校內大學生創(chuàng)新基地為平臺，組織學生開展了MCU模型車的研制與競賽活動，以MCU模型車的研制與競賽活動促進卓越工程師的教育培養(yǎng)。

1 卓越工程師教育培養(yǎng)的標準與方法

卓越工程師的教育培養(yǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程，要確保卓越工程師教育培養(yǎng)的質量，首先必須有明確的培養(yǎng)標準，其次必須有一套行之有效的培養(yǎng)方法。從歐美等先進國家工程師教育培養(yǎng)的成功經驗來看：美國工程教育學會(American Society for Engineering Education，ASEE)認為工程是應用科學和數(shù)學原理、經驗、判斷以及常識去造福人類的藝術。美國國家科學基金會(The National Science Foundation，NSF)認為工程師是應用科學知識來設計、開發(fā)新的工具和系統(tǒng)來解決人類社會所面臨的問題的工程技術人才[6]。工程師和科學家是有一定差別的，科學家的創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)未知世界，而工程師的創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在應用已有的科學技術知識解決工程技術領域中的問題和研發(fā)新技術與新產品。美國工程與技術認證委員會(The Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET)對工程師的教育培養(yǎng)質量提出過11條評估標準；歐洲工程師協(xié)會聯(lián)盟(FEANI)也對工程師的教育培養(yǎng)質量提出過12條標準[7-8]。

這些標準雖然在文字敘述上有些差異，但其本質是相同的，其核心的標準就是掌握現(xiàn)代科學技術知識、技術標準和政策法規(guī)；具有現(xiàn)代工程意識和工程精神；具有分析問題解決問題和處理危機的能力、具有開發(fā)設計和工程管理的能力、具有國際交流和繼續(xù)學習的能力。目前世界各國在工程師的教育培養(yǎng)方法上也在不斷改革，逐步加強實踐環(huán)節(jié)，突出創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

在培養(yǎng)模式上提出了CDIO模式，即：構思(conceive)、設計(design)、實施(implement)和運行(operate)4個環(huán)節(jié)的有機結合[9-10]。它充分利用高等學校學科齊全、資源豐富的條件，以真實的工程研究項目為平臺，使學生在構思、設計、實施和運行的工程實踐全過程中不斷地學習理論知識、培養(yǎng)工程意識和工程精神、積累工程經驗，提高創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和管理能力[11-12]。從歐美等發(fā)達國家工程師教育培養(yǎng)的標準與CDIO培養(yǎng)模式來看，組織學生開展MCU模型車的研制與競賽活動是培養(yǎng)卓越工程師的有效方法之一。

2 以MCU模型車競賽促進卓越工程師的教育培養(yǎng)

MCU模型車的研制與競賽活動是“全國大學生IT&AT技能大賽”的系列賽事之一。參賽學生必須采用統(tǒng)一的MCU芯片作為核心部件進行控制電路的設計和軟件編程，根據(jù)賽車的各種零部件進行整車的結構設計、組裝和調試，研制出能夠自動在灰白相間的賽道上快速運行的智能車。最后在比賽組織者提供的復雜賽道上自動完成曲線、過彎、并線、上下坡等一系列動作，并按照跑完全程所用時間的長短來決定比賽的勝負。

MCU模型車競賽是以MCU模型車為平臺的多學科知識與技能綜合交叉的科技創(chuàng)新實踐競賽活動，主要考察參賽者嵌入式編程技術的應用水平和模型車設計制作的動手能力。由于MCU模型車研制工作涉及自動控制、模式識別、傳感器技術、電子科學與機械制造等多學科知識，因此有助于學生獲取綜合知識，改善知識結構。由于參賽學生必須組成一個團隊并根據(jù)競賽組織者提供的統(tǒng)一的MCU芯片完成從模型車的構思與設計到實際制作、調試和現(xiàn)場比賽的全部環(huán)節(jié)，因此可以使學生親身經歷一個MCU模型車的研究開發(fā)項目從構思、設計、實施和運行的全部過程。有助于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；有助于培養(yǎng)學生的工程意識與工程精神；有助于培養(yǎng)學生的團隊精神與組織協(xié)調能力。由于競賽的過程也是參賽學生相互交流與相互學習的過程，因此有助于培養(yǎng)學生的交流能力。由于競賽融知識性、趣味性于一體，因此可以充分調動學生學習的積極性與主動性，對于卓越工程師的教育培養(yǎng)具有積極意義。

從2011年開始，我們以“嵌入式系統(tǒng)應用”校內大學生創(chuàng)新基地為平臺組織學生開展MCU模型車的研制與競賽活動。

首先，組織學生利用校園網和QQ群等向同學們宣傳介紹MCU模型車的相關知識與MCU模型車的競賽活動，通過宣傳全校有300多名學生報名參加MCU模型車的研制與競賽活動。

其次，組織學生利用課余時間開展各種講座與交流會，交流嵌入式系統(tǒng)、電子電路、傳感器技術等相關的專業(yè)知識。經過一段時間的培訓后，通過考試從中選拔出30名學生組建10支MCU車模隊進入“嵌入式系統(tǒng)應用”創(chuàng)新基地系統(tǒng)開展MCU模型車的學習與研制工作。創(chuàng)新基地為每個MCU模型車隊提供統(tǒng)一的MCU芯片和所需的儀器設備、加工工具等，并提供經費支持。要求每個車隊用統(tǒng)一的MCU芯片作為核心部件進行控制電路的設計和軟件編程，各自相對獨立地選用各種零部件進行MCU模型車的結構設計、制作、組裝和調試。

最后，通過開展MCU模型車競賽選拔出6名優(yōu)秀隊員組成合肥工業(yè)大學瑞鷹和瑞影2個MCU模型車隊參加教育部主辦的全國大學生MCU模型車大賽。

通過開展MCU模型車的研制與競賽活動使300多名學生在課余時間學習了嵌入式系統(tǒng)、光電傳感器技術和電子電路的專業(yè)知識。使30名學生親身經歷了一個MCU模型車研制項目從構思與設計到實際制作、調試和現(xiàn)場比賽的全部環(huán)節(jié)，培養(yǎng)了他們理論聯(lián)系實際、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)了他們的工程意識與工程精神；培養(yǎng)了他們的團隊精神與組織協(xié)調能力；也培養(yǎng)了他們相互交流與溝通的能力。通過參加MCU模型車的研制與競賽活動，一些學生取得了創(chuàng)新性的研究成果，學生孫佳晶和徐劼把她們在MCU模型車研制工作中取得的研究成果撰寫成論文“基于雙線性變換法的智能車數(shù)字控制器設計”發(fā)表在中文核心期刊《電子科技》2014年第一期上。通過參加MCU模型車的研制與競賽活動，還使許多學生成為大學生課外科技創(chuàng)新實踐活動和各種大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽的骨干和積極的參與者，有2名學生在全國性大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽中獲得一等獎和三等獎，有20多名學生在多種省級大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽中獲得二等獎以上的獎勵。

References)

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[3] 宋之帥，趙金華.探索大學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效途徑[J].合肥工業(yè)大學學報,2010, 24(5)：142-145.

[4] 李國鋒，張世英，李彬.論基于學科競賽的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式[J].實驗技術與管理，2013，30(3):24-26.

[5] 程光旭.努力實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式改革的新突破[J].中國高等教育,2009(1):24-27.

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Exploration on educational cultivation of outstanding engineers based on promotion with competition of MCU model car

Luo Le, Sun Wei, Qiu Jihong, Zhang Ting, Li Jianshe

( Electronics and Applied Physics School, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

The criterion and method of educational cultivation of outstanding engineer are introduced firstly. The reason and significance that competition and research of MCU model car can promote outstanding engineer education are analyzed according to the criterion and method of educational cultivation of outstanding engineers. The successful experience is summarized that students are guided to study MCU model car and to hold competition on innovation base of embedded system application. The practice result proves that it could promote outstanding engineer education effectively to guide the students to study MCU model car and to hold competition.

outstanding engineer; MCU model car; innovation ability; criterion and method; competition

2014- 06- 05 修改日期：2014- 08- 06

安徽省重大教學改革研究項目(2013zdjy018);合肥工業(yè)大學“創(chuàng)新基地建設計劃”項目

羅樂(1963—)，男，安徽淮南，博士，副教授，主要從事實驗教學與改革研究.

E-mail：luolehfut@sina.com

G642.0

B

1002-4956(2015)2- 0029- 03