江學煥, 梁玉紅, 黃海波, 陳宇峰, 王衛(wèi)華, 張金亮

(湖北汽車工業(yè)學院 電氣與信息工程學院, 湖北 十堰　442002)

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大學生工程實踐能力培養(yǎng)中學科競賽與教師科研結合的探索

江學煥, 梁玉紅, 黃海波, 陳宇峰, 王衛(wèi)華, 張金亮

(湖北汽車工業(yè)學院 電氣與信息工程學院, 湖北 十堰442002)

為了響應國家對工程實踐能力培養(yǎng)的要求,結合學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標開展了學科競賽與教師科研相結合的探索。通過對學生知識結構特點、專業(yè)特點、團隊協作、以賽促訓思路的分析,總結了隊伍建設、訓練計劃與課題制定方法,對指導教師和學生提出了基本要求和建議。實踐表明,通過該方法的嘗試,學生在動手能力、知識體系、團隊合作、良好品質、信息獲取能力、自學能力和分析解決工程實際問題的能力等各方面都有很大的提高,為培養(yǎng)綜合型應用人才做出了有益的探索。

工程實踐能力； 學科競賽； 教師科研； 質量工程

為了貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》,教育部提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃(卓越計劃)”,旨在培養(yǎng)具有較強工程實踐能力、創(chuàng)新能力的優(yōu)秀工程應用型人才[1]。隨后,國家又出臺了《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》,對卓越計劃各類工程型人才培養(yǎng)提出了基本要求,提供了制定行業(yè)標準和學校標準的宏觀指導性標準。對于本科工程型人才培養(yǎng),該標準強調了工程職業(yè)道德、服務意識、解決工程實際問題的能力、創(chuàng)新意識和能力、信息獲取和學習能力及組織管理、交流溝通和團隊合作的能力等各方面的標準,是一個全面的能力提升要求[2-4]。本文以電類專業(yè)為例,根據標準的引導,以學科競賽為依托,結合教師科研,對學生工程實踐能力的培養(yǎng)進行了相關的研究、探索和嘗試。

1　現有培養(yǎng)模式現狀及存在問題

許多高校在國家“十二五”質量工程實施過程中建設了大學生創(chuàng)新訓練中心[5],已經搭建自主學習、自由探索的實踐平臺,能夠促進大學生創(chuàng)新精神與實踐能力的系統培養(yǎng)與訓練,達到努力提高人才培養(yǎng)質量的基本目標[6],但是,目前這些訓練中心的學生培訓在系統性、綜合性和深入程度上還是缺乏系統探索。

1.1學生基礎訓練不夠系統

學生的基礎培養(yǎng)需要一個長效的培訓機制,比如開設相關基礎培養(yǎng)課程、創(chuàng)新能力素質教育課程、相關系統的專業(yè)遞進知識課程、跟蹤性的專題引導課程或者講座等，達到讓學生在系統、正確的引導下逐漸進步與提高,只有這樣才能提高創(chuàng)新人才的培養(yǎng)效率。

1.2創(chuàng)新平臺缺乏綜合性

創(chuàng)新平臺對進入訓練中心的學生進行了大量的基礎訓練,學生具備了基本的創(chuàng)新基礎。同時,不僅發(fā)揮了學生自組織和自管理的優(yōu)勢,還配備了管理人員和指導教師。但現有創(chuàng)新平臺大多都是從大一招學生,這一批里面同班的、同年級的、同專業(yè)的往往最愿意互相組隊,這樣就造成了幾個問題:

(1) 剛進入的時候都是低年級的,在專業(yè)知識和動手能力上面都很差,大部分時間在學習,不能深入做課題,同時,由于學長要完成自己的任務,也不能很好地手把手地帶；

(2) 由于這些學生專業(yè)都一樣,單純地做某個方面的事情還可以,當出現幾個學科交叉的綜合性項目時就無能為力了；

(3) 高年級隊員畢業(yè)以后,很多項目資料和經驗都沒有留下來,這樣不利于團隊的延續(xù)和培養(yǎng)。

1.3單純學科競賽訓練存在的問題

電子設計創(chuàng)新訓練中心主要是以電子設計競賽為中心制定訓練計劃,大部分時間學生都是以電子設計題目出現的各種軟硬件模塊來開展訓練。大一的學生剛開始上來就“啃”模電書太難,而且這些電路都是指標性的要求,無法讓學生提起興趣。長時間的這種訓練,讓很多學生感覺枯燥無味,慢慢就開始打退堂鼓,感覺自己很笨,很多指標調不出來,間接地造成了人員的流失。

枯燥的訓練方式對學生所學知識在應用背景方面的掌控不強,學生不是特別明確自己調的這些功能模塊到底在什么方面能用,到底有多大用處。同時,參加電子競賽的高校眾多,不乏那些“985工程”、“211工程”的學校,想在電子競賽中取得比較好的獎項很難，這就造成很多學生訓練了兩三年,雖然個人能力特別強,但什么獎項都沒有拿到。這種情況對于整個訓練中心的生存也是非常不利的。

同時,指導教師對學生的訓練投入了很多心血,但由于學生訓練只是圍繞了電子設計競賽做電子競賽的課題,那些課題與指導教師的研究內容一點關系都沒有,指導教師也會感覺很枯燥,對學生課題的指導缺乏深度,效果差。學生的競賽與教師科研方向不一致使指導競賽訓練成為了教師的一種負擔。

2　學科競賽與導師科研相結合方案

2.1對指導教師和學生的基本要求

在整個訓練與競賽過程中,指導教師是主導,學生是主體,團隊的管理是保障[7]。指導教師的責任意識和從嚴治教很重要,首先,指導教師自身要保證有充足的時間和精力投入到學生指導中；其次,對學生要嚴格要求,學生要能夠投入足夠的課余時間來保證訓練時間。同時,要注重學生在知識體系、團隊合作、分析解決工程實際問題、信息獲取和自我學習等方面的培養(yǎng),要求學生能積極自主獨立地完成安排的任務。

2.2以質量工程規(guī)范為指導制定學科競賽培養(yǎng)計劃

在制定培養(yǎng)計劃前,必須先分析清楚學生的特點和目前競賽的形勢,以質量工程規(guī)范為指導對癥下藥,制定合理的訓練計劃和參賽計劃[8-11]。

(1) 學生知識結構特點。我校電類專業(yè)學生在大一下學期學習C語言知識,大二上學期才開始學習電路的相關知識。結合這個特點,對剛進入訓練中心的學生要注重嵌入式編程能力、基本焊接技能、對電路的基本認識、儀器設備的使用、電路調試的基本方法、信息獲取和自主學習能力的培養(yǎng)。這些對以后的訓練特別重要。

(2) 專業(yè)特點。該訓練中心主要招募的是電類專業(yè)的學生,所以主要是電子信息、計算機和電氣自動化相關專業(yè)的學生。每個專業(yè)學生的特長是不一樣的,計算機專業(yè)的比較擅長操作系統、上位機軟件和嵌入式軟件的編程,而電子信息專業(yè)的比較擅長通信與信號處理、嵌入式編程和電路設計,電氣自動化專業(yè)的則對控制、電力電子等更擅長。這些特點對于開展綜合性的項目非常有利,基本上涵蓋了電類專業(yè)所有能涉及的知識范圍,對于開展后期的課題是一個鋪墊。

(3) 隊伍建設。學生流失、學生選拔淘汰是一個很普遍的問題，所以在學生的招募中要廣撒網,對于有特長的學生要重點培養(yǎng)，特別是專業(yè)扎實、有責任心、富有奉獻精神的學生要重點培養(yǎng)成為領軍人物。俗話說“兵熊熊一個,將熊熊一窩”,所以一定要培養(yǎng)領軍人物。好的領導者對于提高團隊訓練效果、減少學生流失等都具有重要作用。同時,隊伍建設必須要以混合組隊的梯隊形式來訓練,每年隊伍都會調整,隊伍會有磨合,這樣對隊員的團隊合作精神是一個很好的培養(yǎng)。同時,隨著訓練不斷的深入,隊員的知識體系在不斷地加強與完善,可以嘗試讓他們學習的技能更寬廣。比如,學習軟件的學生可以嘗試學習單片機、ARM、Android和FPGA編程等；學習硬件的學生在學好自己擅長的知識后,可以嘗試學習一些單片機、ARM和FPGA編程等知識,只要會用編程軟件、懂得簡單的編程流程和基本編程就行。

(4) 團隊協作。整個團隊是一個有機的整體,因為單獨的一個小組可能知識結構不夠完善,這個時候就要發(fā)揮團隊的優(yōu)勢,在需要什么樣的人才時,直接從團隊里面挑選適宜人選,直接組成需要的隊伍完成相關的任務。這種團隊協作對于一些短期的、難度較高的項目是非常有利的。這樣,團隊的成果可以最大化,對于團隊的成員也是一種鼓勵。

(5) 以賽促訓。根據以上各特點,結合目前電類的各類競賽,制定合理的以賽促訓流程，如圖1所示。其中,中國機器人大賽暨 RoboCup公開賽中的FIRA足球機器人比賽和機器人武術擂臺賽標準平臺項目,只要學生具備C語言的基礎,通過一定的知識補充和訓練即可參加比賽,這個比賽非常適合大一剛學過C語言的學生。每年學校都有大學生創(chuàng)新型項目和學生科研項目[12],這些項目可以是對后期其他競賽的一個預研究,這些題目的制定要特別注意其前瞻性,所以這個環(huán)節(jié)指導教師的作用非常重要。有了前期預研項目的支撐,后面開展課題只要選擇好不同的切入點就很容易開展起來了。在課題開展的同時,要注意讓學生將有創(chuàng)新的地方進行總結,申請專利和發(fā)表論文。當學生到大四畢業(yè)設計時,結合其曾經參加的課題再一次深入挖掘,可以達到更好的效果。

圖1　電類專業(yè)以賽促訓培養(yǎng)過程流程圖

2.3訓練計劃制定與課題選擇

(1) 注重基礎。良好的基礎是開展后期活動的基石,基礎培養(yǎng)主要包括學習方法的訓練、軟硬件基本素質的培養(yǎng)、儀器工具設備的基本使用、軟硬件調試的基本方法與策略、團隊協作意識與服務意識的培養(yǎng)、信息獲取和自主學習能力的培養(yǎng)等。通過這一系列的針對性培養(yǎng),后期基本上不用教師在一些小問題和隊伍紀律管理上花費太多心思。

(2) 選擇適宜的競賽以賽促訓。每個競賽側重的知識點和技能是不一樣的,對競賽的要求和難度也是不一樣的。學生具備一定的基礎后,就可以選擇由淺入深、專業(yè)知識要求從單一到綜合的競賽來制定訓練計劃。選擇好適宜的競賽后,圍繞這個競賽涉及到的知識點,結合隊員的自身能力和特長制定詳細的學習計劃,從入門到深入要分階段完成。從最開始的認知學習到入門學習,再到熟悉和有所創(chuàng)新是需要一個過程的,不能急于求成。同時,通過這種以賽促訓的方式,目的比較明確,競賽時間點清晰,在給定的時間要完成特定的任務,學生有學習壓力,投入程度比較高,訓練效果好?，F在,除了教育部組織的競賽,還有各種協會和各大公司組織的競賽，魚龍混雜。參賽是為了更好地促進訓練,不要什么競賽都弄,否則學生會疲憊不堪,忙于應付。所以,應該針對學生實際情況,選擇性參加適宜的競賽。

(3) 結合學校特色專業(yè)背景。在學生入門后,會面臨結合自己的專業(yè)來參加專業(yè)性的課題項目和選擇專業(yè)性的競賽。在制定這些課題題目的時候,一定要結合學校的特色背景。每個學校都有自己的優(yōu)勢學科和專業(yè)方向。這些特色專業(yè)起點高、硬件平臺先進,對課題接近“高、精、尖、?！碧峁┝撕芎玫臈l件。

(4) 課題與生產實際相結合。無論是什么課題,都要與生產實際相結合,即一定要有應用性，這樣學生才能明確地知道自己設計和參與的課題能解決什么問題,可以增強學生興趣,進一步提高訓練效果。

(5) 學生與導師通過課題緊密結合。學生如果能沿著導師的課題進行研究,就可以學習導師的成果,可以站得更高,看得更遠。同時,學生遇到的專業(yè)問題教師可能都遇到過,更有利于指導。在解決問題過程中,教師可以跟學生討論自己解決該問題的方法。

(6) 及時總結課題成果。學生創(chuàng)新活動的延續(xù),需要不斷地積累資料和成果,這樣才能形成一個良好的循環(huán)。一個課題做完后要鼓勵學生寫總結報告、歸整匯總資料,對于好的想法可以申請相關專利、寫論文,將一部分課題拿出來繼續(xù)挖掘作為參與該課題學生的畢業(yè)設計，可以很好地將學生競賽、學生畢業(yè)設計和教師科研連成一條線。

2.4取得成效

經過近3年的探索,團隊目前已經形成了比較穩(wěn)定的混合組隊結構,從大四到大一,到各個電類專業(yè)的學生都有。本團隊在各大賽事上榮獲了全國一等獎2項,全國二等獎5項,全國三等獎3項,省/賽區(qū)一、二等獎若干，其中,在大學生“挑戰(zhàn)杯”科技創(chuàng)新大賽中第一次代表我校闖入全國總決賽,在全國大學生電子設計競賽中代表我校取得歷史性突破,榮獲全國二等獎；在“英飛凌杯”大學生嵌入式設計大賽中榮獲湖北省特等獎。同時,取得省優(yōu)秀畢業(yè)設計4項,學生以第一作者發(fā)表論文一篇,團隊申請軟件著作權2項,實用新型2項。參與培養(yǎng)的學生在參加完競賽后,參加研究生考試,有2人考入“211工程”高校；就業(yè)的學生在找工作時都能很快獲得國內知名企業(yè)的職位。

3　結語

通過大學生創(chuàng)新活動來培養(yǎng)大學生工程實踐能力是一種很好的途徑,通過本文研究的方法可以提升訓練效果、增強學生興趣、提高教師參與程度。為了進一步地提高學生的綜合實力,本團隊正在進行更多的嘗試。團隊與管理學科的團隊正進行跨學科合作的探索,希望能夠擴大培養(yǎng)成果,為我國高等教育培養(yǎng)更多具有工程實踐能力的綜合型應用人才。

References)

[1] 中華人民共和國教育部.卓越工程師教育培養(yǎng)計劃[Z]. 2010.

[2] 中華人民共和國教育部, 中國工程院.卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準[Z]. 2013.

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[5] 席在芳.電氣信息類大學生創(chuàng)新訓練中心建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2015, 32(2):21-25.

[6] 朱正國,朱桃杏,王道遠.工科院校實施創(chuàng)新教育的幾點思考[J].教育探索,2014(1):22-23.

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Exploration of subject contest combined with teachers’ scientific research in college students’engineering practical ability training

Jiang Xuehuan, Liang Yuhong, Huang Haibo, Chen Yufeng, Wang Weihua, Zhang Jinliang

(School of Electrical & Information Engineering, Hubei University of Automotive Technology, Shiyan 442002, China)

According to the current engineering practical ability training of the national policy, combining the training objectives of students’ innovative ability, the subject contest combined with teachers’ scientific research is explored. This article analyzes the students’ knowledge structure, major characteristics, team cooperation, contest training ideas, then summarizes that the team construction, training plan and subject establishment method, the suggestions and basic requirements for guide teachers and students are put forward. The practice shows that the students’ practical ability, professional knowledge, team work, good quality, information collecting ability, self-learning ability and analysis ability of solving practical engineering problems and some other aspects have got very big enhancement, which provides a beneficial exploration to cultivate comprehensive application talents.

engineering practical ability; subject contest; teachers’ scientific research; quality engineering

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.04.050

2015- 09- 09修改日期：2015- 11- 05

湖北省高等學校省級教學研究項目(2014328)；湖北省教育科學“十二五”規(guī)劃2014年度重點課題(2014A031)

江學煥(1982—),男,湖北襄陽,碩士,實驗師,從事嵌入式與汽車電子研究.

E-mail：changyuan009@163.com

G642.0

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1002-4956(2016)4- 0182- 04