郭海如 萬興 崔雪梅 熊曾剛 甘家梁

摘 要： 為進(jìn)一步提高我院自動(dòng)化系學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，探討地方性應(yīng)用型本科學(xué)科競賽的特點(diǎn)、地方高校學(xué)科競賽存在的問題，本文以學(xué)科競賽為核心，探討學(xué)科競賽對教學(xué)改革的促進(jìn)作用。經(jīng)過教學(xué)改革實(shí)踐，我院自動(dòng)化系實(shí)踐教學(xué)取得很好的效果。

關(guān)鍵詞： 學(xué)科競賽 實(shí)踐創(chuàng)新 教學(xué)改革 自動(dòng)化專業(yè)

培養(yǎng)具有創(chuàng)新和實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才是地方應(yīng)用型高校的主旋律，學(xué)科競賽是高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要途徑[1-3]。國務(wù)院辦公廳在國辦〔2015〕36號(hào)文件中指出，學(xué)科競賽是提升大學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力重要的載體和平臺(tái)，為學(xué)生的就業(yè)提供重要的保障[4]。

目前，我國地方性本科院校在傳授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)方面已較為成熟，但是對于如何提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，各高等院校仍在不斷探索中[5]。

一、我院學(xué)科競賽的特點(diǎn)

我院自動(dòng)化系學(xué)科競賽從十年前起步，到現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟，各方面機(jī)制相對比較健全。我院自動(dòng)化系學(xué)科競賽在不同階段呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

1. 2009年—2011年，我院學(xué)科競賽處于起步階段，以智能車競賽為主，學(xué)生基本上沒有參加其他類競賽。智能車競賽涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、軟件編程等。其中軟件編程又包含底層驅(qū)動(dòng)編程及C語言編程能力，另外，還需要控制算法等。對學(xué)生綜合能力要求很高，所以，智能車競賽適合于團(tuán)隊(duì)賽。但團(tuán)隊(duì)賽也會(huì)帶來另一個(gè)問題，例如某些同學(xué)學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)成員參賽不夠積極，容易導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)成員之間任務(wù)失衡。因此，團(tuán)隊(duì)賽在一定程度上存在學(xué)生獲得了獎(jiǎng)項(xiàng)，但實(shí)際上沒有真正參與競賽的現(xiàn)象。

2.近三四年來，我院自動(dòng)化系增加了藍(lán)橋杯電子類競賽。因此，近幾年來我院以智能車競賽和藍(lán)橋杯電子類競賽為主，其他類競賽基本上沒有學(xué)生參與。藍(lán)橋杯電子類競賽是個(gè)人賽，只能靠同學(xué)們個(gè)人努力獲獎(jiǎng)。該競賽側(cè)重編程能力，主要是寫驅(qū)動(dòng)程序的能力和C語言邏輯編程的能力。該競賽杜絕了學(xué)生渾水摸魚的現(xiàn)象，只要學(xué)生獲獎(jiǎng)，就說明該學(xué)生具有一定的編程實(shí)踐能力。但該類競賽涉及面相對比較窄，盡管賽題來自于實(shí)際的工程實(shí)踐，但是，該競賽對學(xué)生其他方面能力鍛煉不夠，例如電路制板、上位機(jī)開發(fā)等方面幾乎是空白。這些技術(shù)在實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中必不可少。

3.其他類學(xué)科競賽：我院學(xué)生90%以上參加智能車和藍(lán)橋杯電子類競賽，每年有三十以上人次參加，基本上把相對優(yōu)秀的同學(xué)都吸收到了這兩種學(xué)科競賽，導(dǎo)致其他競賽幾乎沒有同學(xué)參加。但其他種類競賽，例如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、“互聯(lián)網(wǎng)+”和挑戰(zhàn)杯等競賽，對學(xué)生技術(shù)方面沒有任何限制要求，容易自由發(fā)揮，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好等進(jìn)行拓展創(chuàng)新。這類競賽對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)有很大的幫助，但這方面競賽我院學(xué)生很少參與，因此，該類競賽是后期有待加強(qiáng)的重點(diǎn)。

二、學(xué)科競賽存在的問題

我院自動(dòng)化系學(xué)科競賽從最初的規(guī)模不大，參賽獲獎(jiǎng)數(shù)量很少，到目前每年三四十人次參賽，獲獎(jiǎng)率和獲獎(jiǎng)層次逐步提升。在學(xué)科競賽組織過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，解決存在的問題。經(jīng)過多年組織競賽經(jīng)驗(yàn)，主要存在問題如下：

1.領(lǐng)導(dǎo)重視，經(jīng)費(fèi)管理。學(xué)科競賽需要指導(dǎo)教師投入大量的時(shí)間和精力，電子類競賽涉及硬件平臺(tái)的購買及改進(jìn)，各種耗材的購買等。若經(jīng)費(fèi)得不到保證，競賽的組織工作幾乎很難推進(jìn)。經(jīng)費(fèi)管理方面應(yīng)該規(guī)范，我們院在智能車和藍(lán)橋杯競賽方面管理很規(guī)范，學(xué)生參賽的規(guī)模也很大，基本上已經(jīng)很成熟。但“互聯(lián)網(wǎng)+”、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和挑戰(zhàn)杯競賽經(jīng)費(fèi)管理還不到位，該類競賽必須等學(xué)校教務(wù)處立項(xiàng)成功之后，才會(huì)有經(jīng)費(fèi)支持，而且必須等該課題結(jié)題之后學(xué)生才可以報(bào)賬。課題結(jié)題之后，雖然經(jīng)費(fèi)都已經(jīng)以文件的形式發(fā)到各院系，但真正具體報(bào)賬的時(shí)候，經(jīng)費(fèi)卻很難報(bào)出來。針對這種項(xiàng)目式競賽，建議提前下?lián)懿糠纸?jīng)費(fèi)，能夠維持購買相關(guān)耗材，讓學(xué)生邊做邊用，結(jié)題時(shí)再根據(jù)做的情況給予獎(jiǎng)勵(lì)。

學(xué)生使用經(jīng)費(fèi)管理方面需要規(guī)范，同樣，對于指導(dǎo)教師也需要規(guī)范管理。地方性高校存在大量指導(dǎo)教師雖然掛名但實(shí)際沒有指導(dǎo)競賽的現(xiàn)象。管理者應(yīng)該制定相關(guān)穩(wěn)定的激勵(lì)政策。

2.加強(qiáng)教師技術(shù)培訓(xùn)。盡管我們院近幾年每年有三四十個(gè)學(xué)生獲得省三等獎(jiǎng)以上學(xué)科競賽獎(jiǎng)項(xiàng)，但實(shí)質(zhì)上只有兩三位指導(dǎo)教師在真正指導(dǎo)學(xué)生競賽。這個(gè)跟地方性高校大環(huán)境相關(guān)，例如，教師課程多，面臨科研壓力大。抽不出時(shí)間做技術(shù)實(shí)踐，更沒有時(shí)間指導(dǎo)學(xué)生。關(guān)于教師技術(shù)方面，地方性應(yīng)用型高校應(yīng)該轉(zhuǎn)變辦學(xué)思路：應(yīng)該重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用實(shí)踐，調(diào)整相關(guān)晉升政策。地方性本科院校的學(xué)生入校分?jǐn)?shù)低，近幾年我們院學(xué)生高考分?jǐn)?shù)大概在460分左右，大部分學(xué)生畢業(yè)之后面臨很大的就業(yè)壓力。高校應(yīng)該教學(xué)生一技之長，制定相關(guān)政策，讓更多的教師投入到實(shí)用技術(shù)的學(xué)習(xí)中，讓每個(gè)教師都能夠扎扎實(shí)實(shí)地帶學(xué)生做點(diǎn)技術(shù)，把學(xué)生的受益面盡量展開。在學(xué)籍管理上，應(yīng)要求學(xué)生畢業(yè)之前獲得專業(yè)學(xué)科競賽獎(jiǎng)項(xiàng)。

3.實(shí)驗(yàn)室管理。課外創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為學(xué)科競賽提供重要保障，是師生交流的空間。沒有一定的實(shí)驗(yàn)空間，學(xué)科競賽將很難開展。實(shí)驗(yàn)室需要配備專門實(shí)驗(yàn)員，相關(guān)設(shè)備管理，實(shí)驗(yàn)室大門的開關(guān)情況等問題都應(yīng)該得到很好的協(xié)調(diào)。對實(shí)驗(yàn)室的管理，既要做到設(shè)備安全，又要兼顧開放時(shí)間的自由。我們院從沒有開放實(shí)驗(yàn)室，到現(xiàn)在智能車和藍(lán)橋杯競賽兩個(gè)專用開放實(shí)驗(yàn)室，中間經(jīng)過了曲折的過程，目前在實(shí)驗(yàn)室這方面基本成熟穩(wěn)定，給學(xué)科競賽提供了可靠的保障。但我院實(shí)驗(yàn)室管理主要存在人員不足情況，自動(dòng)化和軌道交通專業(yè)只配了一個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)員，而且實(shí)驗(yàn)員還承擔(dān)智能車競賽。實(shí)驗(yàn)人員不足，容易導(dǎo)致專業(yè)課實(shí)驗(yàn)設(shè)備故障無法維護(hù)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)課效率低下，競賽經(jīng)費(fèi)報(bào)賬煩瑣等一系列問題。

三、學(xué)科競賽對教學(xué)改革的促進(jìn)作用

經(jīng)過多年學(xué)科競賽指導(dǎo)，在教學(xué)過程中，以競賽的需求作為驅(qū)動(dòng)，對課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)不斷地改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下方面：

首先，教學(xué)內(nèi)容精心挑選。自動(dòng)化學(xué)科競賽中用得最多的是微處理器，主要包含單片機(jī)原理及應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)，這兩門課理論抽象，實(shí)踐要求高，企業(yè)應(yīng)用非常廣泛。我們挑選入門最容易的51系列單片機(jī)作為教材。授課時(shí)，盡量簡化理論，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)均列舉日常生活中的具體實(shí)例，讓學(xué)生聽得懂、學(xué)得會(huì)。嵌入式系統(tǒng)選擇全國各企業(yè)應(yīng)用最廣的芯片STM32作為授課對象，讓學(xué)生學(xué)完了該課程，方便找工作。打破以前嵌入式系統(tǒng)泛泛講理論的陋習(xí)，使學(xué)生動(dòng)手能力得到極大提高。

在教學(xué)過程中，每年更新課件，精簡授課內(nèi)容，精心選擇課程設(shè)計(jì)題目。從最初課程設(shè)計(jì)的焊電路板到近期課程設(shè)計(jì)程序的編寫等，都經(jīng)過了幾次修改。

其次，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)。前期單片機(jī)教學(xué)主要講理論，做實(shí)驗(yàn)用的是實(shí)驗(yàn)箱，由于實(shí)驗(yàn)箱是從公司購買，教材是其他高校老師編寫，存在教材內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一定程度的脫節(jié)現(xiàn)象。經(jīng)過兩三年的改革，首先做到讓實(shí)驗(yàn)課跟理論課統(tǒng)一。即課堂講授的具體例題，必須在實(shí)驗(yàn)課上做出來，在課堂上以仿真的形式講授，講完之后，老師在課堂上用實(shí)物演示。然后讓學(xué)生下來看例題，再寫預(yù)習(xí)報(bào)告，上機(jī)實(shí)踐。接下來，做綜合性更強(qiáng)的課程設(shè)計(jì)，最后，做學(xué)科競賽的真題。經(jīng)過這種改革之后，學(xué)生學(xué)習(xí)效果得到強(qiáng)化。以前學(xué)完一個(gè)學(xué)期，一個(gè)班級只有30%左右的同學(xué)單片機(jī)能夠入門，現(xiàn)在只有30%左右的學(xué)生沒入門，當(dāng)然這跟學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度關(guān)系很大。目前，只要學(xué)生愿意學(xué)，上課按部就班跟上的話就可以輕松入門。

課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)經(jīng)過幾次改革。以前做課程設(shè)計(jì)時(shí)，購買元器件，將現(xiàn)成的電路圖、程序等給大家備好，先讓組長做出實(shí)物，然后帶全班同學(xué)一起焊接。一個(gè)一個(gè)同學(xué)驗(yàn)收，并當(dāng)場給分。這樣對學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力有很大提高，但是，單片機(jī)的應(yīng)用主要在于編程。因此，經(jīng)過幾次改革，將單片機(jī)的零散元件變成模塊。將模塊做好或者購買之后，讓學(xué)生圍繞單片機(jī)的最小系統(tǒng)進(jìn)行插線并擴(kuò)展功能。這樣做驅(qū)動(dòng)學(xué)生必須掌握接口原理才知道如何接線，大大提高了動(dòng)手能力。另外，接好線之后，讓學(xué)生自己拓展功能。兩三個(gè)同學(xué)一組，必須實(shí)現(xiàn)的功能不同。做完之后，還是要求一個(gè)一個(gè)檢查并當(dāng)場給分。在我們嚴(yán)格規(guī)范的管理下，學(xué)生編程能力得到大大提高。

再次，課程學(xué)習(xí)各個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，構(gòu)建立體化教學(xué)體系。講授單片機(jī)課程之前反復(fù)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)這門課的重要性及特點(diǎn)：跟學(xué)生考研復(fù)試、找工作息息相關(guān)，重要的學(xué)科競賽都會(huì)用到這門課。該課程不適合自學(xué)，跟上老師的步伐，半年可以入門，但自學(xué)的話兩三年入不了門，等等。課堂簡化教學(xué)內(nèi)容，精簡實(shí)例，從課堂仿真、實(shí)物演示，到學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐，再到實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和學(xué)科競賽，環(huán)環(huán)相扣，逐步加深。

在課程安排方面，我們適當(dāng)調(diào)整排課順序，按照原計(jì)劃，單片機(jī)課程安排在大三，但為了提高學(xué)生動(dòng)手能力，我們特意安排在了大一下學(xué)期授課，盡管有些電子類的基礎(chǔ)課沒有學(xué)習(xí)，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中還是能夠接受該課程，并取得很好的學(xué)習(xí)效果。

四、學(xué)科競賽成效

以學(xué)科競賽為抓手，教學(xué)工作圍繞學(xué)科競賽展開，經(jīng)過多年教學(xué)改革，我院學(xué)生在近幾年學(xué)科競賽中取得的成績突飛猛進(jìn)，其中：

2016年獲全國智能車競賽決賽第三名。

2017年獲全國智能車競賽決賽第二名。

2018年獲全國智能車競賽華南賽區(qū)舉辦權(quán)。

2015年—2017年全國藍(lán)橋杯電子類競賽，從參賽以來連續(xù)三年獲得二十項(xiàng)省三等獎(jiǎng)以上，平均每年獲國賽獎(jiǎng)三項(xiàng)，連續(xù)三年代表學(xué)校獲“優(yōu)勝學(xué)?！睒s譽(yù)稱號(hào)。

連續(xù)四年，學(xué)生參賽人數(shù)平均每年達(dá)四十人次，每年平均獲省賽三等獎(jiǎng)以上三十余項(xiàng)，學(xué)生受益面大幅增大。

五、結(jié)語

近幾年我院學(xué)科競賽獲得長足發(fā)展，以學(xué)科競賽為抓手，帶動(dòng)教學(xué)改革。雖然在很多方面取得了很好的成績，但有些方面還需要根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步改革，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生受益面，為社會(huì)培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才。

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