張繼艷 趙銘杰 黃章超

摘 要： 在萬眾創(chuàng)新的浪潮下，光電領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展、結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)融合是高等學(xué)?！肮怆婎悺睂W(xué)生肩負(fù)的重任，高校作為光電專業(yè)和相關(guān)技能型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的基地，將為光電專業(yè)的人才培養(yǎng)提供支撐。大學(xué)生課外競賽為打造光電類創(chuàng)新型人才提供了一體化的平臺，通過賽創(chuàng)融合可以進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建，全面提高光電類學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。

關(guān)鍵詞： 賽創(chuàng)融合 光電類 人才培養(yǎng) 光電設(shè)計大賽 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類號： G420 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）03-0102-04

基金項目：產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目（項目編號：202102004044）；廈門理工學(xué)院教學(xué)改革研究項目（項目編號：JG202313）。

ZHANG Jiyan ZHAO Mingjie HUANG Zhangchao

School of Opto-Electronic and Communication Engineering， Xiamen University of Technology， Xiamen， Fujian Province， 361024 China

Abstract： In the context of mass innovation， optoelectronic students in colleges and universities shoulder the im‐portant task of the industrial development， structural adjustment and industrial integration of the optoelectronic field. As bases for optoelectronic majors and cultivating related skilled and applied talents， colleges and universities will provide support for the talent cultivation of optoelectronic majors. The extracurricular competition for college stu‐dents provides an integrated platform for creating innovative optoelectronic talents. Through the integration of competitions and innovation， the construction of a professional practical teaching system can be further strength‐ened， and the innovation and entrepreneurship skills of optoelectronic students can be comprehensively improved.

Key Words： Competition-innovation integration； Optoelectronic； Personnel training； Optoelectronic design competition； Innovation and entrepreneurship

光電類本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是在測量與控制、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計與制造等領(lǐng)域能夠從事科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等工作，以光、機(jī)、電、計算機(jī)為學(xué)科基礎(chǔ)，培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)、具有一定的人文素養(yǎng)和團(tuán)隊合作精神，具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級工程技術(shù)人才[1]。

1 光電類專業(yè)賽創(chuàng)融合的改革與探索

1.1 賽創(chuàng)融合的人才培養(yǎng)目標(biāo)

1.1.1 為學(xué)生光電方面的鍛煉提供良好平臺

光電課外競賽為學(xué)生進(jìn)行光電方面的鍛煉提供了一個非常好的平臺。目前人才培養(yǎng)的教育目標(biāo)是在復(fù)雜的技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，培養(yǎng)那些具有創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力，能夠應(yīng)對全球化挑戰(zhàn)并適應(yīng)全球化的工程領(lǐng)導(dǎo)者[2-3]。至少要掌握扎實的工程技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)計出滿足客戶需求的產(chǎn)品，才能成為一名優(yōu)秀的工程師。

1.1.2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力

工程師的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的培養(yǎng)是很有必要的[4-5]。通過競賽可以培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際的能力、學(xué)科間的融合能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、溝通能力、內(nèi)在驅(qū)動力、自主學(xué)習(xí)能力。競賽中往往能使學(xué)生專業(yè)知識以外的素質(zhì)能力得到很大提升[6]。

1.1.3 鍛煉學(xué)生溝通技巧

通過科技競賽所營造的實踐環(huán)境，學(xué)生在親身體驗團(tuán)隊協(xié)作力量的同時，也鍛煉了溝通技巧，提高了其面對困難的應(yīng)變能力和抗挫折能力[7]。

1.1.4 有助于學(xué)生增強(qiáng)適應(yīng)性和韌性

通過競賽，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到如何在壓力下工作，如何有效地管理時間和資源，以及如何在團(tuán)隊中發(fā)揮自己的作用。競賽過程中的挑戰(zhàn)和失敗是不可避免的，這些經(jīng)歷有助于學(xué)生增強(qiáng)適應(yīng)性和韌性，學(xué)會從失敗中吸取教訓(xùn)，不斷進(jìn)步。

1.2 賽創(chuàng)融合的運(yùn)行機(jī)制與保障

為了充分地保障學(xué)生有良好的競賽活動場所，光電學(xué)院特別設(shè)置創(chuàng)新實驗室，設(shè)置專門的競賽服務(wù)辦公室，聘請帶比賽經(jīng)驗豐富的專任教師負(fù)責(zé)各類學(xué)科競賽的組織與參賽。學(xué)院同時下設(shè)各分賽區(qū)活動領(lǐng)導(dǎo)小組。在競賽期間對賽題進(jìn)行統(tǒng)一的講解與培訓(xùn)。各競賽小組組織學(xué)生對競賽題目的研究內(nèi)容展開充分的調(diào)研，制訂研究方法和技術(shù)方案，并將項目內(nèi)容進(jìn)行分塊拆解，分工合作。

指導(dǎo)教師會在大一新生中做競賽宣講，把自己的研究領(lǐng)域、競賽課題介紹給學(xué)生，招收感興趣的學(xué)生加入自己的科研團(tuán)隊?？蒲薪M將開放實驗室并利用業(yè)余時間開展課題培育工作，培育成熟的科研成果會用于參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類的競賽項目。

學(xué)院內(nèi)設(shè)置競賽學(xué)生社團(tuán)，社團(tuán)經(jīng)常組織課外活動，社團(tuán)成員以老帶新，沒有競賽期間，社團(tuán)成員也經(jīng)常性召開例會，制訂學(xué)習(xí)計劃，設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)，并分階段學(xué)習(xí)，指導(dǎo)教師制定任務(wù)，定期監(jiān)督完成，為課外競賽的理論知識做好儲備。

1.3 課外競賽的指導(dǎo)團(tuán)隊與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地

作為課外實踐教學(xué)的專家顧問組，光電創(chuàng)新基地邀請大賽相關(guān)學(xué)科一線教學(xué)名師、專家學(xué)者為項目組提供技術(shù)與項目支持，使理論課的授課延伸到賽課的講臺上，針對重點問題和技術(shù)難點，為項目組答疑解惑、指點迷津，為學(xué)生深入理解和研究、順利攻克難關(guān)提出寶貴建議。學(xué)院為光電類專業(yè)開設(shè)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練課程。學(xué)院和多家光電企業(yè)成立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，并聘請有經(jīng)驗的企業(yè)工程師為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。

廈門理工學(xué)院有專門的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園，每年組織大學(xué)生申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目，優(yōu)秀項目組推薦申報省級及國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目。對有潛力的項目，創(chuàng)業(yè)園會提供項目基金，提供創(chuàng)新工作室，對項目進(jìn)行孵化。參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的學(xué)生也可獲得創(chuàng)新學(xué)分。

2 基于賽創(chuàng)融合的人才培養(yǎng)效益

廈門理工學(xué)院深入貫徹校企協(xié)同育人理念，與近30家光電企業(yè)合作共建實踐教學(xué)基地，其中包括廈門華聯(lián)電子有限公司、廈門通士達(dá)照明有限公司、晶宇光電股份有限公司、麥克奧迪集團(tuán)等。廈門華聯(lián)電子有限公司被批準(zhǔn)為省級校企合作實習(xí)基地。光電信息科學(xué)與工程和電子信息卓越班的學(xué)生畢業(yè)設(shè)計100%在企業(yè)完成，普通班學(xué)生有60%的畢業(yè)設(shè)計題目來自企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

近年來，學(xué)生充分利用實驗室開放平臺與創(chuàng)新實踐基地，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，通過“項目帶動”，全面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目70余項，學(xué)生共獲得國家發(fā)明專利7項、實用新型專利28項。參加全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、福建省單片機(jī)競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競賽、福建省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等，屢創(chuàng)佳績，共獲得獎勵122項，其中國家級15項。畢業(yè)生受到用人單位的歡迎，就業(yè)率保持在98%以上，考取本專業(yè)研究生100余人，相當(dāng)比例的學(xué)生被985、211大學(xué)錄取。

3 獲獎競賽案例分析

3.1 菜品自助結(jié)算一體機(jī)

以參加第八屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽為例。學(xué)生競賽團(tuán)隊從生活出發(fā)，結(jié)合專業(yè)知識，物聯(lián)網(wǎng)，智能識別，自動控制系統(tǒng)多學(xué)科知識，致力于解決食堂超市人員就餐結(jié)算緩慢的問題，提高就餐打菜效率，于是就有了基于食品識別技術(shù)的自助結(jié)算一體機(jī)的項目。

通過利用圖像識別技術(shù)將在托盤上的食物進(jìn)行圖像采集和錄入，消費結(jié)算時再通過本地數(shù)據(jù)庫識別和物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)技術(shù)對商品進(jìn)行識別和匹配，并匯總商品信息和金額進(jìn)行結(jié)算，最后消費者通過支付模塊進(jìn)行支付。食品自助管理結(jié)算一體機(jī)原型機(jī)可以實現(xiàn)本地食品的錄入與識別功能、從食品放置到支付成功的全自動化功能及識別成功后多樣化付款功能。

傳統(tǒng)結(jié)算設(shè)備通過對碗底植入RFID射頻芯片進(jìn)行食品區(qū)分的方式，一次性投入和對碗碟維護(hù)成本高，設(shè)備體積大，價格昂貴。研發(fā)產(chǎn)品通過建模及一體化設(shè)計，縮小產(chǎn)品占地面積；采用食品識別的圖像處理技術(shù)，簡化食品識別方式，減少投入成本；物聯(lián)網(wǎng)的加入使產(chǎn)品功能更加多元化；新型支付方式接口的添加使支付更快捷。

圖1為團(tuán)隊研發(fā)的食品識別自助結(jié)算一體機(jī)的實物圖。該項目榮獲第八屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽二等獎。項目組申報的實用新型專利“一種菜品自助結(jié)算設(shè)備及系統(tǒng)”已獲授權(quán)。

3.2 基于數(shù)據(jù)手勢算法的手語識別手套

以參加第十屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽為例，參賽隊員結(jié)合專業(yè)知識與賽題特點，廣泛涉獵模式識別、自動控制、智能穿戴、傳感器、計算機(jī)等多學(xué)科知識，參賽隊員最后選定參賽題目為“布瑞吉——基于數(shù)據(jù)手勢算法的手語識別手套”，項目將新型傳感器、人工智能技術(shù)、智能穿戴設(shè)備的相關(guān)技術(shù)集成于一體，架起聾健溝通的橋梁，產(chǎn)品具有很強(qiáng)的市場應(yīng)用價值和社會價值。

結(jié)合手勢識別和語音識別為一體的一種手語識別手套，該手套有兩個主要的功能，手勢識別部分根據(jù)聽障人士做出的手勢進(jìn)行判斷，將其做出的手勢轉(zhuǎn)換成語音輸出，便于看不懂手語的健全人士理解他們的意思；語音識別部分識別健全人士的語音，并將其轉(zhuǎn)換成文字顯示在手機(jī)App上，以便于雙方之間的溝通。

項目產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、手語識別準(zhǔn)確率高，易于推廣。項目初代產(chǎn)品的研發(fā)和測試已經(jīng)取得了一定成效，已申請一項實用新型專利并獲軟件著作權(quán)一項。項目產(chǎn)品可以很好地解決聽障人士與正常人的溝通問題，獲得了專家的一致認(rèn)可，并取得了第十屆全國大學(xué)生光電設(shè)計大賽國賽一等獎，參賽實物見圖2。

3.3 基于機(jī)器視覺的柔性電路板缺陷檢測系統(tǒng)

“睛炬秋毫——人工智能柔性電路板檢測的領(lǐng)跑者”是校內(nèi)導(dǎo)師的橫向課題，光電學(xué)生積極參與其中。項目團(tuán)隊深入企業(yè)開展調(diào)研，通過教師指導(dǎo)，解決了企業(yè)的技術(shù)難題，利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建案例庫，解決多種類柔性電路板檢測難題，并縮短學(xué)習(xí)周期，提高效率，自主研發(fā)的以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)的柔性電路板缺陷檢測算法，解決快速準(zhǔn)確檢測難題，提高檢測速度。再結(jié)合AOI算法，采用兩類光源搭配，解決反光等問題，提高準(zhǔn)確率與成像清晰度，項目組申請六項專利并獲一項軟件著作權(quán)，該項目在2022年取得了福建省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎。

截至目前，參加科技競賽同學(xué)的考研上線率達(dá)到90%以上，通過競賽，學(xué)生對科研產(chǎn)生了濃厚的興趣，同時科技競賽取得的成績給予學(xué)生極大的鼓舞及信心，通過參加科技競賽，還能夠帶動學(xué)生學(xué)習(xí)課內(nèi)理論知識。

4 結(jié)語

賽創(chuàng)融合的課外實實踐模式可以為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供良好的外部實踐環(huán)境，以學(xué)生為中心，以競賽為指揮棒，整合創(chuàng)新實踐平臺、實踐教師隊伍和校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地。通過競賽，提高了光電類學(xué)生的人才素質(zhì)和工程素養(yǎng)，同時在競賽中涌現(xiàn)出拔尖的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。學(xué)生競賽以老帶新的社團(tuán)模式能夠創(chuàng)造科技競賽良好的校園氛圍，擴(kuò)大競賽學(xué)生的覆蓋面，提供可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)化模式。同時，青年教師通過對競賽的指導(dǎo)，也提高了自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)。學(xué)校在政策上加強(qiáng)了對學(xué)生科技競賽活動指導(dǎo)獎勵機(jī)制，也利于激發(fā)教師參與競賽的積極性。通過改革課外競賽的管理制度、師資力量建設(shè)、實踐平臺基地建設(shè)等來著力提高學(xué)生課外競賽中的創(chuàng)新實踐能力，并通過改革取得了一系列顯著的人才培養(yǎng)效益，提高了光電人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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