深化學(xué)科競賽對教學(xué)活動的促進(jìn)作用

王瀟瀟+韓家新

（西安石油大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710065）

摘要：當(dāng)前高校認(rèn)識到學(xué)科競賽對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的作用，建立并完善了多層次的大學(xué)生學(xué)科競賽體系和支持學(xué)科競賽良好開展的長效機(jī)制。本文結(jié)合學(xué)足球機(jī)器人競賽活動經(jīng)驗(yàn)，探討了如何延伸學(xué)科競賽活動，使其浸入日常教學(xué)活動，起到以點(diǎn)帶面，拓寬學(xué)科競賽活動的影響和學(xué)生的受益面。

關(guān)鍵詞：學(xué)科競賽；實(shí)踐能力；教學(xué)改革

中圖分類號：U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0127-02

2007年1月，教育部、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》（教高[2007]1號），在質(zhì)量工程建設(shè)內(nèi)容之中明確提出：繼續(xù)開展大學(xué)生競賽活動，重點(diǎn)資助在全國具有較大影響和廣泛參與面的大學(xué)生競賽活動，激發(fā)大學(xué)生的興趣和潛能，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。目前，基本形成了多層次、多角度的大學(xué)生學(xué)科競賽體系[1][2]。從能力考查的角度看，有基礎(chǔ)類競賽項(xiàng)目、專業(yè)類競賽項(xiàng)目和創(chuàng)新類比賽項(xiàng)目。如：大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽、電子設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模、機(jī)械設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四大學(xué)科性競賽，及大學(xué)生信息對抗賽、RoboCup足球機(jī)器人大賽等。從競賽的等級看，有校級、省級、國家級、國際級競賽。競賽活動基本涵蓋了大學(xué)一年級到四年級各個(gè)專業(yè)的學(xué)生。大部分高校也制定了保障學(xué)科競賽有效開展的管理機(jī)制和長效機(jī)制。學(xué)科競賽對創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提升作用日見成效，本文以RoboCup足球機(jī)器人競賽項(xiàng)目為例，淺析了指導(dǎo)教師如何規(guī)劃和延伸學(xué)科競賽活動，追求提高競賽成績的同時(shí)、拓寬學(xué)科競賽活動學(xué)生的受益面，將教學(xué)改革和學(xué)風(fēng)建設(shè)的提高落到實(shí)處。

一、學(xué)科競賽活動存在的問題

近年來，在學(xué)科競賽激勵(lì)政策的作用下，組織競賽活動的教師數(shù)量和參加競賽活動的學(xué)生人數(shù)呈上升趨勢，但目前仍存在一些問題：首先，競賽長效機(jī)制中對教師和學(xué)生的激勵(lì)主要是以取得優(yōu)秀競賽成績?yōu)閷?dǎo)向，這在很大程度上激發(fā)了教師和學(xué)生參與競賽活動的積極性，但同時(shí)也使得參加競賽活動的學(xué)生選拔傾向于少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生，從而忽視了學(xué)科競賽對大部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)和學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動作用，及對教學(xué)改革和學(xué)風(fēng)建設(shè)的促進(jìn)作用；其次，學(xué)科競賽取得成效的評價(jià)指標(biāo)比較單一，其對教學(xué)改革的推進(jìn)作用很難通過量化指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)；最后，參加競賽活動的學(xué)校本身就存在師資、學(xué)生水平、及競賽開展歷史的差別，對于付出很大努力，卻很難得取得優(yōu)秀成績的競賽項(xiàng)目，指導(dǎo)老師在本身教學(xué)、科研任務(wù)很繁重的情況下，很難持久性的堅(jiān)持和付出。

指導(dǎo)教師作為競賽活動的隊(duì)伍組織者、項(xiàng)目培訓(xùn)和活動的引導(dǎo)實(shí)施者，對教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)改革推進(jìn)起著的推動作用，因此，第一個(gè)問題的解決很大程度上取決于指導(dǎo)教師。后兩個(gè)問題的解決有賴于長效政策的完善。

二、學(xué)科競賽促進(jìn)教學(xué)工作的舉措

1.定期校內(nèi)模擬競賽。足球機(jī)器人小型組競賽分實(shí)物組和模擬組兩個(gè)大項(xiàng)，由于實(shí)物組設(shè)備有限、且比賽的對抗性會對設(shè)備造成耗損，因此只有校隊(duì)成員能夠進(jìn)行實(shí)物的操作。為了擴(kuò)大比賽的影響力和認(rèn)知度，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)為校隊(duì)成員的選拔做準(zhǔn)備，每年針對大學(xué)二年級以上各學(xué)科專業(yè)具有C語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本知識和編程能力的學(xué)生，以自愿報(bào)名的方式，參加仿真組的校內(nèi)培訓(xùn)和競賽。宣講活動著重對足球機(jī)器人競賽的背景、競賽所需基礎(chǔ)知識、校內(nèi)競賽的組織形式、培訓(xùn)過程、及學(xué)生參加學(xué)科競賽的學(xué)分和相關(guān)激勵(lì)政策進(jìn)行介紹。由項(xiàng)目負(fù)責(zé)老師根據(jù)人數(shù)安排足球機(jī)器人模擬競賽的培訓(xùn)和答疑。培訓(xùn)以系列講座形式介紹模擬競賽平臺、競賽規(guī)則、開發(fā)要求、程序架構(gòu)，并通過代碼實(shí)例對比賽策略進(jìn)行講解；學(xué)生自由組成2—3人開發(fā)小組，進(jìn)行策略開發(fā)；指導(dǎo)教師及校隊(duì)隊(duì)員負(fù)責(zé)周期性的答疑，并在指定競賽時(shí)間內(nèi)舉行仿真競賽。該仿真競賽活動每年定期舉行，成為規(guī)范的校級競賽項(xiàng)目。

該項(xiàng)目每年報(bào)名參加培訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)在200人左右，分別來自計(jì)算機(jī)學(xué)院、電子工程學(xué)院、理學(xué)院、機(jī)械工程學(xué)院；最終能獨(dú)立開發(fā)策略代碼并參加比賽的人數(shù)在50人左右。通過該活動的組織，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬了知識面，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。

2.競賽活動的教學(xué)延伸。①實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化。一個(gè)完整的機(jī)器人足球比賽實(shí)物系統(tǒng)分為視覺子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和決策子系統(tǒng)。涉及到機(jī)電控制、數(shù)字圖像處理、通信和人工智能等方向的知識?；谶@個(gè)綜合系統(tǒng)，可以分解、提取或延伸出眾多基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些項(xiàng)目大部分可以脫離實(shí)物環(huán)境，在標(biāo)準(zhǔn)模擬平臺上進(jìn)行測試，為各個(gè)學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)提供了實(shí)例和題目。與機(jī)器人小車硬件相關(guān)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目有：符合尺寸標(biāo)準(zhǔn)、具有靈活性、易維護(hù)小車車體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括材料選擇、外觀設(shè)計(jì)等；機(jī)器人小車走行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；小車控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括整體CPU選擇、電機(jī)驅(qū)動單元的設(shè)計(jì)、速度檢測單元設(shè)計(jì)等；小車其他相關(guān)裝置和設(shè)備的開發(fā)，車載電源充電器的設(shè)計(jì)，小車發(fā)射器和接收單元模塊的設(shè)計(jì)；小車子系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)項(xiàng)目：PID算法的實(shí)現(xiàn)；小車走行控制算法。視頻子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有：小車色標(biāo)板設(shè)計(jì)；場地標(biāo)定和幾何校正算法設(shè)計(jì)；用于定位小車在場地上位姿的特征提取、圖像分割與識別算法設(shè)計(jì)；策略子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：協(xié)調(diào)層，進(jìn)行隊(duì)形的設(shè)計(jì)；運(yùn)動規(guī)劃層，射門、守門、邊線推球等動作規(guī)劃；小車動作控制算法。另外，基于模擬平臺可以進(jìn)行機(jī)器人避障算法、進(jìn)化路徑規(guī)劃、比賽策略博弈以及機(jī)器人協(xié)同完成任務(wù)的研究。②開放實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺。由于指導(dǎo)教師所承擔(dān)講授的課程有限，上述的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通過以下方式轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容：建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)平臺，將相關(guān)教學(xué)實(shí)例，實(shí)驗(yàn)題目、要求、目的分類發(fā)布在網(wǎng)站上，相關(guān)課程教師進(jìn)行自主選擇和定制。③開設(shè)學(xué)科競賽相關(guān)公選課。學(xué)校開設(shè)了與學(xué)科競賽相關(guān)的公選課，其中包括機(jī)器人公選課，大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽公選課等。該類公選課通常起到普及競賽基礎(chǔ)知識，優(yōu)化學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的作用。課程通過問題探究式、討論式、案例分析式教學(xué)方法，增強(qiáng)互動，充分調(diào)動學(xué)生興趣，通過考核并記錄學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐學(xué)分，積極鼓勵(lì)學(xué)生選修公選課，引導(dǎo)其主動參與各種競賽活動。

3.開放訓(xùn)練日。由于實(shí)物系統(tǒng)數(shù)量有限，參與開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和公選課的學(xué)生很難對實(shí)物系統(tǒng)有直觀上的認(rèn)識。因此，校隊(duì)指導(dǎo)教師和隊(duì)員每月設(shè)定固定日期作為開放訓(xùn)練日。開放訓(xùn)練日的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提前發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)平臺上，每次限定一定數(shù)量的、提前進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約的學(xué)生參加。

開放訓(xùn)練日的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不是固定不變的，可以是正常的比賽訓(xùn)練、某一主體的程序講解、反饋開放實(shí)驗(yàn)的實(shí)物系統(tǒng)移植和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較等。

在校隊(duì)隊(duì)員的帶領(lǐng)下，學(xué)生對實(shí)物系統(tǒng)有了更深的了解，對比賽有了間接的參與。通過開放實(shí)驗(yàn)日活動，極大提高了學(xué)生競賽活動的參與積極性。

目前的競賽指導(dǎo)教師激勵(lì)機(jī)制以競賽成績?yōu)閷?dǎo)向，導(dǎo)致了大學(xué)生學(xué)科競賽參賽學(xué)生相對集中、活動開展難以持久的問題。針對參賽學(xué)生相對集中的問題，論述了學(xué)科競賽豐富教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力的作用和重要性，結(jié)合足球機(jī)器人競賽項(xiàng)目具體給出了將學(xué)科競賽內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合及向教學(xué)轉(zhuǎn)化的途徑和方法。

大學(xué)生競賽活動的初衷是激發(fā)興趣和潛能，培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和創(chuàng)新精神，問題的根本解決還需要以此為出發(fā)點(diǎn)，建立完善的學(xué)科競賽活動評價(jià)體系。

參考文獻(xiàn)：

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[2]夏玲娜.地方高校開展學(xué)科競賽存在的問題分析及對策[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，32（2）：81-84.