“互聯網+”背景下大學生科技競賽培養策略探析

劉戰合，田秋麗，王 菁，王曉璐，趙 輝

（1. 鄭州航空工業管理學院航空工程學院，河南 鄭州 450046；2. 鄭州航空工業管理學院經貿學院，河南 鄭州 450046）

截至目前，大學生競賽樣目繁多，層次不同，幾乎形成了不同行業、不同學科、不同方向均存在競賽的情況[1,2]。在當前“互聯網+”背景形勢下，新思想、新概念層出不窮，尤其對現代大學，以面向科技、管理、人文、競技等方向的大學生競賽均得到快速普及與提升[3,4]。

大學科技競賽對學生科學思想的建立、培養、鍛煉以及完善有重要影響意義。以培養學生自我學習、自我實踐、自我管理為目標，從而使學生在過程中學習，學習中實踐，實踐中管理[5,6]。為提高大學生科技競賽的影響和貫徹，鄭州航空工業管理學院已將中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽[2]、全國大學生數學建模競賽、全國大學生電子設計競賽和全國大學生機械創新設計大賽等賽事列為“五大”賽事，在本校學生學習和評獎上適當傾斜，以鼓勵學生積極參與以上競賽或其他相關競賽，改善和培養學生的科研興趣，營造科研學習氛圍。

以大學生科技競賽為依托，重在討論“互聯網+”背景下大學生科技競賽的過程中關鍵問題的處理。大學生科技競賽一些是團隊參與，一些是個人參與，從“五大”賽事情況來看，大多是團隊競賽，本文將主要討論面向科技競賽的團隊情況，研究競賽培養過程中的關鍵策略。

一、科技競賽團隊組建和目標確立

（一）團隊組建

對如鄭州航空工業管理學院研究生體系尚不完善的本科類院校，以本科生為主體組建科技團隊，存在周期短、研究時間少、人員薄弱、學生了解不深入等問題。一般的，組建以本科生為主題的科技團隊，首先需要從長遠角度出發，在大一新生里擇優選擇，以興趣培養為前提，最好兼顧相關科技研究的動手經驗；其次是必須要有團隊合作精神，服從科研工作安排，并具有勤奮努力的潛質；其三，大學階段是再學習的過程，課程學習是核心任務，因此，需要客觀考慮學生的綜合學習能力，不可出現因為科技競賽耽誤正常學習的可能。團隊人員的發現可通過專業導論、認識實踐、平常競賽表現中進行初選，綜合考慮個人能力和表現組建團隊。

團隊組建是一個漫長的磨合過程，需要組員之間相互配合、相互從事科研項目之后，才能不斷提升科技團隊凝聚力、科技創新能力。一般可在團隊創建初期，以較小的研究議題、科技問題事先進行團隊鍛煉，盡早發現團隊內部存在的問題，找到科技團隊中潛在具有組織領導素養的學生，形成較為優化的團隊結構。

當然，一個團隊穩固固然好，總會存在團隊合作過程中核心人員的變動現象，可能是興趣上、性格上、科研能力上、專業學習影響上，此時，可根據實際情況，適當進行多團隊之間的協調和變動，如確實是專業課程學習的影響，對該成員多溝通，以不影響其專業課程學習為目的。

一個富有競爭力的團隊，一個富有科研意識的團隊，一個富有凝聚力的團隊才是科技團隊立足之本，才是科技競賽過程的強有力團隊。

（二）團隊目標

一個以競賽和學習為目的科技團隊，必然有清晰的奮斗目標，目標的確立也是團隊為之奮斗的動力。目標必須結合團隊實際，適當考慮團隊成員實際情況，如科研基礎、技術能力、動手經驗、創新意識，甚至是創業意識及能力。

明確清晰的目標包含兩方面內容，一是有延續性的競賽安排，二是有延續性的科研內容。有延續性的科技競賽安排是指，根據團隊實際基礎情況，從學生科技團隊組建開始，在從事科技過程中，依次安排參與小范圍的科技競賽、較為專業的科技競賽、面向全國甚至是國際的較大影響力的科技競賽。

以小范圍科技競賽為基礎，初步鍛煉團隊競賽合作意識，及對科研內容的總結能力和科研思路的提煉能力，同時以小范圍專業科技競賽為基準，對科技競賽團隊進行沉淀和部分隊員的淘汰，成為一個上進的團隊。

小范圍專業科技競賽可以是以學校為組織單位或本學科影響力不高的競賽，經過該類比賽的凝練后，可以形成一個有核心團隊成員、核心科研目標的科技競賽團隊。同時，在比賽的同時，不斷豐富科研目標，明確科研任務，細化科技指標，使每個團隊成員都有階段性和最終技術目標，階段性任務完成后，可適時關注省部級或國家級有較大影響的專業競賽或綜合競賽，如力學競賽、中航工業杯、中國國際航空航天錦標賽（CADC）等，選擇優秀項目參與。

最后，以“五項”大賽為目標，實際上，“五項”大賽本質上對于特定理工科來講，能深度參與的一般就兩項，即中國“互聯網+”大學生創新創業大賽和其它一項科技類的國家級賽事，如“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽，這兩類賽事，一般要求較高，準備時間長，尤其是科技類作品競賽，選題難度較高不僅需要有科技延續性，也需要長達一年甚至兩年的準備周期，這對本科學生來講，是意志力的鍛煉和選題方向精準性的提升。

（三） 團隊組建實例

由指導老師或團隊核心人員（一般為團隊負責人）確定研究議題或研究方向，進行前期調研、應用分析、可行性分析；依據學生情況，組建相應科技競賽團隊，通過定期討論，把握科技進度，時刻關注團隊合作意識和積極性。

以飛行器設計方向為例，團隊起始階段組建成功后，形成三支科技競賽團隊，也確定了明確的研究方向。

方向一，鑒于近年來洪災情況的大規模發生，經過詳細調研和論證，于2016年5月初步定位水上無人機方向，以航空工程學院大二本科生為主體，組建核心團隊成員：任浩然、郭樂、石金祥，三人均具有較為豐富的航模設計和制作經驗，成員關系穩定，團隊合作意識濃厚。

方向二，區別于傳統多旋翼和直升機工作原理，借鑒固定翼推力原理，擬設計一種螺旋槳直驅型單旋翼無人飛行器。以飛行器設計專業大二學生吳登宇、游澤宇、馮超超、張沛然等四名本科學生為主體，團隊負責人吳登宇具有優秀的航模飛行經驗和設計制作水平，成員具有長期合作潛質。

方向三，當前以多無人機集群形式出現的蜂群作戰方式愈顯重要，區別于傳統蜂群無人機形式單一，以異類無人機為研究對象，重在實現其分布式協同控制系統。團隊依托游澤宇、馮超超、李俊林、王基純等大一、大二本科生，組建核心隊伍，分工明確，其中負責人游澤宇在控制技術設計和調試方面表現優越。

二、科技競賽團隊實驗室依托

大學生科技競賽離不開依托實體，尤其是無人飛行器設計和制作方面，鄭州航空工業管理學院航空工程學院已經建立了較為完善的飛行器創新實驗室，并在CADC和中航工業杯比賽中屢創記錄，為學校競賽建設做出了較大貢獻。

飛行器創新實驗是面向全校本科生設立的開放性創新實驗室，航模制作設備齊全，結合《航模制作與實踐》課程的建設，目的在于提升學生的操作能力和創新能力，將課堂專業知識內容與實際工程設計制作相結合，進一步提高學生對課堂知識的理解，為學生搭建一個實現理想、提高創新意識的科技平臺，是科技競賽團隊的主要制作場所。

實驗室將所有參與的本科學生科學的劃分為飛行器設計、飛行器控制、飛行器制作工藝等三個部門，但不全限于以上三部門，科研方向以科技團隊研究內容為主，各團隊間形成有效合作體系，以飛行器創新實驗室為同一團隊，形成高效管理方式。

三、科技競賽團隊項目融合發展

（一）水上無人機科技競賽團隊

水上無人機科技團隊的發展和競賽過程可以分為三個階段：首先，模型初步建立和試飛，參加CADC比賽；然后，完善水上無人機，細化實際應用方向，參加“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽；最后，聚焦實際應用，提升創新創業能力，參加中國“互聯網+”大學生創新創業大賽。

明確團隊研究目標后，經過多次技術溝通，確定飛行器布局采用連翼式布局結合為核心、以常規式布局為補充的研究思路，經過模型驗證、模型制作、陸基試飛、水上試飛等過程，創新性攻克了水上無人機的起降、設計、制作等技術難點。圖1為水上無人機項目基本情況。

圖1 水上無人機靜態模型和水陸起降狀態

陸上水上試飛成功后，該項目參加了2016年CADC飛行器挑戰賽科研類比賽，獲得該項賽事全國一等獎，取得了該項賽事學校最好成績，鍛煉了學生科技競賽的參與和表達能力，科研協作和報告能力。

在CADC的基礎上，經過平臺應用的深入研究和發展，設計和發展其應用技術，面向污染水源水質的快速檢測技術，圖2為該飛行器平臺擬設計和裝備的水質監測系統實物圖。

圖2 水質采樣系統

至此，該項目完成了飛行平臺建設、應用平臺建設等基本功能，為提升科研技術水平，同時對飛行器進行空氣動力學數值模擬，同時數值模擬了升力系數、阻力系數、力矩系數等關鍵參數曲線，也對升阻比特性進行分析，使該項目更加趨向完善。其表面壓力云圖如圖3所示。

圖3 飛行器壓力云圖

項目在科研內容和應用方向定位完整后，開始參加2017年度“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽，經過精心準備與提煉，陸續獲得本屆學校“挑戰杯”特等獎、河南省“挑戰杯”特等獎，并推薦進入“挑戰杯”國賽名單。

同時，河南省“挑戰杯”賽事結束后，正值第三屆中國“互聯網+”大學生創新創業大賽，在學校主辦方的幫助下，適應創新創業大賽流程和內容，優化團隊結構，引入在比賽中有豐富路演經驗的工商管理學院的王曉玉同學，項目不僅體現科技內容，同時，更注重提煉創業相關知識，如公司組建、股份劃分、融資計劃、發展規劃等實際創業內容，使學生拓展了創新創業知識，不僅局限于科研內容體現。在團隊合作努力下，一舉取得河南省“一等獎”、國賽“銅獎”獎項，取得鄭州航空工業管理學院零突破。同時，“互聯網+”大學生創新創業大賽國賽“銅獎”成績公布后，該項目也進入“挑戰杯”國賽決賽現場，獲得2017年度“挑戰杯”國賽“三等獎”。

（二）螺旋槳直驅單旋翼無人機科技競賽團隊

與水上無人機團隊組建邏輯基本一致，該科研技術團隊，以單旋翼為核心，先后實現并攻克了單旋翼升力產生技術、單旋翼控制技術、單旋翼穩定性擬制技術等關鍵問題，并發展出多個不同結構的飛行模型。與傳統依靠多旋翼或直升機類型不同的是，該設計方案以螺旋槳為動力，安裝于主旋翼前緣或后緣，或以螺旋槳直接驅動旋翼旋轉，形成旋轉動力，驅動旋翼產生升力。圖4為單旋翼無人機的各階段航模制作圖。

圖4 單旋翼無人機

在初步實現穩定性飛行后，該團隊參加了2017年度“挑戰杯” 全國大學生系列科技學術競賽，先后獲得學?！岸泉劇?、河南省“挑戰杯”“二等獎”的好成績。目前，該團隊科研內容和技術正在進一步完善改進中，值得一提的是，該團隊負責人也是水上無人機所有型號的試飛員，以優秀的試飛能力確保了項目的實施。

（三）異類無人機分布式協同控制科技競賽團隊

該研究團隊以當前無人機研究的熱門方向集群化或蜂群化為突破點，著力于實現異類飛行器的集群飛行控制技術，創新性的引入空氣動力學效應，提升飛行器飛行穩定性和航跡可靠性，采用“長機—僚機”結合方式，成功實現了異類無人機的協同控制方案。異類無人機協同控制載體如圖5所示。

圖5 異類無人機協同控制載體

通過不同布局無人飛行器編隊飛行，成功實現了異類無人機協同控制，與單旋翼無人機項目類似，參加了2017年度“挑戰杯”競賽，在比賽中，表現突出，概念新穎，連續獲得了學?！岸泉劇?、河南省“挑戰杯”科技競賽“二等獎”。在學校開辟了蜂群無人機控制策略參加該項賽事的先例。

四、參賽經驗總結

通過三個科研方向、多個賽事的組織和參加，積累了一定的競賽經驗，進行初步總結如下：

1）科研方向要有前瞻性。充分體現學術或工程實踐創新，創新的概念才會有創新的成果，對團隊來說，才會有創新的動力和付出。

2）團隊核心成員的穩固性。本科生教育除去基礎課、專業課、學分內的實踐的實施和教學，真正用來從事科學研究的時間和經歷并不充分，在有限的時間和有限的人員里需要充分考慮人員流動性、興趣變化性等問題，做到防患未然。

3）不忘初心，堅持如一。在科研方向和內容進行充分論證后，團隊成員要有合作精神、犧牲精神，堅持方向不變，持續科研改進，終能實現科研目標。

4）靈活變通，融合發展。關注各種可能參與的學科競賽，不斷提升學生科研總結能力、科研創新能力，能適應于本學科相關的更多賽事，從而提高創新創業能力。

五、結束語

以大學生科技競賽為出發點，以“互聯網+”為背景，結合學科建設、學科方向，探討大學生科技競賽的若干關鍵策略，從團隊建設、團隊目標形成、創新實驗室支撐、科研項目融合發展等方面出發，進行詳細分析，并結合三個無人飛行器設計科技競賽案例，進行深入探析，并對參賽經驗進行了總結。

[1] 趙春霞，李艷坡，田輝. 從“挑戰杯”透析普通高校學生科研素質的培養——以河北科技師范學院為例[J].河南科技師范學院學報（社會科學版），2008,（4）：68-71.

[2] 張宗濤，辛榮生，李冰，等.以“挑戰杯”科技活動為載體推動大學生創新創業能力培養的研究與思考[J].河南教育學院學報（自然科學版），2015,（3）：70-73.

[3] 田蓋地，崔利. 大學生創新創業交流平臺構建研究——以河南省高職院校和應用型本科院校為例[J]. 河南牧業經濟學院學報，2016,（5）：82-86.

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[5] 劉秀峰.互聯網+視域下高校思想政治教育模式的創新[J]. 深圳信息職業技術學院學報，2016,（2）：49-55.

[6] 蘇政權，毋福海. 基于“挑戰杯”平臺的大學生創新、實踐能力培養模式的研究[J]. 廣東藥學院學報，2006，（8）：401-402.