依托學科競賽培養(yǎng)大學生創(chuàng)新能力的實踐
——以長春理工大學為例

李明秋 史洪偉

近幾年，由教育部與相關部委及地方高校共同或聯(lián)合舉辦的各類學科競賽逐年增加，學生參與面不斷擴大。如何充分發(fā)揮學科競賽的導向作用，改革實驗教學體系和實驗教學內容、實驗教學方法和手段，推動實驗室建設，充分調動學生學習的主動性，鼓勵學生參加各類學科競賽和課外科技活動，增強學生的動手機會和工程訓練，提高學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，是目前高校實驗教學改革的重要研究內容 。

一、學科競賽促進實驗室建設，為學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供有效保障

專業(yè)實驗室是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地，是實施實驗教學、培養(yǎng)學生實踐能力、開展學科競賽的重要場所。多年來，長春理工大學電子信息工程學院一直堅持舉辦電子設計競賽、飛斯卡爾智能車競賽及工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽。自動化系以17級培養(yǎng)方案修訂為契機，優(yōu)化了自動化專業(yè)理論課程和實踐課程體系，將課程實驗與學科競賽有機結合，并對專業(yè)實驗室進行了整合。將自動化專業(yè)實驗室分為3個功能區(qū)，如圖1所示。其中控制理論功能區(qū)主要承擔專業(yè)基礎課程實驗；控制技術應用功能區(qū)主要承擔專業(yè)課程實驗；自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)主要承擔各類學科競賽及學生自主進行的各類創(chuàng)新活動，并由此開發(fā)創(chuàng)新性實驗項目充實到專業(yè)實驗教學中，達到實驗教學改革、實驗室建設及學科競賽的相互促進協(xié)調統(tǒng)一，實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

圖1 自動化專業(yè)實驗室整合情況

鑒于培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，開展自動化專業(yè)相關學科競賽的需要，近幾年，自動化系主要采取以下措施開展自動化專業(yè)實驗室的建設。

一是完成實驗室硬件環(huán)境建設，構建工程性、創(chuàng)新性、綜合性和系統(tǒng)性的自動化專業(yè)實驗教學平臺。以工程性為立足點，實驗教學與專業(yè)教師科研課題緊密結合，實驗教學與企業(yè)工程實踐相互融合，構建功能集約、資源優(yōu)化的自動化專業(yè)綜合實驗教學平臺。通過資源共享和結構調整，達到實驗平臺的合理布局和科學配置，提高實驗教學資源的利用率。

二是校企共建實驗室，提升學生學科競賽整體水平，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。2014年，長春理工大學自動化系同長春希達電子公司進行校企合作共同建設自動化專業(yè)學科競賽校內培訓基地及校外實習基地。通過校企合作，共同開展學科競賽，企業(yè)為大學生提供了創(chuàng)新的實踐場所和先進的實驗儀器設備，彌補了本專業(yè)實驗資源上的不足；同時，將企業(yè)需要解決的難題作為競賽的項目，既能解決企業(yè)的難題，又能優(yōu)化本專業(yè)學生的實踐教學環(huán)節(jié)，讓學生帶著任務去參加實踐活動，以任務驅動實踐，在實踐中分析問題、解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三是開放共享科研資源，提升自動化專業(yè)實驗室層次。自動化專業(yè)實驗教學的儀器設備多為各類仿真實驗箱，并且設備老化、陳舊、故障率較高，經(jīng)常處于維修狀態(tài)，嚴重影響了實驗教學質量。而代表自動化專業(yè)前沿發(fā)展方向的高精尖儀器大部分集中在本專業(yè)教師科研實驗室，依托本專業(yè)豐富的科研資源，自動化系開發(fā)了一系列創(chuàng)新型實驗項目及學科競賽項目，從學生在運用先進儀器、綜合實驗方法及實驗手段、提高分析問題和解決問題的能力方面入手，使學生在創(chuàng)新實驗和學科競賽中更具主觀能動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

四是加強自動化專業(yè)實驗室?guī)熧Y隊伍建設。為了滿足專業(yè)學科競賽的需要，近幾年，自動化專業(yè)引進了多名高水平、高學歷的人才充實到本科實驗教學崗位上，并鼓勵高水平的專業(yè)教師，尤其是有科研經(jīng)驗的教授參與指導實驗教學或學科競賽。

二、學科競賽促進實驗教學內容改革，提高創(chuàng)新型人才培養(yǎng)質量

自2012年起，長春理工大學自動化系開始舉辦飛斯卡爾智能車競賽、大學生電子設計大賽和工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽，以及為國家級及省級競賽作準備的校內選拔賽。為了使學生在校內競賽及全國競賽中取得優(yōu)異成績，提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)質量，自動化專業(yè)自13級起，重新整合了《可編程序控制器》《電力拖動及運動控制系統(tǒng)》《自動控制原理》及《電力電子技術》等專業(yè)課程實驗教學內容，使實驗教學內容反映學科發(fā)展前沿，緊密結合各級學科競賽。

目前，自動化系已將以下3個學科競賽內容與自動化專業(yè)相關專業(yè)課程實驗內容相結合，開發(fā)創(chuàng)新型實驗項目。一是將全國大學生飛斯卡爾智能車競賽中調速部分轉化為《電力拖動及運動控制系統(tǒng)》課程設計的實驗內容；將控制算法設計部分內容轉化為《自動控制原理》課程設計的教學內容。二是將西門子杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽與《可編程序控制器》及《過程控制系統(tǒng)》實驗課程緊密結合起來。三是全國大學生電子設計大賽內容主要反映了現(xiàn)代電子技術理論的前沿發(fā)展方向和新技術的應用，也反映了《單片機系統(tǒng)設計》和《電力電子技術》課程的教學內容和教學要求，自動化系將全國大學生電子設計大賽內容融入到《電力電子技術》及《單片機系統(tǒng)設計》的實驗教學中。將學科競賽和實驗教學內容相結合，增加創(chuàng)新性的實驗項目，激發(fā)學生的學習興趣，從而達到以學科競賽推動實驗課程體系及實驗教學內容改革、優(yōu)化自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的 。

三、學科競賽促進大學生課外科技活動的開展，提高學生的創(chuàng)新能力

1.以自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)為平臺，開展大學生課外科技創(chuàng)新活動

近年來大學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)問題越來越受到教育工作者的重視，而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要是通過開展大學生課外科技創(chuàng)新活動來提高的。自動化系除利用自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)組織學生參加全國性的學科競賽外，還通過自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)來組織和開展各類校級科技創(chuàng)新活動；面向本專業(yè)不同年級學生，開展不同層次的科技創(chuàng)新活動，包括大學生科技節(jié)、競賽成果展等等；在自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)，學生能夠在指導教師的輔導下開展各類創(chuàng)新活動，從而使本專業(yè)學生在本科階段得到相關科學研究和發(fā)明創(chuàng)造的訓練，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.實行本科實驗室全面開放，滿足學生科技創(chuàng)新需要

自動化系自動化專業(yè)綜合開放實驗區(qū)全天對學生開放，根據(jù)不同年級學生要求，確定開放內容。學生可自由選擇進入實驗區(qū)做實驗的時間，實驗室根據(jù)學生預約實驗時間準備實驗儀器設備并安排指導教師。允許學生自主選擇實驗題目，帶著實驗任務學習，在學習中逐步完成既定任務，教師在整個學習過程中給予指導，使學生的設計和研究成果在學科競賽中能夠得到更高層次的體現(xiàn)，將創(chuàng)新能力、開發(fā)設計能力和工程實踐能力的培養(yǎng)貫穿于本科實驗教學的始終 。

四、基于學科競賽的自動化專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)成效

學科競賽不僅能夠拓寬學生的專業(yè)知識面、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，而且能夠大幅提升學生對前沿技術及先進科研平臺相關知識的掌握，為學生走向工作崗位打下堅實的專業(yè)基礎，使他們在就業(yè)過程中很容易受到用人單位的青睞。調查結果表明，參加過相關學科競賽并獲得獎項的自動化專業(yè)畢業(yè)生在就業(yè)方面具有明顯優(yōu)勢，就業(yè)成功率一般高于普通同學，找到理想的工作的機會也多于其他同學。此外，由于學科競賽通常按照完成一個完整工程項目的流程培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力和工程實踐能力，使學生在就業(yè)后能夠快速適應工作，具有較強的進取心和創(chuàng)新精神，較容易成為用人單位的專業(yè)技術骨干。近年來，學校自動化專業(yè)大部分參加學科競賽獲獎學生就業(yè)后工作能力都得到了用人單位的肯定，并受到了較高的評價。同時參加學科競賽還有助于提高學生考研方面的競爭力，近幾年，學校自動化專業(yè)部分參加學科競賽學生在參加研究生面試或者雙向選擇指導教師時，由于創(chuàng)新能力較強，對前沿知識的掌握和靈活運用方面能力較強，更容易獲得指導教師的肯定。