無碳小車越障競賽能力培養的研究

劉燕　張帆　宋芳　譚曉曉

摘要：工程訓練綜合能力競賽每年舉行，本文從組員的選拔、備賽氛圍營造、指導教師的引導、比賽規則分析等方面，對提高工程訓練綜合能力競賽學生的理論水平和實踐能力進行了闡述。

關鍵詞：無碳小車；工程訓練；創新能力

工程訓練綜合能力競賽實行校賽、市賽、國賽三級競賽制度，是最具影響力的全國性大學生賽事之一，包括機械組S型和8字、3D打印組、電控組。小車為三輪結構，小車避障行駛動力由競賽時統一給定的質量為1Kg的標準砝碼提供，砝碼的下降高度為400mm。競賽考察學生理論、設計、工藝、成本、檢測、操作等方面的能力和綜合素質。為在比賽中發揮實力，賽出水平，取得優異成績，備賽需要從以下方面采取措施：

一、重視組員的選拔

參賽學生的主動性和積極性直接影響比賽成績，尤其是從校賽到上海市比賽再到全國賽中間跨度兩年時間，有些學生到大三大四功課多，參加考研或出國考試，學生可能中途退賽，但若參賽隊員是真正熱愛，就能堅持到底，熱情飽滿。教師應廣播比賽信息，學生主動報名參加，不是指定幾個考試成績好的學生參加，善于理論考試的學生不一定善于比賽。無碳小車競賽不是理論考試，而是注重創新及動手實踐。主動報名的學生，對比賽有興趣，比賽困難重重，興趣是最好的老師，學生一旦對比賽產生興趣，學習便不再是一種負擔，它是學生在學習中敢于質疑、敢于挑戰的強大動力。因為有了興趣，即便碰到困難與挫折，也敢勇往直前，不退縮。

二、營造備賽氛圍

“近朱者赤，近墨者黑”，無碳小車越障比賽備賽過程要營造比賽氛圍，有固定的實驗室，學生有地方可去，最好幾個比賽小組在同一個實驗室，學生專業背景不同，可以彼此為師，小組之間可以定期舉辦內部小比賽，在此過程，總會有一兩個小組脫穎而出，成為大家的榜樣，適當展示學生優秀方案，有利于激發學生學習興趣和增加自信，其他小組會有緊迫感，積極主動地和其他同學進行交流，加快自身的進度。學生之間存在著適度競爭意識，競爭會感到壓力，而正是這種壓力促使他們產生了拼搏的動力，大家學習、競爭和趕超彼此，有競爭才會有進步，創造出一種充滿活力的備賽局面，用競爭激發學生高昂的斗志，發掘學生巨大的潛能。學生在不知不覺中，自然而然地受到熏陶、暗示和感染，學生相互切磋，相互啟發，取長補短，齊進步，共發展。給學生營造自主探索、合作交流、動手實踐的活動空間，備賽氛圍對于每個小組的發展起著至關重要的影響。

三、指導教師的引導

興趣是最好的老師，但只有興趣是遠遠不夠的，教師的引導非常關鍵。首先教師需要集中培訓學生：介紹比賽主題、場地設置、小車要求等。如果沒有參加工程訓練比賽的經驗，很多學生不知從哪里開始著手，教師集中培訓幾個小組的學生，培訓主要包括機械設計，機械制圖兩維圖、三維圖、裝配圖、爆炸圖、3d打印設備的操作、小車拆卸和裝配、標準件的選型、激光切割機的應用、電子元器件的選用、電路設計、電路板焊接、程序的編制、參數調試等。引導學生了解比賽，幫助學生知識儲備。

其次進度管理，定期見面。教師應與學生定期見面了解小車的進展，引導學生團隊分工，哪些同學負責機械部分，哪些同學負責電路部分，制定短期目標，定期檢查是否達到預期的進度，及時發現問題與學生探討，共同解決問題，不能放手全交給學生，教師不進行過程管理往往進度太慢，老師應及時指導，對于好的方案給予肯定，不完善處指出具體細節及修改方向，使學生明確探究目標。如小車下坡時剎車裝置的設置，先討論幾個剎車方案，確定預期完成時間，采購零部件，安裝調試，教師定期檢查，實車實驗剎車效果，修改完善方案。

四、詳細分析比賽規則

工程訓練綜合能力競賽總分有幾個部分組成，小車拆裝、電路板焊接、制圖、機電聯調、拆裝后小車行走、設計方案評審等。第一大部分參賽隊重視競賽小車在前行時能夠自動繞過賽道上設置的障礙物數量和行進距離，對分數多的環節即拆裝后小車行走重視，往往不太重視四個設計方案的分數，如設計方案評審中文字多圖片少，零件圖和裝配圖線條粗細不分，文件沒有寫滿，條理不清晰甚至有錯別字等，導致文件分落后于其他比賽小組。

第二拆裝不夠熟練。比賽規定一個小時內拆裝完成，拆裝時間越短分數越高，有的小組28分鐘完成，有的超過一個小時完成，拆裝分數差距很大。首先是設計小車時盡量減少零件數量，標準件盡量采用相同規格互換性好，螺紋孔位置要便于拆裝螺絲等，其次，平時經常訓練拆裝，比較自己拆裝時間與歷屆比賽最短時間，增加熟練程度。

第三砝碼高度不合理。砝碼與小車底板的高度規定四百毫米，備賽時采用自己選購的砝碼，正式比賽只能使用比賽方提供的砝碼，規格可能不一致，如果設計小車砝碼高度不留適當余量，如備賽時砝碼掛鉤比較短而正式比賽砝碼掛鉤長則砝碼底部到小車底板的高度不到四百毫米。重力勢能轉化為動能驅動小車行進，砝碼的高度影響行進距離，應該最大限度利用砝碼重力勢能。

總之，工程訓練綜合能力競賽成績受學生能力、教師水平、賽場地板摩擦系數、障礙物擋板顏色、光照強度等因素影響，只要隊員們分工合作、制定計劃、進度跟蹤，學生在學習中不怕挫折，敢于質疑、重視細節，則不僅能取得優異成績，更重要的是可以大幅提升學生工程創新意識、團隊合作精神和實踐操作能力。

參考文獻：

[1]工程訓練綜合能力競賽無碳小車控制系統設計，黃淑新、蔡孟凱、楊智、賀界晴、陳力航、李旭，機電工程技術，2018年第47卷第03期

[2]無碳小車軌跡模擬及轉向機構的優化，李杰、謝良喜、馬昭、陳建文、章毅、田志翔，機械工程師，2015年第7期。