學科競賽在大學生科技創新培養中的應用初探
——以全國大學生智能汽車競賽為例

殷 帥 于春蕾 田 婷 包贏超

0 前言

綜觀當今世界，經濟、社會發展離不開人才資源，人才資源一直被認為是最寶貴、最重要的戰略資源，是決定一個國家和民族興衰的關鍵[1]。學者葉忠海[2]曾指出：“人才是那些在各種社會實踐活動中，具有一定專門知識、較高的技術和能力，能夠以自己的創造性勞動，對認識、改造自然和社會，對人類進步做出了某種較大貢獻的人”。新世紀，人們對人才的認識大致漸趨一致，認為人才是具有一定專業知識或專門技能并以其創造性勞動為社會發展與人類進步作出貢獻的人。

高等學校是科技創新人才的培養基地。高校在開展創新教育時[3-4]，應注重渠道、方法的多樣性，大學生科技競賽作為鍛煉大學生創新能力、實踐能力的一個重要方法，成為創新教育不可或缺的環節。2008年，在教育部批準列入國家教學質量與教學改革工程資助項目中，全國大學生智能汽車競賽被列入其中。

1 學科競賽的主要功能與作用

學科競賽主要以學生所在學科為背景，針對當前熱點研究問題，開展一系列源于專業，又高于專業的競技類科技活動。

1.1 促進學生專業知識應用，強調動手能力

學科競賽不同于傳統的課堂教學，它是以培養學生的自主知識學習能力，強調學生的個性化培養，實現學生獨立思維能力的啟發為目標。學科競賽要求學生能夠綜合運用所學知識，解決設計中遇到的各類專業知識、工程以及動手實踐等問題，并在決問題的過程中掌握知識。同時，通過學科競賽活動，學生可以開闊專業視野，提升專業知識，并且在比賽的過程中錘煉學生堅毅的品格和過硬的心理素質。目前，棗莊學院機電工程學院每年參加的各類競賽有：全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生電子設計競賽、全國大學生智能汽車競賽等。

1.2 學科競賽是對專業知識的升華

學科競賽選題大都以專業知識為背景，如智能汽車競賽，該競賽涵蓋了從控制科學到機械科學各類知識，參賽是對所學知識的一次全面梳理再掌握的過程，是知識的再升華過程。

學科競賽作為大學創新創業平臺必修科目融合了課內、課外、教學實踐等必要環節，通過學生自主設計、完成參賽作品，可以有效鍛煉并培養學生的創新精神、實踐能力、團隊協作能力、應急問題解決能力，完成理論知識與實踐應用的結合。大學生通過參加各類競賽，可有效地將所學知識運用到要解決的實際問題中，通過分析設計需求，提出自身新穎獨特的設計思路來合理地解決問題。

2 全國大學生智能汽車競賽

全國大學生智能汽車競賽是一個集科技性、創意性、趣味性于一體的探索性工程實踐活動。該競賽涉及學科廣，涵蓋了傳感技術、模式識別、信號處理、自動控制、車輛工程、電氣、電子技術等多學科的創意性競賽，內容包括理論設計與分析、整車性能調試、現場參賽環節。通過學生的自主設計調試，可以激發大學生科學研究與探索的潛能，提高基本工程開發能力，培養大學生的創新能力以及科學研究能力[5]。

參賽過程中，參賽同學在智能車設計、制作、調試、完賽的過程不斷發現新問題，嘗試各種專業知識解決問題，從而鍛煉了學生的動手能力和解決問題能力，提高了學生的創新能力。因此，該類高水平學科競賽對培養“具有創新能力的新時代大學生”具有重要現實價值。我校從2006年正式參加全國大學生智能汽車競賽，獲得全國二等獎兩項，省一等、二等獎數項，培養了一批具備基本工程素養、具有一定創新能力參賽隊員。作為指導教師，在比賽準備和參賽的過程中能深切體會到該項競賽對學生的創新能力、實踐能力、工程素養的培育價值。

3 智能車大賽促進大學生創新能力培養

入職以來，筆者一直從事全國大學生智能汽車競賽指導教師，作為一個以培養創新性具有實踐能力人才的大賽，在指導的過程中，結合參加競賽選手競賽過程遇到的問題，該競賽對大學生創新能力的培養有以下感悟。

（1）全國大學生智能汽車大賽是綜合多個學科、多門知識的一個競賽，對大學生知識的綜合掌握的考驗。

雖然全國大學生智能汽車競賽常規組每年車模硬件基本一樣，但各個隊伍之間成績相差較大，決定每一隊伍成績優劣的不僅僅是程序調試水平，還與路徑識別算法優劣、特征元素處理算法、整車調教等有很大關系。因此，需要大學生綜合運用多門知識，如在攝像頭、內傾角調教、左右輪電機差速調教等，要結合汽車理論相關知識進行組裝調試。在軟件上，現有車模采用的單片機并不是針對數字圖像處理開發，因此需要在提高響應速度的基礎上更好的優化識別賽道路徑，保證整套系統的可靠性。

（2） 全國大學生智能汽車競賽是一全方位知識能力與應用能力的鍛煉。

全國大學生智能汽車競賽是科技創意性制作類競賽，是一種具有很強探索性的工程實踐類競賽，涉及的專業知識廣，融合了多個學科，體現了綜合設計能力。對于機電學院的學生，我校參賽隊員在傳感技術、模式識別技術等方面稍有欠缺，是一個探索學習的過程。在模型車設計方面，賽車裝配過程中需要綜合考慮車身部件的裝配布局和重心偏移問題；針對電動機驅動的問題，如何為例獲得更加理想的驅動效果，合理的選擇場效應管或驅動芯片來減少熱量，也是參賽隊員必須要解決的問題。為了完成比賽，學生需要面對各種困難，敢于挑戰困難，自學相關學科知識，不斷調整和優化整車性能參數，最終完成這場復雜、全方位的競賽。在參加、制造、調試、競賽的過程中，真正鍛煉了學生的綜合設計能力、問題分析能力和解決問題的能力，培養了學生創新實踐能力。

（3）全國大學生智能汽車競賽需要團隊協作，培養學生的團隊精神和協作能力。

參加競賽的隊伍一般由3 名學生組成，3 名同學可以軟硬分工，也可軟硬結合，但調試必須在3 人一起的基礎上實現，調試的目標是讓車跑得更快、更穩，一輛跑的好的車一定是不斷調試出來的，但在調試過程一定會遇到各種意想不到的問題，只有團隊協作、老師指導，才能少走彎路，更快的制作出一輛“好車”。在團隊協作過程中，團隊成員之間、團隊成員與老師的交流不斷得到提升，參數隊員的團隊精神和協作能力得到了較好的培養。

4 總結

綜上所述，在高等學校教學中，教師在教授專業知識的基礎上，應該巧妙運用“學科競賽”這一手段培養、提高學生的創新能力。讓學生在掌握專業知識的基礎上，通過自己動手實現一個“工程”，實現對所學知識的運用與深化理解，讓大學生能夠了解社會的創新需求，深化理解所學理論知識，從而全面提升大學生的創新能力。