呂宏, 高明, 杜玉軍

(西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院， 西安 710021)

0 引言

在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，課堂上學(xué)到的理論知識往往要在實(shí)踐過程中才能變得更為豐富和有效，而參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和學(xué)科競賽就是這種實(shí)踐過程的具體表現(xiàn)。在大學(xué)生課外科技競賽活動中必然涉及到專業(yè)實(shí)踐能力和非專業(yè)能力的培養(yǎng)，這里的專業(yè)實(shí)踐能力主要表現(xiàn)在：知識應(yīng)用能力、方案設(shè)計能力、系統(tǒng)開發(fā)能力以及集成調(diào)試能力等，而非專業(yè)能力主要包括團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等[1-4]。在專業(yè)實(shí)踐能力和非專業(yè)能力得到鍛煉的同時，大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力在此過程中也可以得到很大的提升。眾所周知，通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和學(xué)科競賽在培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神、分析表達(dá)問題能力及總結(jié)能力方面都有所助益，需要指出的是，這一過程同樣對提高學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新素質(zhì)等方面具有非常重要的引導(dǎo)性作用。光電類專業(yè)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成要求學(xué)生在擁有從事光電類項(xiàng)目的設(shè)計制造、技術(shù)開發(fā)等專業(yè)實(shí)踐能力的同時，也要注重非專業(yè)能力的培養(yǎng)，需要指出的是，在專業(yè)實(shí)踐能力與非專業(yè)能力培養(yǎng)過程中，本科生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新方法和創(chuàng)造性心理素質(zhì)也得到了形成和鍛煉。這些都可以在鼓勵和帶動學(xué)生參與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和課外科技競賽活動中體現(xiàn)出來。

當(dāng)前關(guān)于大學(xué)生課外科技競賽活動在培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力方面的研究雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但是綜合國內(nèi)外大學(xué)生課外科技競賽活動發(fā)展現(xiàn)狀，對于整個課外科技競賽活動中的非專業(yè)能力培養(yǎng)與參賽者創(chuàng)新能力提升之間邏輯關(guān)系研究較少[5-9]。對于光電類專業(yè)大學(xué)生而言，由于其自身的特殊性，在參加課外科技活動中的非專業(yè)能力培養(yǎng)與創(chuàng)新素質(zhì)提高之間的關(guān)系問題研究還需進(jìn)一步探索。

本文以筆者指導(dǎo)光電類專業(yè)本科生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和學(xué)科競賽實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，分析了光電類大學(xué)生在課外科技競賽活動中非專業(yè)能力培養(yǎng)不同階段的創(chuàng)新性表現(xiàn)，探討了非專業(yè)能力培養(yǎng)與創(chuàng)新素質(zhì)提升之間的互動關(guān)系，研究了課外科技競賽活動中非專業(yè)能力培養(yǎng)對大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的提升起到的積極作用，同時研究結(jié)果也有助于指導(dǎo)教師教學(xué)水平提高和教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。

1 科技競賽活動中非專業(yè)能力培養(yǎng)的創(chuàng)新性表現(xiàn)

光電類專業(yè)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)以光、機(jī)、電、計算機(jī)為學(xué)科基礎(chǔ)的人才知識結(jié)構(gòu)，能在測量與控制、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計制造等領(lǐng)域從事科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等工作，同時，還要培養(yǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，具有一定的人文素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作精神，具有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的高級工程技術(shù)人才。由此可以看出，通過本科生參加課外科技競賽活動，既調(diào)動了學(xué)生專業(yè)實(shí)踐的積極性，強(qiáng)化了專業(yè)技能訓(xùn)練，而且，在非專業(yè)能力方面也得到了提高，具體表現(xiàn)在學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識和競爭意識的進(jìn)一步強(qiáng)化，以及學(xué)生探索精神和創(chuàng)新能力的提升。這一過程使本科生具備良好的創(chuàng)新思維，旺盛的求知精神和較強(qiáng)的創(chuàng)新能力，為光電類專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事智能化儀表和檢測技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用領(lǐng)域工作打好基礎(chǔ)。通過對歷年來參加課外科技競賽活動項(xiàng)目且已畢業(yè)學(xué)生的情況進(jìn)行分析總結(jié)、跟蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)他們不僅在本科學(xué)習(xí)階段就學(xué)習(xí)成績優(yōu)異，熟悉本專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，在工作單位也能獨(dú)立完成一些項(xiàng)目工作，他們在工作中自信、勤奮，能奉獻(xiàn)，具有良好的社會責(zé)任感，更為重要的是，在從事工作過程中的創(chuàng)新素質(zhì)也相對較高。

在本科生參加光電類課外科技競賽活動中，將平時所學(xué)的專業(yè)知識在解決實(shí)際問題的過程中得以運(yùn)用，在完善知識結(jié)構(gòu)、提升專業(yè)實(shí)踐能力的同時，也在提高自身團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等非專業(yè)能力。我們這里關(guān)注的是非專業(yè)能力培養(yǎng)涉及到的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)提升之間的邏輯關(guān)系，非專業(yè)能力培養(yǎng)的創(chuàng)新性表現(xiàn)如圖1所示。

從圖1中可以看出，通過大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目和課外科技競賽的訓(xùn)練，充分發(fā)揮指導(dǎo)老師的能動作用，不僅培養(yǎng)了大學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等非專業(yè)能力，更為重要的是，在此過程中對大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)也產(chǎn)生了積極的推動作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

大學(xué)期間本科生要掌握學(xué)習(xí)知識的能力，同時更要養(yǎng)成合作的習(xí)慣。光電類課外科技競賽活動中項(xiàng)目組每位成員在完成作品設(shè)計工作時必須與其他人分工合作，組織學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目或大學(xué)生課外光電競賽活動之初，通過學(xué)生自主報名和導(dǎo)師遴選等方式，在包括大一學(xué)生在內(nèi)的不同年級本科生中選拔組隊(duì)，特別注意人員結(jié)構(gòu)合理搭配，發(fā)揮以往參加過課外科技活動實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)較多的學(xué)生的傳幫帶作用，由于他們碰到的問題基本相同，而且他們年齡相仿，經(jīng)歷相似，更容易產(chǎn)生共鳴，非常有利于團(tuán)隊(duì)協(xié)作。本科生創(chuàng)新能力的表現(xiàn)與導(dǎo)師的主觀能動性有著密不可分的關(guān)系，在注重培養(yǎng)學(xué)生在作品設(shè)計工作中嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦勤奮，善于與他人合作的工作態(tài)度的過程中，充分發(fā)揮指導(dǎo)老師的能動作用，通過指導(dǎo)交流討論等形式，將學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)時刻貫穿到團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)中，使團(tuán)隊(duì)每位成員在善于與他人交流合作的過程中產(chǎn)生新想法、新觀點(diǎn)，在原先基礎(chǔ)上具有更多的創(chuàng)新空間。

圖1 非專業(yè)能力培養(yǎng)的創(chuàng)新性表現(xiàn)

1.2 分析表達(dá)問題能力

對理工科大學(xué)生而言，良好的分析表達(dá)問題能力是畢業(yè)以后從事技術(shù)工作、科研工作或者教學(xué)工作關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，在光電類課外科技競賽活動過程中，團(tuán)隊(duì)成員面對需要集體討論的問題，良好的分析問題表達(dá)問題能力也顯得尤為重要。光電類專業(yè)涵蓋了自動控制、光學(xué)、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機(jī)等多學(xué)科專業(yè)，要求學(xué)生在熟練掌握本專業(yè)知識的前提下，具有收集、綜合和正確利用各種信息并獲取新知識的能力，在課外科技競賽活動中，學(xué)生基于所學(xué)專業(yè)知識，首先要能夠用準(zhǔn)確專業(yè)的語言正確地清楚地充分地表達(dá)思想，在討論中能夠清楚地闡述自己的觀點(diǎn)，在項(xiàng)目組集體討論問題時由指導(dǎo)老師主持，科學(xué)分析問題，注重所討論問題表達(dá)的方式方法，要求項(xiàng)目組成員既能有理有據(jù)地闡述自己的觀點(diǎn)，又能有理有據(jù)地駁倒對方的觀點(diǎn)，指導(dǎo)老師每周組織學(xué)術(shù)交流和集中培訓(xùn)，從中引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識并進(jìn)行把關(guān)，并提出改進(jìn)意見和建議，在保證學(xué)生自主完成設(shè)計的同時進(jìn)行方向性指導(dǎo)，使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到有效鍛煉。

1.3 文檔撰寫能力

在大學(xué)生課外科技活動及競賽項(xiàng)目中，通常要求撰寫項(xiàng)目申報書、項(xiàng)目任務(wù)書、項(xiàng)目開題中期報告以及作品技術(shù)總結(jié)報告。在相關(guān)文檔的撰寫中要求條理清晰，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；文筆流暢，語言通順；方法正確，分析、論證充分；設(shè)計、計算正確，工藝可行，設(shè)計圖紙質(zhì)量高，標(biāo)準(zhǔn)使用規(guī)范；專業(yè)名詞術(shù)語準(zhǔn)確。綜上所述，相關(guān)作品報告撰寫過程中要把文檔的撰寫訓(xùn)練和創(chuàng)新思維訓(xùn)練結(jié)合起來進(jìn)行，即在書面語言表達(dá)中滲透相關(guān)的創(chuàng)新思維方法訓(xùn)練。此過程由指導(dǎo)老師來控制節(jié)奏，按由易到難、由簡單到復(fù)雜的要求分階段進(jìn)行，首先要求學(xué)生對設(shè)計內(nèi)容要有充分的理解，構(gòu)建設(shè)計方案，繪制作品設(shè)計總體方案框圖，然后進(jìn)一步對方案中涉及到的功能模塊進(jìn)行細(xì)化，此時指導(dǎo)教師對學(xué)生作品報告仔細(xì)修改，可以通過給文檔加批注等形式提供給學(xué)生一些必要的思維方法和寫作方法，針對性的提出學(xué)生沒有考慮到的問題，并圍繞設(shè)計題目提示一些新的研究方向，一方面通過提升報告質(zhì)量提高學(xué)生的文檔撰寫能力，另外一方面從中啟發(fā)學(xué)生的設(shè)計靈感，使學(xué)生的設(shè)計思路更為活躍。

1.4 演示制作能力

大學(xué)生課外科技活動及競賽項(xiàng)目中形成的作品總結(jié)報告，往往要求通過PPT等形式進(jìn)行答辯，演示制作水平的好壞也直接影響最終的成績。這就要求參賽隊(duì)闡述作品內(nèi)容思路清新，語言表達(dá)準(zhǔn)確，重點(diǎn)突出；回答問題有理論依據(jù)，主要問題回答準(zhǔn)確、深入。故非專業(yè)能力中的演示制作能力培養(yǎng)至關(guān)重要，而且是課外科技活動及競賽項(xiàng)目中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)指導(dǎo)老師可以引導(dǎo)學(xué)生充分吸收現(xiàn)有PPT制作方法，并結(jié)合自身光電類專業(yè)實(shí)際和作品實(shí)際，充分發(fā)揮想象力，將創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)滲透到作品的演示制作過程中，使學(xué)生通過作品設(shè)計，在原來的基礎(chǔ)上產(chǎn)生更多的新的靈感，將演示作品完成的更為出色。這一系列過程皆有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散創(chuàng)新思維的能力，而在創(chuàng)新性思維引導(dǎo)下，更容易激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新欲望。

2 案例分析

課題組主要圍繞“陜西省大學(xué)生光電設(shè)計競賽”、“全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽”以及“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目”等大學(xué)生課外科技競賽活動開展研究。以參加第六屆陜西省大學(xué)生光電設(shè)計競賽的實(shí)際情況為例，比賽題目為光電“尋的”競技車，在指導(dǎo)光電類專業(yè)本科生組隊(duì)參賽整個過程中，始終強(qiáng)調(diào)非專業(yè)能力培養(yǎng)涉及到的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)提升之間的邏輯關(guān)系，在整體參賽過程中的不同階段，將創(chuàng)新素質(zhì)的鍛煉滲透到不同非專業(yè)能力培養(yǎng)中。競賽組中成員將首先能將所學(xué)專業(yè)知識應(yīng)用到比賽中，基于光電基礎(chǔ)知識，結(jié)合比賽要求，廣泛涉獵了自動控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機(jī)、機(jī)械等多個學(xué)科知識，合理設(shè)計比賽方案。為了實(shí)現(xiàn)光電“尋的”競技車能夠從指定位置出發(fā)，快速搜尋場地周邊隨機(jī)點(diǎn)亮的信號燈。以STM32F765為核心控制單元，通過OpenMV檢測點(diǎn)亮的信號燈，利用光電編碼器檢測模型車的實(shí)時速度，并使用PID控制算法調(diào)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了對模型車運(yùn)動速度和運(yùn)動方向的閉環(huán)控制。采用光電傳感器檢測小車與目標(biāo)信號燈的距離，保證小車自動對當(dāng)時亮起的信號燈做出精確的識別和尋找，并對當(dāng)下所處環(huán)境做出精準(zhǔn)判斷來實(shí)時調(diào)整小車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)小車抵達(dá)信號燈前通過舵機(jī)控制遮光板降下熄滅信號燈。設(shè)計實(shí)物如圖2所示。

在參賽過程中，參賽隊(duì)伍對人員、設(shè)備及技術(shù)支持進(jìn)行充分地考慮，明確分工，在設(shè)計與開發(fā)作品系統(tǒng)的同時完成資料整理、技術(shù)說明撰寫以及文檔演示等各項(xiàng)輔助性工作。

圖2 光電“尋的”競技車

通過參加光電類大學(xué)生課外科技競賽活動以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目，在作品設(shè)計過程中，學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力以及非專業(yè)能力都得到了提高，同時，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作、對問題的分析討論，也會不斷有新的想法和靈感涌現(xiàn)，在作品技術(shù)總結(jié)和工作總結(jié)報告的撰寫過程中，指導(dǎo)老師積極指導(dǎo)，認(rèn)真修改，使得同學(xué)們充分認(rèn)識到自己的優(yōu)勢和不足，特別是在作品演示過程中，通過縱向橫向比較，進(jìn)一步提高了同學(xué)們的綜合能力，每位同學(xué)的創(chuàng)新潛能也得到了激發(fā)，學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，包括創(chuàng)新思維和創(chuàng)造性人格也得到了潛移默化的鍛煉。

3 總結(jié)

光電類大學(xué)生參加課外科技競賽活動項(xiàng)目的過程，是專業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)過程，也是非專業(yè)能力的培養(yǎng)過程，同時，兩種能力的培養(yǎng)也潛移默化對大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的提升起到了積極的推動作用。就非專業(yè)能力的培養(yǎng)過程而言，從團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等，究其內(nèi)涵，處處與創(chuàng)新素質(zhì)的提升是密不可分的。結(jié)合長期指導(dǎo)光電類大學(xué)生參加課外科技競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目實(shí)際，重點(diǎn)研究了非專業(yè)能力培養(yǎng)與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)提升之間的邏輯關(guān)系，以及大學(xué)生創(chuàng)新能力在團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析表達(dá)問題能力、文檔撰寫能力和演示制作能力等非專業(yè)能力培養(yǎng)過程中體現(xiàn)。研究表明，光電類大學(xué)生參加課外科技競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目中非專業(yè)能力的培養(yǎng)與大學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的提升二者是一種互動的辯證的關(guān)系。在此過程中充分發(fā)揮指導(dǎo)老師的能動作用，對學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)起到積極的促進(jìn)作用，同時也促進(jìn)了教師教學(xué)水平的提高和教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。