新工科背景下“以賽促賽以賽育人”光電創(chuàng)新人才 培養(yǎng)和選拔模式探索研究 -以“藍(lán)橋杯大賽”和“光電設(shè)計(jì)大賽”為例

新工科背景下“以賽促賽，以賽育人〞光電創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔形式探究研究——以“藍(lán)橋杯大賽〞和“光電設(shè)計(jì)大賽〞為例〔〕:

摘要：新工科背景下，如何培養(yǎng)滿足企業(yè)需求的應(yīng)用創(chuàng)新型人才是高等教育的重要使命。以我校光電創(chuàng)新理論班為平臺(tái)，以"藍(lán)橋杯";全國軟件與信息技術(shù)大賽為切入點(diǎn)，以光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽為載體，通過專業(yè)技能競(jìng)賽，促進(jìn)教學(xué)改革，探究"以賽促賽，以賽育人";的光電拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔的育人之路。

關(guān)鍵詞：新工科；藍(lán)橋杯；光電設(shè)計(jì)大賽

本文引用格式：李斌，等.新工科背景下"以賽促賽，以賽育人";光電創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔形式探究研究以"藍(lán)橋杯大賽";和"光電設(shè)計(jì)大賽";為例[J].教育現(xiàn)代化,2022,7(53):26-29.

ResearchontheTrainingandSelectionModeofOptoelectronicInnovativeTalentsof"PromotingpetitionbypetitionandEducatingPeoplebypetition"undertheBackgroundofNewEngineering

--Take"BlueBridgeCuppetition"and"PhotoelectricDesignpetition"asExamples

LIBin,TANGJin-long,LIXian-fu,ZHOUZi-gang,LIYong-qiao,WEILan

(SchoolofScienceSouthwestUniversityofScienceandTechnology,MianyangSichuan)

Abstract:Underthebackgroundofnewengineering,howtocultivateapplicationinnovativetalentstomeettheneedsofenterprisesisanimportantmissionofhighereducation.Takingthephotoelectricinnovationpracticeclassofourschoolastheplatform,takingthe"BlueBridgeCup";nationalsoftwareandinformationtechnologypetitionasthestartingpoint,takingthephotoelectricdesignpetitionasthecarrier,promotingtheteachingreformthroughtheprofessionalskillpetition,exploringthewayofcultivatingandselectingthephotoelectrictopinnovativetalentsof"promotingpetitionbypetitionandeducatingpeoplebypetition";.

Keywords:Newengineering;BlueBridgeCup;Photoelectricdesignpetition

一引言

全國大學(xué)生光電設(shè)計(jì)競(jìng)賽是由中國光學(xué)學(xué)會(huì)和教育部高等學(xué)校電子信息類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)組織的賽事，旨在加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新精神、理論才能和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)，通過綜合光、機(jī)、電、算一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)才能的實(shí)訓(xùn)與交流，構(gòu)筑全國光學(xué)工程學(xué)科和光電信息科學(xué)與工程專業(yè)大學(xué)生之間交流學(xué)習(xí)的橋梁，推動(dòng)高等教育人才培養(yǎng)形式和理論教學(xué)改革，激發(fā)大學(xué)生對(duì)光電科技的熱情，不斷進(jìn)步人才培養(yǎng)質(zhì)量【1】。全國光電設(shè)計(jì)大賽迄今已經(jīng)舉辦了七屆，每年的賽題以"光+主題";方式命題，比方第二屆"光與能量";，第三屆"光與生活";，第四屆"光與信息";等主題進(jìn)展。命題表達(dá)光電技術(shù)與社會(huì)的親密關(guān)系，也涵蓋了各學(xué)科交融的要求。如第五屆"光與智能";的命題"基于光電目的識(shí)別的空投救援用無人飛機(jī)";，除了要求采用光電技術(shù)進(jìn)展導(dǎo)航外，還要求飛機(jī)可以自動(dòng)定位、目的尋找、定點(diǎn)拋投、返回出發(fā)點(diǎn)等復(fù)雜功能，需要參賽團(tuán)隊(duì)綜合的運(yùn)用光、機(jī)、電、算等多學(xué)科知識(shí)。命題表達(dá)了新時(shí)期高等教育要迎合新工科開展趨勢(shì)[2,3]。

二我校光電設(shè)計(jì)大賽備賽存在的問題

全國光電設(shè)計(jì)大賽的參賽資格是首先學(xué)校組織校賽，校賽獲獎(jiǎng)隊(duì)伍擇優(yōu)參加省賽，省賽一等獎(jiǎng)隊(duì)伍才有資格參加全國光電設(shè)計(jì)大賽，有時(shí)機(jī)參加國賽的隊(duì)伍是難能可貴，這幾年我校的光電設(shè)計(jì)大賽組織過程中，出現(xiàn)以下幾種問題。

〔一〕隊(duì)伍內(nèi)部程度參差不齊

每年的校光賽題目發(fā)布，鼓勵(lì)同學(xué)們開始組隊(duì)參賽，很多隊(duì)伍的隊(duì)友要么來自于同一宿舍，要么是平時(shí)關(guān)系比擬好的同學(xué)，完全不考慮隊(duì)友的真實(shí)程度，隊(duì)伍中的同學(xué)沒有經(jīng)過系統(tǒng)的理論培訓(xùn)，毫無動(dòng)手理論才能，這種以情感為出發(fā)點(diǎn)的組隊(duì)方式最后造成的一個(gè)場(chǎng)面就是打醬油現(xiàn)象非常明顯，成為了一個(gè)人的比賽。隊(duì)伍內(nèi)部程度高的同學(xué)承當(dāng)了賽中所有的任務(wù)：硬件、軟件、算法甚至機(jī)械局部所有的工作，最終該隊(duì)員只能由于滿肚子牢騷和力不從心，整個(gè)團(tuán)隊(duì)中途散伙。

〔二〕隊(duì)伍內(nèi)成員學(xué)科重疊

光電設(shè)計(jì)大賽是個(gè)聚集多學(xué)科的綜合性賽事，需要團(tuán)隊(duì)中的成員具有不同的專業(yè)學(xué)科背景，協(xié)力完成。這幾年的另外一個(gè)現(xiàn)象就是即使隊(duì)伍中的成員都比擬優(yōu)秀，動(dòng)手理論都比擬強(qiáng)，由于平時(shí)的朋友圈有限，組隊(duì)成員的學(xué)科出現(xiàn)重疊，分工不明確，對(duì)于超出其知識(shí)的范圍的任務(wù)要么沒法解決，要么只能從頭開始學(xué)習(xí)，造成備賽進(jìn)展極其緩慢，隊(duì)伍中其余成員只能等該局部功能實(shí)現(xiàn)，才能進(jìn)入下一個(gè)環(huán)節(jié)，這種組隊(duì)方式很難走很遠(yuǎn)。

〔三〕有激情但無持久力

光電設(shè)計(jì)大賽的選拔需要經(jīng)過很長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間以及層層選拔，需要團(tuán)隊(duì)中成員的目的一致，興趣相投，可以有一種萬里長(zhǎng)征的決心和毅力，但大局部隊(duì)伍在組隊(duì)時(shí)豪情萬丈，隨著備賽過程中技術(shù)難度開始增加，才能缺乏，心中的激情開始消退，投入的時(shí)間和精力也就越來越少。另外有的隊(duì)友還身兼多職，無暇顧及自己的備賽任務(wù)，造成隊(duì)伍內(nèi)部軍心松散，抱怨情緒增加，隊(duì)伍無法維持。

三光電創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔體系

〔一〕依托"以賽促賽，以賽育人";實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)

基于以上問題，為保障我院光電信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量，學(xué)院向?qū)W校申請(qǐng)光電創(chuàng)新班工程，由專門的教學(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，該工程旨在為學(xué)有余力和有拔尖創(chuàng)新潛力的學(xué)生提供更好平臺(tái)，以光電設(shè)計(jì)大賽為育人載體，培養(yǎng)出滿足新工科背景的光電拔尖人才。團(tuán)隊(duì)為保證人才隊(duì)伍的連續(xù)性，在低年級(jí)新學(xué)員培養(yǎng)中先前引入藍(lán)橋杯賽事，主要考慮該競(jìng)賽不僅可以培養(yǎng)將來光電設(shè)計(jì)大賽中各學(xué)科交融的專業(yè)技能人才，而且可以在備賽中觀察學(xué)生的性格特點(diǎn)和秉性，為后續(xù)的光電設(shè)計(jì)大賽科學(xué)合理組隊(duì)提供優(yōu)質(zhì)的人才供應(yīng)。

藍(lán)橋杯全國軟件與信息技術(shù)大賽是面向全國高校在校大學(xué)生舉辦的年度賽事。大賽分為軟件類和電子類兩大類別。其中軟件類個(gè)人賽包括C/C++程序設(shè)計(jì)大賽和JAVA設(shè)計(jì)大賽。藍(lán)橋杯電子類競(jìng)賽包括單片機(jī)和嵌入式競(jìng)賽，以實(shí)際的企業(yè)工程題目作為競(jìng)賽賽題，促進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)【3】。藍(lán)橋杯大賽分為省賽和國賽兩局部，省賽比賽時(shí)間為每年的4月初左右，省賽一等獎(jiǎng)獲得者有資格參加國賽。國賽為每年的5月下旬。光電設(shè)計(jì)大賽省賽每年一般在7月份舉行，防止了兩個(gè)比賽時(shí)間的沖突，剛好為光電設(shè)計(jì)大賽備賽人才選拔的重要參考根據(jù)，可以優(yōu)先從省賽或者國賽獲獎(jiǎng)?wù)咧刑暨x出優(yōu)秀學(xué)員組成隊(duì)伍。

〔二〕"以賽促學(xué)、以賽促改";加速人才培養(yǎng)改革措施

遵循教育規(guī)律和人才成長(zhǎng)規(guī)律，將人才的培養(yǎng)過程分為圖1中的階段來施行：

1.初級(jí)階段集中培訓(xùn)階段

每年的五月，在學(xué)校教務(wù)處平臺(tái)發(fā)布招生簡(jiǎn)章，面向全校各學(xué)院不限專業(yè)，僅限大一和大二同學(xué)報(bào)名，招收不超過75名學(xué)有余力同學(xué)組成光電創(chuàng)新班，在一年的培訓(xùn)期間內(nèi)，采用邊培訓(xùn)邊淘汰原那么，最終留任35名同學(xué)。暑期階段，開展時(shí)長(zhǎng)近一個(gè)月的專業(yè)培訓(xùn)，主要包括AltiumDesignerPCB軟件使用，為后期光電設(shè)計(jì)大賽硬件人才做好保障；C語言編程才能和STM32嵌入式編程才能那么為光電設(shè)計(jì)大賽中算法和控制局部做人才儲(chǔ)藏，Zemax軟件培訓(xùn)為后期光學(xué)設(shè)計(jì)局部任務(wù)做好人才儲(chǔ)藏，數(shù)字圖像處理科目那么為圖像識(shí)別局部做人才保障，該兩門培訓(xùn)科目主要為上屆光創(chuàng)班學(xué)員培訓(xùn)，因此暑期為兩期開班形式。由于講授對(duì)象大多數(shù)為大一同學(xué)，有的專業(yè)學(xué)生只學(xué)習(xí)了電路原理，有的專業(yè)同學(xué)連電路原理也沒有學(xué)過，在嵌入式培訓(xùn)內(nèi)容中涉及到數(shù)字和模擬電子技術(shù)時(shí)，講授過程中盡量簡(jiǎn)化理論內(nèi)容，指導(dǎo)同學(xué)們只要知道其功能即可，不必做過深的研究。同時(shí)講解STM32的時(shí)鐘系統(tǒng)和總線系統(tǒng)或者各局部外設(shè)時(shí)，主要以講授框圖為主，所有代碼由老師在課堂從空白文件開始，邊敲代碼邊講解該行的作用或者功能，同時(shí)備上注釋，由淺入深，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)同學(xué)們將固件庫的C語言代碼和STM32的內(nèi)部硬件結(jié)合，不斷的編程理論使學(xué)生對(duì)STM32內(nèi)部的工作原理有很深的理解。暑期培訓(xùn)階段前一周布置一道綜合型性的工程，可以運(yùn)用暑期期所有的培訓(xùn)內(nèi)容，到達(dá)所學(xué)即所用的目的【4】。

2.中級(jí)階段提升階段架構(gòu)培訓(xùn)階段

初級(jí)階段的培訓(xùn)只是分單獨(dú)模塊(如IO、定時(shí)器、串口等)講解，模塊與模塊之間根本無關(guān)聯(lián)。光電設(shè)計(jì)大賽的賽題涉及到的都是多任務(wù)操作以及算法，涉及到很多外設(shè)模塊甚至需要多個(gè)處理器協(xié)同工作來完成賽題的功能，假設(shè)學(xué)生沒有架構(gòu)思維，根本不知道各個(gè)任務(wù)該如何調(diào)度，中級(jí)階段的主要任務(wù)就是鍛煉學(xué)生的架構(gòu)思維，利用國慶期間開展有限狀態(tài)機(jī)思維的專題培訓(xùn)進(jìn)步學(xué)生整體架構(gòu)的才能。從簡(jiǎn)單的按鍵案例出發(fā)，針對(duì)每個(gè)案例工程理清初態(tài)、事件、動(dòng)作、遷移、終態(tài)的判斷。通過幾個(gè)案例工程訓(xùn)練下來，學(xué)生們逐漸形成了狀態(tài)機(jī)思維，對(duì)新的陌生的工程大腦中打破口【5】。

3.高級(jí)階段藍(lán)橋杯賽題實(shí)訓(xùn)階段

該階段是需要學(xué)員通過反復(fù)理論，來積累編程和開發(fā)經(jīng)歷的階段，也是開拓思維的階段。期末考試完畢到春節(jié)前一周時(shí)間，創(chuàng)新班學(xué)員必須每天來實(shí)驗(yàn)室，采取考勤管理，分組實(shí)訓(xùn)，6人為一小組，所有的實(shí)訓(xùn)采用藍(lán)橋競(jìng)賽板。先大概根據(jù)兩套題目重點(diǎn)講解一些解題技巧和思路，狀態(tài)圖和流程圖的設(shè)計(jì)，如何根據(jù)狀態(tài)圖和流程圖設(shè)計(jì)出代碼。完畢后，就正式開始實(shí)訓(xùn)。每隔兩天發(fā)出一套新的賽題，每套賽題先不急于刷題，先組內(nèi)集體討論分析賽題，集思廣益，確定該賽題的程序框圖和狀態(tài)圖，然后才允許自行編寫實(shí)現(xiàn)代碼。對(duì)于狀態(tài)圖比擬難把握的，比方第八屆的省賽題目模擬升降機(jī)題目，狀態(tài)太多，學(xué)生意見都不一致，組織同學(xué)一起討論，抽取同學(xué)給班級(jí)的所有成員講解自己的分解思路，通過劇烈的討論，最終確定出最適宜的狀態(tài)圖。經(jīng)過春節(jié)前幾套歷年的藍(lán)橋杯賽題的實(shí)訓(xùn)。學(xué)員對(duì)模塊的功能固件庫的函數(shù)調(diào)用根本做到了純熟使用，對(duì)程序的狀態(tài)分解和調(diào)度才能也明顯增強(qiáng)。

4.沖刺階段模擬競(jìng)賽階段

這一階段是模擬演練，一方面摸清同學(xué)們的真實(shí)程度階段，也是進(jìn)一步調(diào)整自己的競(jìng)技狀態(tài)的好時(shí)機(jī)。開學(xué)前一周提早返校，為了營造真實(shí)的比賽環(huán)境，進(jìn)步學(xué)員的抗壓才能以及檢驗(yàn)是否真正將前面的所學(xué)轉(zhuǎn)化為才能，采用嚴(yán)格按照藍(lán)橋杯的時(shí)長(zhǎng)和比賽時(shí)間來進(jìn)展?？?，時(shí)間為4個(gè)小時(shí)，下午1:30開始，與藍(lán)橋杯時(shí)間同步。每人用的筆記本電腦不能是本人電腦，中途不允許上網(wǎng)，到點(diǎn)停頓答題，僅提供藍(lán)橋杯大賽在考場(chǎng)提供的資料。為了鼓勵(lì)同學(xué)們?nèi)硇耐度氲侥M考試中，賽出自己的真實(shí)程度，每次?？己髸?huì)設(shè)立一定的獲獎(jiǎng)比例，對(duì)每次?？记?5%左右同學(xué)進(jìn)展一定的補(bǔ)助，充分調(diào)動(dòng)優(yōu)秀同學(xué)積極性。該?？挤绞降慕Y(jié)果證明：省一等獎(jiǎng)的獲得者根本上是每次?？贾斜憩F(xiàn)最優(yōu)秀的同學(xué)。同時(shí)對(duì)于每次靠后的同學(xué)也進(jìn)展催促，鼓勵(lì)其趕超其余同學(xué)。幾場(chǎng)模擬下來，同學(xué)們對(duì)自身暴露出問題已經(jīng)有所掌握，同時(shí)也便于老師對(duì)賽題有爭(zhēng)對(duì)性的講解，加深了學(xué)員的印象。

5.人才選拔和淘汰階段

經(jīng)過為期大半年的培訓(xùn)和藍(lán)橋杯大賽的洗禮，光創(chuàng)班學(xué)員的程度差距也開始比擬明顯，四月份的藍(lán)橋杯比賽結(jié)果將會(huì)成為下一階段備賽光電設(shè)計(jì)大賽種子選手的重要根據(jù)，同時(shí)也根本確定了35名光創(chuàng)班最終名單。這35名同學(xué)根據(jù)排名、比賽門類、各自的興趣優(yōu)化組隊(duì)。隊(duì)伍中成員最多兩名隊(duì)友來自于藍(lán)橋杯同一競(jìng)賽科目。算法獲獎(jiǎng)同學(xué)主要負(fù)責(zé)將來光賽中算法和圖像處理任務(wù)或者光學(xué)MATLAB處理局部。嵌入式獲獎(jiǎng)同學(xué)負(fù)責(zé)光電設(shè)計(jì)大賽中控制局部。藍(lán)橋杯省賽省三等獎(jiǎng)獲得者中擇優(yōu)選出對(duì)電路硬件感興趣同學(xué)負(fù)責(zé)光賽中電路板的制作與調(diào)試局部。

四效果與成效

通過前面指定的人才培養(yǎng)道路圖，以藍(lán)橋杯大賽為人才培養(yǎng)的施行著力點(diǎn)，以光電設(shè)計(jì)大賽為錘煉平臺(tái)，以圍繞打造將來新工科人才培養(yǎng)的終極目的，在光電創(chuàng)新班推廣這兩年的理論教學(xué)改革，證實(shí)了該人才培養(yǎng)和選拔形式無論從技術(shù)程度、抗壓才能、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等各方面對(duì)于學(xué)生的綜合素質(zhì)都有很大的幫助。近三年來，藍(lán)橋杯省一的獲獎(jiǎng)率都在20%以上，省二獲獎(jiǎng)率在50%以上，總體獲獎(jiǎng)率在85%以上。同時(shí)經(jīng)過選拔后的選手組隊(duì)參加四川省和全國光電設(shè)計(jì)大賽都獲得了很好的成績(jī)，第五屆全國光電設(shè)計(jì)大賽獲得國家一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)；第六屆國家三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，第一屆四川光電設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)8項(xiàng)，三等獎(jiǎng)5項(xiàng)。

五結(jié)