辛華 肖定邦 吳學忠 陳劍 洪華杰

【摘要】卓越工程師培育是當前我國高等工程教育的重要任務(wù)。課外科技創(chuàng)新競賽是培養(yǎng)學生綜合能力的重要平臺。以中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽為例，從創(chuàng)新能力、工程能力、表達能力和團隊協(xié)作能力四個方面，介紹了在指導競賽過程中開展卓越工程師能力強化培養(yǎng)的探索與實踐。

【關(guān)鍵詞】卓越工程師創(chuàng)新競賽質(zhì)量工程

【基金項目】湖南省普通高等學校教學改革研究項目“卓越軍事工程師人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新研究與實踐”。

【中圖分類號】G643.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）10-0251-02

黨的十七大以來，黨中央、國務(wù)院做出了走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人才強國等一系列重大戰(zhàn)略部署，這對高等工程教育改革發(fā)展提出了迫切要求。走中國特色新型工業(yè)化道路，建設(shè)創(chuàng)新型國家迫切需要培養(yǎng)一大批能夠適應(yīng)和支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新型工程人才[1]。為此，教育部聯(lián)合有關(guān)部門在2010年啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”）。

“卓越計劃”的核心內(nèi)容是要強化培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程能力。要適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求還要注重培養(yǎng)學生的表達能力和團隊協(xié)作能力[2]。課外科技創(chuàng)新活動是鍛煉培養(yǎng)學生綜合能力的重要平臺[3]。教育部質(zhì)量工程支持了一系列大學生課外科技創(chuàng)新競賽，美新杯中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽是其中之一。近三年來，筆者組織了該賽事湖南賽區(qū)的選拔賽，并指導學生在全國總決賽中獲得了優(yōu)異成績。本文以該競賽為例，介紹依托課外科技創(chuàng)新競賽，開展卓越工程師能力強化培養(yǎng)的探索與體會。

一、我校參加中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽情況介紹

美新杯中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（原美新杯中國 MEMS 傳感器應(yīng)用大賽，以下簡稱美新杯）始于2007年，是面向全國大學生創(chuàng)新的年度科技競賽。大賽要求參賽選手以團隊形式參賽，采用MEMS傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作可以演示和操作的創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)。參賽作品必須為學生原創(chuàng)，謝絕導師課題參賽[4]。大賽吸引了國內(nèi)外知名MEMS企業(yè)（如美新公司、中星測控、Intellisense、Smartec等）的深度參與。這些公司不僅將其產(chǎn)品免費提供給參賽學生使用，為參賽學生提供技術(shù)支持，還組織優(yōu)秀選手到企業(yè)開展夏令營活動，并在決賽現(xiàn)場進行人才招聘。美新杯在人才培養(yǎng)和企業(yè)需求之間搭建了一座橋梁，實現(xiàn)了兩者的良好銜接。由于美新杯形式新穎，近年來吸引了越來越多的學生參賽。2011年度參賽隊伍達到800多支，參賽總?cè)藬?shù)超過3000人，參賽院校80余所。

作為學校本科學科競賽計劃的組成部分，我校從2009年開始參與美新杯，并一直是湖南賽區(qū)的承辦單位。我校參賽隊伍的數(shù)量在逐年上升，參與的范圍也在逐漸擴大，2012年的報名參賽隊伍達到62支，參賽學員來自機械、儀器、控制、計算機、電子、信息等多個專業(yè)。學校歷年來參加美新杯全國總決賽取得的成績見表1。

表1 本校歷年參加美新杯全國總決賽取得的成績

二、依托創(chuàng)新競賽開展卓越工程師能力強化培養(yǎng)的途徑

舉辦課外科技創(chuàng)新競賽目的是在課堂教學的基礎(chǔ)上，進一步提高學生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。學生的能力培養(yǎng)是老師指導課外科技創(chuàng)新競賽的工作重點。美新杯要求參賽隊員設(shè)計并制作出可演示的創(chuàng)新應(yīng)用系統(tǒng)，并在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)博覽會現(xiàn)場進行答辯與展示，目的是對學生的創(chuàng)新能力、工程能力、表達能力和團隊協(xié)作能力進行全面的鍛煉和培養(yǎng)，完全符合教育部對卓越工程師的培養(yǎng)要求。

美新杯的參賽過程可分為作品構(gòu)思、作品制作和作品答辯三個環(huán)節(jié)。我們將卓越工程師創(chuàng)新能力、工程能力、表達能力和團隊協(xié)作能力的強化培養(yǎng)融入到大賽的指導過程中，引導學生在參與課外創(chuàng)新競賽中逐漸提高綜合能力。

（一）在作品構(gòu)思中強化創(chuàng)新能力

人們對已積累的知識和經(jīng)驗進行科學的加工創(chuàng)造，產(chǎn)生新知識、 新思想、 新概念、 新成果或新產(chǎn)品的能力就是創(chuàng)新能力[5]。作品的創(chuàng)意是參賽學生創(chuàng)新能力的集中體現(xiàn)。在美新杯競賽的報名中，很多學生雖然有強烈的參賽意向，但對創(chuàng)新存在畏難情緒，對自己的創(chuàng)新能力不夠自信，在作品構(gòu)思中思路不夠清晰。針對此問題，我們分三個階段指導學生進行作品構(gòu)思，逐步提高學生的創(chuàng)新能力。

1.激發(fā)創(chuàng)新興趣，樹立創(chuàng)新信心

興趣是堅持的動力，信心是成功的保證。我們利用第二課堂舉辦大賽的啟動活動，介紹MEMS傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識，展示由此產(chǎn)生的一系列新穎的軍用和民用產(chǎn)品，讓學生深切體會到創(chuàng)新在社會生活中無處不在，激發(fā)學生利用自己的知識與技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新夢想的興趣。通過深入剖析歷屆優(yōu)秀作品的制作思路，讓學生認識到，利用他們的已有知識和技術(shù)，完全能夠設(shè)計并制作出同樣優(yōu)秀的作品。解除學生認為創(chuàng)新遙不可及的誤解，樹立學生自主創(chuàng)新的信心。

2.培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題的能力

創(chuàng)新的關(guān)鍵在于發(fā)現(xiàn)問題。創(chuàng)新能力的強化培養(yǎng)關(guān)鍵在于提高學生在學習、訓練和生活中觀察發(fā)現(xiàn)問題的能力。根據(jù)我校的性質(zhì)與培養(yǎng)目標，我們重點引導學生討論分析武器裝備和軍事訓練中的問題和需求，鼓勵學生在日常訓練和部隊實習中注意觀察和思考，并及時記錄自己發(fā)現(xiàn)的問題和產(chǎn)生的靈感。

3.結(jié)合作品構(gòu)思開展創(chuàng)新實踐

優(yōu)秀作品的構(gòu)思過程并非一蹴而就，需要經(jīng)過反復的討論與修改。自主完成作品構(gòu)思對參賽學生而言是一次很好的創(chuàng)新實踐。我們引導學生針對他們發(fā)現(xiàn)的問題，提出作品初步想法，然后指導學生對這些想法的創(chuàng)新性進行深入調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果對其想法進行淘汰或者修改。出色的作品構(gòu)思需要經(jīng)歷多個“發(fā)現(xiàn)問題——產(chǎn)生想法——調(diào)研創(chuàng)新性——淘汰修改”的過程，學生的創(chuàng)新能力也在作品構(gòu)思過程中逐漸提高。

經(jīng)過有意識的引導，參賽學生觀察發(fā)現(xiàn)問題的能力明顯增強，開展創(chuàng)新實踐的思路也更加清晰，參賽學生產(chǎn)生了一系列優(yōu)秀的創(chuàng)新作品，如2011年我校作品“三軸陀螺儀智能姿態(tài)模擬遙控”。該作品的構(gòu)思過程非常艱苦。在比賽之初，該組隊員一直沒有形成很好的作品創(chuàng)意，但在指導老師的鼓勵和引導下，他們沒有放棄比賽，而是更加細心地在學習和訓練中尋找突破點。最終他們在部隊實習過程中，發(fā)現(xiàn)軍用無人機的應(yīng)用十分重要，但存在操控難度較高，操作手培訓成本高、周期長等問題，制約了無人機的廣泛應(yīng)用。于是他們提出了利用三軸陀螺儀測量遙控器姿態(tài)，簡化無人機操控過程的想法。最終該作品榮獲全國一等獎和中星測控最佳創(chuàng)意獎。艱苦的構(gòu)思過程讓參賽學生對創(chuàng)新有了更深刻的認識和體會。類似的作品還有2010年的“嬰語翻譯器”。參賽學生為了幫助年輕父母更好地了解寶寶的心思，提出了利用嬰兒哭聲頻譜辨識其身體狀態(tài)和需求的想法。該創(chuàng)意的構(gòu)思是參賽學生在指導老師的引導下，在假期生活中得到的靈感。

（二）在作品制作中提升工程能力

工程能力的強化培養(yǎng)是卓越工程師培養(yǎng)的重要內(nèi)容。作品制作是參賽學生將其構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)榭裳菔镜膶嵨锏倪^程，是參賽學生的一次工程實踐，對于鍛煉提高學生的工程能力具有重要作用。我們在指導學生進行作品制作過程中，重點從自主學習能力和工程實踐能力兩個方面強化培養(yǎng)學生的工程能力。

1.作品的工程設(shè)計以學生為主體，注重培養(yǎng)學生的自主學習能力

自主設(shè)定學習目標，主動、自覺、獨立地完成學習任務(wù)的能力即自主學習能力[6]。卓越工程師必須具備優(yōu)秀的自主學習能力。在課外科技創(chuàng)新競賽中，作品工程設(shè)計的任務(wù)則是根據(jù)作品構(gòu)思形成可指導具體操作的圖紙，如機械結(jié)構(gòu)圖、電路圖、程序流程圖等。在設(shè)計過程中，參賽學生會面臨很多課堂教學內(nèi)容之外的新理論、新方法、新技術(shù)、新器件等。在參賽學生遇到新知識和新問題時，指導老師不能直接給出解決方案，而應(yīng)循序漸進引導學生通過查閱資料和自主學習尋找答案。學生在獨立完成作品設(shè)計的過程中，自主學習能力也得到逐漸提高。

2.依托創(chuàng)新基地和科研實驗室資源，加強工程實踐能力培養(yǎng)

放手讓參賽學生獨立完成作品的實物制作是提高學生工程實踐能力的重要途徑。指導老師的工作重點是為學生積極創(chuàng)造開展工程實踐的條件，在學生遇到工程問題時提供方向指引。我們通過設(shè)立創(chuàng)新基地為參賽學生提供了基本的制作條件和相對集中的制作環(huán)境。同時，在指導美新杯的過程中，我們還向?qū)W生開放了微系統(tǒng)實驗室、軍用機電實驗室等我校相關(guān)科研實驗室。學生不僅可以利用實驗室先進的儀器設(shè)備進行調(diào)試，還能向?qū)嶒炇业睦蠋熀透吣昙壯芯可鷮W習很多工程技術(shù)與工程方法。

實踐結(jié)果表明，這種重視學生主體性的指導方法雖然延緩了作品制作的進度，很多參賽作品甚至直到競賽前一天還緊張調(diào)試，但對于提高學生的工程能力卻具有明顯的效果。在完成作品制作后，參賽學生最大的變化是面對工程與技術(shù)問題時，不再不知所措，而能自信地通過自主學習逐漸解決。部分優(yōu)秀的參賽學生目前已經(jīng)在科學研究和工程技術(shù)中發(fā)揮著重要作用。

（三）在作品答辯中鍛煉表達能力

表達能力即說與寫的能力，要求能思路清晰、流利地、形象生動地表達自己的思想和觀點[7]。美新杯的答辯在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)博覽會現(xiàn)場舉行，參賽學生要面對的不僅是專業(yè)評委，還包括眾多國內(nèi)外參展專家和技術(shù)人員，對學生的表達能力是一次全面鍛煉。在參賽之前，我們會組織參賽隊伍進行集中試講，模擬比賽全過程。從參賽隊伍的試講情況來看，多數(shù)參賽隊伍的表達能力還不夠出色，答辯中不能準確抓住聽眾的心聲，過于注重技術(shù)細節(jié)的講解，沒有突出作品的特色與前景。

針對上述問題，我們從創(chuàng)新性、應(yīng)用前景、技術(shù)路線等多個方面調(diào)整演講思路，突出作品重點和我校特色。同時，我們還為參賽學生展示了一些著名人物的演講視頻，如蘋果公司創(chuàng)始人喬布斯在產(chǎn)品發(fā)布會上的演講視頻等，分析他們的演講技巧，探討在演講中利用多媒體幻燈片、視頻片段和姿態(tài)語言增強感染力的方法，引導參賽學生對比完善自己的答辯過程，并在決賽前組織參賽隊伍進行多次試講和排練。經(jīng)過上述培訓，參賽學生的表達能力明顯增強，各參賽隊伍在作品答辯中普遍表現(xiàn)出色。尤其是2011年度總決賽，我校參賽隊伍的現(xiàn)場表現(xiàn)獲得了現(xiàn)場專家的高度評價。

（四）貫穿競賽始終的團隊協(xié)作能力強化培養(yǎng)

在工程技術(shù)高度復雜化的今天，高層次的創(chuàng)新成果大多是基于團隊的合作思維，靠個人單打獨斗是無法取得高水平的創(chuàng)新成果，因此，團隊協(xié)作能力是一名卓越工程師必須具備的能力。然而團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)是我國當前教育體系中比較薄弱的環(huán)節(jié)。在課外創(chuàng)新競賽中加強團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)對于高層次工程技術(shù)人才的培養(yǎng)具有重要作用。

美新杯要求參賽學員必須以團隊形式參賽。團隊協(xié)作意識的強化培養(yǎng)應(yīng)當貫穿大賽指導的全過程。我們引導各參賽隊伍的隊長調(diào)動好成員的積極性，營造良好的團隊氣氛，充分發(fā)揮每名隊員的能力與特長，鼓勵每名隊員在團隊中貢獻自己的最大力量，充分融入到團隊合作當中。由于許多作品涉及多方面的專業(yè)知識，尤其應(yīng)當鼓勵不同專業(yè)的隊員進行合作，進行技術(shù)互補，培養(yǎng)學生在多學科人員組成的團隊中的協(xié)作能力。通過參加全國比賽，學生不僅拓展了對本校不同專業(yè)方向的認識，還加強了與普通高校的交流。

經(jīng)過大賽的歷練，參賽學生的團隊協(xié)作能力顯著加強。我校2011年作品“三軸陀螺儀智能姿態(tài)模擬遙控”的四名參賽隊員分別來自系統(tǒng)工程、機械工程、電子工程和計算機專業(yè)，他們經(jīng)過磨合，最終默契配合，形成了很好的團隊能力。

三、結(jié)束語

“卓越計劃”是我國高等工程教育的重大戰(zhàn)略計劃，該計劃的實施需要從培養(yǎng)方案、教學改革、課外實踐等多方面入手，課外科技創(chuàng)新競賽是“卓越計劃”實施的重要環(huán)節(jié)。本文以“美新杯中國大學生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”為例，介紹了我們在課外科技創(chuàng)新競賽中如何充分調(diào)動學生參與課外創(chuàng)新競賽的積極性，并在指導競賽的過程中注重學生能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)學生創(chuàng)新能力、工程能力、表達能力、團隊協(xié)作能力全面提升所進行的一些有益探索，希望能為我國“卓越計劃”的實施提供一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]教育部啟動實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[J]. 中國大學教育， 2010（7）： 4-5.

[2]上海交通大學高教研究所課題組. 培養(yǎng)下一代卓越的國際化工程師——“全球工程教育卓越計劃”研究綜述[J]. 高等工程教育研究， 2007（1）： 24-27.

[3]劉學忠. 大學生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)路徑[J]. 教育研究， 2008（1）： 103-105.

[4]第五屆美新杯大賽參賽手冊[EB/OL]. [2011-03-05]. http：//china.ican-contest.org/a/download/2011.

[5]馮捷梅. 關(guān)于培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的思考[J]. 隴東學院學報， 2009（5）：140-141.

[6]王健， 郭本禹. 論學生自主學習能力的培養(yǎng)[J]. 教育探索， 2009（3）： 12-13.

[7]劉純武， 黃芝平， 唐貴林. 關(guān)于培養(yǎng)學生表達能力教學方法的探討[J]. 高等教育研究學報， 2004（2）：48-49.