杜云剛，趙二俊，胡秀珍

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽是由中國光學(xué)學(xué)會主辦、全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽委員會具體負責(zé)的一項全國高校光電類專業(yè)的重要賽事，2020-01 全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽被納入了全國高校競賽排行榜競賽樣本庫。該賽事為全國光電專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識開展科研實踐活動提供了權(quán)威的國家級交流平臺，在促進高等教育改革和人才培養(yǎng)，促進學(xué)生創(chuàng)新實踐能力提升等方面起到了重要作用。

課程教學(xué)與學(xué)科競賽深度融合能較好地促進高校人才培養(yǎng)質(zhì)量提升。李斌等以光電設(shè)計競賽為載體，研究了“以賽促賽，以賽育人”的光電創(chuàng)新人才培養(yǎng)和選拔模式[1]。張瑞成等提出將大學(xué)生電子設(shè)計競賽等比賽內(nèi)容向?qū)嶒灲虒W(xué)內(nèi)容、畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)化，切實培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[2]。國內(nèi)學(xué)者在學(xué)科競賽與專業(yè)課程體系的融合[3-4]、學(xué)科競賽與實踐教學(xué)、學(xué)科競賽促進工程實踐能力提升、學(xué)科競賽促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升等方面開展了研究[5]。胡海山等提出從理念更新、機制完善等方面著力，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入高校人才培養(yǎng)全過程，形成暢通有效的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)路徑[6]。孫萍多維度分析地方高校“創(chuàng)?！苯逃诤系膯栴}，提出了創(chuàng)專教育融合的措施[7]。學(xué)科競賽是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要環(huán)節(jié)和手段，歷屆競賽產(chǎn)生的賽題、參賽項目等可以整合為豐富實用的教育教學(xué)資源。本文提出以全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽的賽題和參賽項目為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學(xué)資源，通過具體可行的教學(xué)設(shè)計，使資源有效融入光電類本科專業(yè)人才培養(yǎng)全過程，提高專業(yè)課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，提升大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

1 大學(xué)生光電設(shè)計競賽現(xiàn)狀分析

大學(xué)生光電設(shè)計競賽自2008 年首屆競賽舉辦以來，至今已經(jīng)成功舉辦八屆。競賽賽制改為一年一屆，其中奇數(shù)年舉辦創(chuàng)意賽，注重光電專業(yè)競賽的開放性，為命題賽征集賽題、為“互聯(lián)網(wǎng)+”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽儲備推薦項目；偶數(shù)年舉辦命題賽，注重光電專業(yè)競賽的專業(yè)性。

1.1 光電設(shè)計競賽的參與院校有擴展空間

表1 列舉了近幾屆競賽的信息，2019 年參加區(qū)域競賽的規(guī)模達到178 所高校（這些高校不是都有光電專業(yè)），1 448支賽隊、5 000 余名參賽學(xué)生。但相對于全國有光電類專業(yè)的高校數(shù)（其中有光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的院校接近260所）還有差距，區(qū)域競賽的參賽規(guī)模還可以大幅擴展。受疫情影響，2020 年光電設(shè)計競賽由命題賽改為創(chuàng)意賽，參賽高校達到246 所。

表1 近幾屆全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽的參賽信息

1.2 大學(xué)生參賽的影響因素分析

表2 列舉了近幾屆命題賽的賽題，從表中可以看出，完成競賽需要的知識來源于單片機技術(shù)、光電檢測技術(shù)及系統(tǒng)、光電圖像處理等專業(yè)課程，這些課程一般在大三才開設(shè)?！盎谥悄苁謾C的蘋果糖度無損測量”這個賽題中水果無損糖度測量是很多碩士論文研究的內(nèi)容，因此即使學(xué)過了相關(guān)光電專業(yè)課程，要完成命題賽的實物制作也是很難的。大學(xué)生光電設(shè)計競賽一般在暑假進行賽區(qū)決賽、國賽，大三學(xué)生因就業(yè)、考研等原因參賽不積極，大一大二學(xué)生要進行相關(guān)內(nèi)容的自學(xué)才有可能參賽。技術(shù)原因是影響地方院校大學(xué)生參加光電設(shè)計競賽的主要原因。創(chuàng)意賽相對于命題賽規(guī)定技術(shù)難度降低，2019 年、2020 年參賽高校數(shù)量大幅增加。

表2 近幾屆全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽（命題賽）賽題

2 基于光電設(shè)計競賽的專創(chuàng)融合教育的需求分析

2.1 提高專創(chuàng)融合的認識

根據(jù)問卷統(tǒng)計，參加光電競賽全國決賽的指導(dǎo)教師有55%是光電技術(shù)類課程任課教師自發(fā)擔(dān)任；25%是學(xué)院選拔和指定；20%是校院成立競賽指導(dǎo)小組，由成員擔(dān)任，主要是有校賽和省賽的院校。參加國賽的學(xué)生有三個來源：校級、省級光電競賽后選拔[1]，由學(xué)院相關(guān)培訓(xùn)后考核選拔，由指導(dǎo)老師挑選。對于大多數(shù)地方院校主要是由光電技術(shù)類課程任課教師挑選一些學(xué)生組隊參賽。由于普通地方本科院校師資水平、生源等因素的限制，光電競賽的指導(dǎo)教師、學(xué)生選拔都存在困難。所以每年能實際完成一屆比賽的學(xué)生人數(shù)還是很有限的。

學(xué)科競賽是高校專業(yè)建設(shè)和課程改革的有力抓手，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力和團隊協(xié)作精神的有效途徑。參賽高校、指導(dǎo)教師如果把“獲得好的名次”作為參加光電設(shè)計競賽的唯一目標(biāo)，由于受學(xué)生能力、實踐條件、經(jīng)費、現(xiàn)場發(fā)揮等因素的制約，地方院校的參賽積極性、持續(xù)性將不能保證。所以光電設(shè)計競賽在學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的同時，也要突出在專業(yè)建設(shè)和課程改革方面的作用?？梢栽趨^(qū)賽、國賽期間舉行實踐教學(xué)（如課賽融合）等方面的教育教學(xué)研討會，實現(xiàn)“以賽促學(xué)、以賽促教”，提高參賽作品的賽后教學(xué)利用率，吸引更多地方院校師生關(guān)注光電設(shè)計競賽。每年暑假開設(shè)的全國高校光電信息類課程教師研修班可以開設(shè)競賽指導(dǎo)相關(guān)的專題。

2.2 加大光電設(shè)計競賽的宣傳和推廣

2020 年全國競賽（創(chuàng)意賽）決賽的232 個項目中，涉及醫(yī)藥健康的53 項，涉及城市交通的52 項，涉及生活服務(wù)的67 項，涉及工業(yè)制造的32 項，涉及科學(xué)儀器的21 項，涉及娛樂的2 項，涉及農(nóng)牧漁業(yè)的5 項。建議各賽區(qū)要發(fā)動理工科、醫(yī)科、師范類、農(nóng)科類院校參賽，鼓勵各地參賽院校推薦當(dāng)?shù)仄渌盒熒?lián)合參賽，促進光電技術(shù)與教育、醫(yī)療、交通、制造、金融、綠色能源、生態(tài)農(nóng)業(yè)、消費生活等深度融合。擴大光電設(shè)計競賽賽題征集師生范圍，提前賽題發(fā)布時間，便于大學(xué)生以賽題為基礎(chǔ)申請各級各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，解決參賽經(jīng)費問題，提高光電設(shè)計競賽作品質(zhì)量。

在全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽官網(wǎng)開設(shè)專欄及時發(fā)布歷屆競賽的優(yōu)秀作品的視頻、文本，供參賽學(xué)生交流學(xué)習(xí)和教師教學(xué)應(yīng)用。鼓勵大學(xué)生對參賽項目在賽后進行持續(xù)研究，申報教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文和申請專利。

3 基于大學(xué)生光電設(shè)計競賽的教育教學(xué)設(shè)計

3.1 基于命題賽賽題的實踐教學(xué)設(shè)計

從表2 可以看出，光電設(shè)計競賽（命題賽）的賽題從智能移動測量小車到光電智能垃圾分揀車，技術(shù)越來越新，對學(xué)生能力要求越來越高，使用的控制板、傳感器等不斷升級?！盎诠怆妼?dǎo)航的智能移動測量小車”賽題要求設(shè)計一輛具有光電導(dǎo)航功能的智能車，要求從線路的指定點出發(fā)，沿軌道上鋪設(shè)的“8”字形導(dǎo)航條走完全程。在行走過程中，利用光電技術(shù)測量、記錄沿途所通過的三段隧道各自的長度及沿途路邊樹木的總棵數(shù)。這個賽題內(nèi)容就可以引入本科專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

很多高校的電子信息類專業(yè)在大學(xué)一年級開設(shè)了“C 語言”課程（也有慕課可供自學(xué)），“C 語言”可以用于51 單片機編程。基于光電競賽賽題配合單片機學(xué)習(xí)板和光電傳感器可以實現(xiàn)電子信息類專業(yè)同一年級全部學(xué)生的實踐能力訓(xùn)練?；谫愵}的實踐教學(xué)不是所有人完成整個賽題，而是從賽題中提煉出合適的內(nèi)容進行實踐教學(xué)，降低對實驗器材和場地的要求。表3 是以光電設(shè)計競賽賽題為內(nèi)容的實踐教學(xué)項目設(shè)計，可以為電子信息類、物理類、測控類專業(yè)實踐課程采用，提升低年級大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

表3 基于光電設(shè)計競賽賽題的實踐教學(xué)項目設(shè)計

表3（續(xù)）

3.2 基于創(chuàng)意賽參賽項目的教育教學(xué)設(shè)計

在本科專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求是對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)掌握的知識和能力的具體描述，包括學(xué)生通過本專業(yè)學(xué)習(xí)所掌握的知識、技能和素養(yǎng)。中國的工程教育認證組織采用EC2000 標(biāo)準(zhǔn)，包括工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理和財務(wù)、終身學(xué)習(xí)等共計12 條標(biāo)準(zhǔn)項，這就轉(zhuǎn)化為理工科本科專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求 12 條[8]。

全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽（創(chuàng)意賽）已經(jīng)舉辦了兩屆，決賽項目共429 項。這些項目集中展示了大學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)問題，提出研究方案，解決問題，與企業(yè)開展的創(chuàng)新項目不同，這些參賽項目貼近在校大學(xué)生實際，能引起在校大學(xué)生的關(guān)注和興趣。教師收集創(chuàng)意賽項目素材按照表4 進行梳理，生成的教育教學(xué)資源可用于本科生專創(chuàng)融合教育，用于專業(yè)課程知識點的教學(xué)和課程設(shè)計，也可供學(xué)生申報各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目時參考。培養(yǎng)方案中通過課程目標(biāo)的達成支撐畢業(yè)要求的達成，反過來，也可以根據(jù)畢業(yè)要求選擇參賽項目引入課程教學(xué)內(nèi)容，提高專業(yè)課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。

表4 用工程教育認證12 條分析創(chuàng)意賽參賽項目

國賽決賽項目中共有27 項為初創(chuàng)組，這些項目在參賽時已完成工商登記注冊，基本實現(xiàn)了將光電信息技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)和經(jīng)濟社會各領(lǐng)域緊密結(jié)合，培育出了新產(chǎn)品、新服務(wù)、新業(yè)態(tài)、新模式，實現(xiàn)了初步盈利和社會價值。這些項目展示了一個企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程，是光電類本科專業(yè)開展認識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)的全新教學(xué)資源。參加光電設(shè)計競賽的大學(xué)生中有勵志的故事、創(chuàng)新的故事，教師可以整理形成課程思政教育資源，與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源同時融入本科專業(yè)教學(xué)中。

3.3 基于光電設(shè)計競賽的專創(chuàng)融合教育教學(xué)實踐與成果

2018—2020 年，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)充分挖掘光電設(shè)計競賽中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，在專業(yè)導(dǎo)論、認識實習(xí)、專業(yè)創(chuàng)新實踐、畢業(yè)設(shè)計（論文）、專業(yè)課等課程中靈活應(yīng)用，取得了較好的教學(xué)效果?；诠怆姼傎愘愵}學(xué)生申請校院兩級科技創(chuàng)新項目14 項。學(xué)生獲得光電競賽區(qū)賽獎41 項；獲得國賽一等獎（金獎第一）1 項，二等獎1 項，三等獎4 項；內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)獲得競賽優(yōu)秀組織獎3 項；光電設(shè)計競賽參賽項目引入“走近科技——大學(xué)生創(chuàng)新實踐”自治區(qū)級在線開放課程，在智慧樹教育平臺46 所高校的9 700 余人選課，帶動了內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)首次參加大學(xué)生光電設(shè)計競賽。

4 結(jié)語

全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的重要環(huán)節(jié)，擴大競賽的影響力和受益學(xué)生范圍具有重要意義。國內(nèi)高校的光電類、物理類、測控類專業(yè)可以充分利用光電競賽的資源，組織學(xué)生積極參與校賽、省賽、區(qū)賽、國賽等實踐，在參與競賽準(zhǔn)備的過程中促進自學(xué)，在賽場上促進互相學(xué)習(xí)。高校教師把賽題、參賽項目等轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合本校的教學(xué)資源應(yīng)用于課堂教學(xué)等環(huán)節(jié)，能充實各類專業(yè)課程的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育資源，能有效改善對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐的指導(dǎo)幫扶，增強學(xué)生的認同感，提高大學(xué)生參與實踐的積極性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。