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摘要:本文首要介绍了飞思卡尔智能车大赛,探讨了大学生创新能力的内涵以及具体体现的几个方面。笔者以指导学生参加大赛的亲身体验,结合学生筹备竞赛的过程,讨论了飞思卡尔智能车大赛对大学生创新能力培养方面的促进作用。同时,介绍了选拔学生参赛的做法和学院对大赛的支持等方面的经验。
关键词:大学生;智能车大赛;创新能力
作者简介:胡治国(1977-),男,河南洛阳人,河南理工大学电气工程与自动化学院,讲师,主要研究方向:工业过程控制。(河南 焦作 454003)
21世纪是知识经济时代和信息时代,更是一个全面创新的时代。高等学校具有知识创新、知识传播和人才培养三重功能,是培养科技创新与创造人才的重要基地。因此,大力开展大学生创新教育,是教学工作适应时代要求的全新人才培养模式的重要手段和主要内容,也是素质教育拓展体系的重要组成部分。高等教育在创新教育过程中应采取多渠道、多手段的方法,其中大学生课外科技创新活动是创新教育不可缺少的重要形式和重要环节。于是,教育部组织多项全国大学生学科竞赛主题,其中全国大学生智能汽车竞赛是2008年被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中的科技人文竞赛之一。
一、智能车大赛简介
随着半导体在汽车中的应用日益普及,汽车电子应用已涵盖了从汽车电子控制装置到车载汽车电子装置的所有系统,汽车的电子化已成为行业发展的必然趋势。在这样的行业背景下,教育部为了培养面向未来的科技尖端人才,设立了一项全新的全国范围大学生设计竞赛——全国大学生智能汽车竞赛。“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛由高等学校自动化专业教学指导分委员会主办,飞思卡尔半导体公司协办,并由各个分赛区的承办大学组织。比赛以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛,旨在培养大学生对知识的把握和创新能力,以及从事科学研究的能力。
参赛队伍在统一车模平台基础上,制作一个能够自主识别路线的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶。综合赛车单圈最短时间、技术报告质量等项目的分数进行评奖。这项比赛对进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识,培养硕士生从事科学、技术研究能力具有重要意义。
这项赛事自2006年启动以来,获得全国范围内具有控制科学与工程学科的高校及包括港澳在内的有关高校大学生的积极响应,在全国高校及社会上推动一波人才培养与尖端科技紧密结合的浪潮,反响强烈。
近年来,河南理工大学(以下简称“我校”)不断坚持培养学生的动手能力、创新能力和解决实际问题能力,寻求理论与实践两大途径的最佳结合,大力支持大学生参加竞赛。我校从2008年正式参赛,获得了全国二等奖。笔者作为指导教师,全程经历了比赛的准备过程和竞赛过程,切实体会到对学生的创新能力和实践能力的全面考验。
二、创新能力的内涵
当今,创新意识和创新能力越来越成为一个国家国际竞争力和国际地位最重要的决定因素。创新能力的培养,特别是高等教育中对于大学生的科技创新能力的培养,直接关系到我国现代化建设的步伐,关系到民族发展的未来。作为一所以工科为主的地方高校,培养的目标是未来的工程师,就要培养学生的动手能力、创造创新能力,加强学生的工程实践和工程训练,增强学生的竞争意识。
创新能力主要包括创造思维能力、创造想象能力、创造性的计划、组织与实施某种活动的能力,这是创新本质力量之所在。所谓学生的科技创新能力也就是说学生应具备进行科技创新所必需的进取意识和必要的知识储备,并具有打破常规应用知识的实际能力和与之相应的思想与技巧。其主要体现在三个方面。
1.学生对知识的综合运用能力
创新的基础是全面掌握本领域的相关知识。所谓创新就是在已有基础上的突破,但要求是观念、思维、方法上的创新,是建立在对客观规律正确认识的科学的基础上的,在深入理解、领会前人智能精髓的基础上,敢于对书本上的知识产生质疑,敢于提出自己的想法和观点;要善于进行创造性的学习,运用知识,善于对已知知识进行“重新组织”或“转换”,从而萌发新的构想,形成科技创新活动。
2.学生解决问题的实践能力
学生学会应用知识动手实践,开展独具个性的创造性活动,如小发明创造、新颖性和前瞻性的科学研究活动等。在学生科技实践过程中,在寻找答案过程中不断提出一些新的想法,产生一些新行为,从而创造出科技成果。总之,在这个过程中学生的想象能力、操作能力和创新能力得到了培养。
3.学生的科技创新基本素质
科技创新活动本身就是一种创造性劳动,在科技创新过程中,往往要经过无数次失败,才能获得成功,因此要具备敢于尝试、不怕困难、不怕失败、锲而不舍、勇往直前的优良品质。当今的科技活动需要团队共同的努力,这就要求学生具备与人协作能力和团队精神。
三、智能车大赛促进大学生创新能力培养
笔者从近三届指导学生参加智能车比赛的过程中有着颇多感悟,该项比赛紧扣了当前素质教育和创新教育的主题,促进了对学生的创新能力的培养,主要体现在以下几个方面。
1.智能车大赛是多学科交叉、综合知识应用的比赛,培养学生掌握综合知识的能力和应用的能力
学生从拿到车模的零件到组装完成,再到编程调试,最后走上赛场比赛,经历了较长的过程,要用到很多学科的知识。先是车模的组装,要了解机械结构,最关键的是舵机和摄像头的安装,需要学生自己设计配件,画出CAD图,然后加工制作,特别是对学电气类的学生,该部分内容是陌生的,完全由他们自学、查阅资料、完成设计。
在调试最关键的阶段是对摄像头采集的图像进行处理,判断路径方向。对于该方面的处理,学生要了解相关的图像处理算法,并且要做适当的简化,移植到16位单片机上运行,并要保证算法的实时性。学生学习了相关知识,并加以综合应用,找到一种较好的解决办法,以至于在全国赛上取得了较好的成绩。
2.智能车大赛是综合多种技术的比赛,培养学生的综合设计能力和解决问题的能力
智能车大赛所涉及的技术主要有控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉,体现了综合设计能力,综合各学科知识。我们指导的学生大多都是电气信息类专业的学生,他们所学的本科课程远不能满足准备比赛的需要。首先,有关车辆工程方面的问题,是首先要攻克的难关,赛车组装过程中,要考虑车体元件装配布局、重心的偏移等问题;其次,是电机的驱动问题,可以选择场效应管或驱动芯片方案,以获得最佳的驱动效果;再次,关于摄像头的图像采集与处理问题,这是准备比赛的重心,对学生来说也是个难点,它是涉及到计算机学科方面的问题。为了完成比赛,学生不畏困难,敢于向未知领域挑战,自学完成相关学科知识,完成这项复杂的具有很强综合性的比赛,真正锻炼学生的综合设计能力和分析问题、解决问题能力,这正是培养学生创新实践能力的核心。
3.智能车大赛是多人协作、共同完成的比赛,培养学生的团队精神和协作能力
参加智能车大赛队伍一般由3个学生组成,这一点就说明了该项比赛不是单个人的实力较量,而是3人共同努力完成的比赛。于是,从队伍的形成到比赛的完成,每一步都是三人团队的分工协作完成的,更重要的是,三人能“同甘苦、共患难”,共同努力去解决问题,特别是最后赛车调试阶段,一般都放在晚上,常常通宵达旦地调试,一次次的尝试,一次次的失败,他们能互相勉励,共度难关,三人团队协作显得尤为重要,以至最后取得了满意的成绩。
四、保障智能车大赛成功参与的几个因素
1.参赛学生的选拔
智能车大赛分光电组、摄像头组等,对于一个院校,每组别比赛最多派两个队伍参赛,每个队伍不超过三名学生。总体算来,每个院校能参与比赛的学生数不超过12名。从设置该项比赛的宗旨来看,尽量让更多的学生参与比赛,在准备比赛的过程中,加强工程实践方面的锻炼,促进大学生的创新能力培养。于是,我校采用了“广泛参与、逐步淘汰、最优参赛”的工作方针,即学院成立比赛组委会,制定比赛常识手册。在第一阶段,把比赛任务分解,设置竞赛专题,对学生广泛宣传,不限专业,不限名额,只要有兴趣和能力即可报名,学生提交竞赛专题解决方案,组委评审,从中选择60余名学生。在第二阶段,学生自由组队,提供一定的配件,学生自己组装调试,进行简单比赛。在第三阶段,即赛区比赛的前一个月,正式选拔最优秀的学生参加比赛。虽然大部分学生不能真正参加比赛,但是在参与的过程中已经得到了锻炼,达到了对大部分学生创新能力培养的目的。
2.学院对准备比赛的资金支持和场地支持
该项比赛需要购买车模套件和一些摄像头等配件,相对来说,比赛花费较大。我校对学生参加学科竞赛比较重视,给予了专项资金资助学生参加比赛,使更多的学生参与竞赛,旨在提高学生的科技创新能力和实践能力,培养了优秀的毕业生。事实证明,参与了2008年比赛的学生在就业过程中其优势明显,在当前就业形势严峻的情况下,都找到了满意的工作,同时在工作中得到了用人单位的肯定。
该项比赛对场地要求较高,特别是临近比赛时,学生要对赛车反复调试,需要较大场地来模拟比赛,进行赛车调试,同时,也对场地的光线等都有一定的要求。学院在实验室用房紧张的情况下,专门挤出一个较大的实验室作为比赛调试场地。在学院的重视下,给予了环境和条件的支持,为比赛创造了环境,为取得优异成绩奠定了基础。
五、总结
笔者从近年参与指导学生参加“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛中,切实体会到该项比赛促进大学生创新能力的培养,使学生能综合应用所学知识,根据比赛要求,从工程实践角度去分析问题、解决问题,在这一过程中,学生从中得到了锻炼,提高了学生的培养质量,受到了用人单位的好评。
参考文献:
[1]飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛[EB/OL]http://www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/introduce.html,2010.
[2]孙涛.高校大学生创新能力培养与提高的方法初探[J].中国教育导刊,2008,(10).
[3]汪卫琴.大学生创新能力培养的现状和对策思考[J].西昌学院学报(社会科学版),2009,21(2).
[4]刘助柏,梁辰.知识创新学[M].北京:机械工业出版社,2005.
[5]张丽英,邹华东,王浩.参加大学生电子大赛促进学生综合素质的提高[J].长春大学学报,2004,14(2).
(责任编辑:张中)
关键词:大学生;智能车大赛;创新能力
作者简介:胡治国(1977-),男,河南洛阳人,河南理工大学电气工程与自动化学院,讲师,主要研究方向:工业过程控制。(河南 焦作 454003)
21世纪是知识经济时代和信息时代,更是一个全面创新的时代。高等学校具有知识创新、知识传播和人才培养三重功能,是培养科技创新与创造人才的重要基地。因此,大力开展大学生创新教育,是教学工作适应时代要求的全新人才培养模式的重要手段和主要内容,也是素质教育拓展体系的重要组成部分。高等教育在创新教育过程中应采取多渠道、多手段的方法,其中大学生课外科技创新活动是创新教育不可缺少的重要形式和重要环节。于是,教育部组织多项全国大学生学科竞赛主题,其中全国大学生智能汽车竞赛是2008年被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中的科技人文竞赛之一。
一、智能车大赛简介
随着半导体在汽车中的应用日益普及,汽车电子应用已涵盖了从汽车电子控制装置到车载汽车电子装置的所有系统,汽车的电子化已成为行业发展的必然趋势。在这样的行业背景下,教育部为了培养面向未来的科技尖端人才,设立了一项全新的全国范围大学生设计竞赛——全国大学生智能汽车竞赛。“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛由高等学校自动化专业教学指导分委员会主办,飞思卡尔半导体公司协办,并由各个分赛区的承办大学组织。比赛以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的科技创意性比赛,旨在培养大学生对知识的把握和创新能力,以及从事科学研究的能力。
参赛队伍在统一车模平台基础上,制作一个能够自主识别路线的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶。综合赛车单圈最短时间、技术报告质量等项目的分数进行评奖。这项比赛对进一步深化高等工程教育改革,培养本科生获取知识、应用知识的能力及创新意识,培养硕士生从事科学、技术研究能力具有重要意义。
这项赛事自2006年启动以来,获得全国范围内具有控制科学与工程学科的高校及包括港澳在内的有关高校大学生的积极响应,在全国高校及社会上推动一波人才培养与尖端科技紧密结合的浪潮,反响强烈。
近年来,河南理工大学(以下简称“我校”)不断坚持培养学生的动手能力、创新能力和解决实际问题能力,寻求理论与实践两大途径的最佳结合,大力支持大学生参加竞赛。我校从2008年正式参赛,获得了全国二等奖。笔者作为指导教师,全程经历了比赛的准备过程和竞赛过程,切实体会到对学生的创新能力和实践能力的全面考验。
二、创新能力的内涵
当今,创新意识和创新能力越来越成为一个国家国际竞争力和国际地位最重要的决定因素。创新能力的培养,特别是高等教育中对于大学生的科技创新能力的培养,直接关系到我国现代化建设的步伐,关系到民族发展的未来。作为一所以工科为主的地方高校,培养的目标是未来的工程师,就要培养学生的动手能力、创造创新能力,加强学生的工程实践和工程训练,增强学生的竞争意识。
创新能力主要包括创造思维能力、创造想象能力、创造性的计划、组织与实施某种活动的能力,这是创新本质力量之所在。所谓学生的科技创新能力也就是说学生应具备进行科技创新所必需的进取意识和必要的知识储备,并具有打破常规应用知识的实际能力和与之相应的思想与技巧。其主要体现在三个方面。
1.学生对知识的综合运用能力
创新的基础是全面掌握本领域的相关知识。所谓创新就是在已有基础上的突破,但要求是观念、思维、方法上的创新,是建立在对客观规律正确认识的科学的基础上的,在深入理解、领会前人智能精髓的基础上,敢于对书本上的知识产生质疑,敢于提出自己的想法和观点;要善于进行创造性的学习,运用知识,善于对已知知识进行“重新组织”或“转换”,从而萌发新的构想,形成科技创新活动。
2.学生解决问题的实践能力
学生学会应用知识动手实践,开展独具个性的创造性活动,如小发明创造、新颖性和前瞻性的科学研究活动等。在学生科技实践过程中,在寻找答案过程中不断提出一些新的想法,产生一些新行为,从而创造出科技成果。总之,在这个过程中学生的想象能力、操作能力和创新能力得到了培养。
3.学生的科技创新基本素质
科技创新活动本身就是一种创造性劳动,在科技创新过程中,往往要经过无数次失败,才能获得成功,因此要具备敢于尝试、不怕困难、不怕失败、锲而不舍、勇往直前的优良品质。当今的科技活动需要团队共同的努力,这就要求学生具备与人协作能力和团队精神。
三、智能车大赛促进大学生创新能力培养
笔者从近三届指导学生参加智能车比赛的过程中有着颇多感悟,该项比赛紧扣了当前素质教育和创新教育的主题,促进了对学生的创新能力的培养,主要体现在以下几个方面。
1.智能车大赛是多学科交叉、综合知识应用的比赛,培养学生掌握综合知识的能力和应用的能力
学生从拿到车模的零件到组装完成,再到编程调试,最后走上赛场比赛,经历了较长的过程,要用到很多学科的知识。先是车模的组装,要了解机械结构,最关键的是舵机和摄像头的安装,需要学生自己设计配件,画出CAD图,然后加工制作,特别是对学电气类的学生,该部分内容是陌生的,完全由他们自学、查阅资料、完成设计。
在调试最关键的阶段是对摄像头采集的图像进行处理,判断路径方向。对于该方面的处理,学生要了解相关的图像处理算法,并且要做适当的简化,移植到16位单片机上运行,并要保证算法的实时性。学生学习了相关知识,并加以综合应用,找到一种较好的解决办法,以至于在全国赛上取得了较好的成绩。
2.智能车大赛是综合多种技术的比赛,培养学生的综合设计能力和解决问题的能力
智能车大赛所涉及的技术主要有控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉,体现了综合设计能力,综合各学科知识。我们指导的学生大多都是电气信息类专业的学生,他们所学的本科课程远不能满足准备比赛的需要。首先,有关车辆工程方面的问题,是首先要攻克的难关,赛车组装过程中,要考虑车体元件装配布局、重心的偏移等问题;其次,是电机的驱动问题,可以选择场效应管或驱动芯片方案,以获得最佳的驱动效果;再次,关于摄像头的图像采集与处理问题,这是准备比赛的重心,对学生来说也是个难点,它是涉及到计算机学科方面的问题。为了完成比赛,学生不畏困难,敢于向未知领域挑战,自学完成相关学科知识,完成这项复杂的具有很强综合性的比赛,真正锻炼学生的综合设计能力和分析问题、解决问题能力,这正是培养学生创新实践能力的核心。
3.智能车大赛是多人协作、共同完成的比赛,培养学生的团队精神和协作能力
参加智能车大赛队伍一般由3个学生组成,这一点就说明了该项比赛不是单个人的实力较量,而是3人共同努力完成的比赛。于是,从队伍的形成到比赛的完成,每一步都是三人团队的分工协作完成的,更重要的是,三人能“同甘苦、共患难”,共同努力去解决问题,特别是最后赛车调试阶段,一般都放在晚上,常常通宵达旦地调试,一次次的尝试,一次次的失败,他们能互相勉励,共度难关,三人团队协作显得尤为重要,以至最后取得了满意的成绩。
四、保障智能车大赛成功参与的几个因素
1.参赛学生的选拔
智能车大赛分光电组、摄像头组等,对于一个院校,每组别比赛最多派两个队伍参赛,每个队伍不超过三名学生。总体算来,每个院校能参与比赛的学生数不超过12名。从设置该项比赛的宗旨来看,尽量让更多的学生参与比赛,在准备比赛的过程中,加强工程实践方面的锻炼,促进大学生的创新能力培养。于是,我校采用了“广泛参与、逐步淘汰、最优参赛”的工作方针,即学院成立比赛组委会,制定比赛常识手册。在第一阶段,把比赛任务分解,设置竞赛专题,对学生广泛宣传,不限专业,不限名额,只要有兴趣和能力即可报名,学生提交竞赛专题解决方案,组委评审,从中选择60余名学生。在第二阶段,学生自由组队,提供一定的配件,学生自己组装调试,进行简单比赛。在第三阶段,即赛区比赛的前一个月,正式选拔最优秀的学生参加比赛。虽然大部分学生不能真正参加比赛,但是在参与的过程中已经得到了锻炼,达到了对大部分学生创新能力培养的目的。
2.学院对准备比赛的资金支持和场地支持
该项比赛需要购买车模套件和一些摄像头等配件,相对来说,比赛花费较大。我校对学生参加学科竞赛比较重视,给予了专项资金资助学生参加比赛,使更多的学生参与竞赛,旨在提高学生的科技创新能力和实践能力,培养了优秀的毕业生。事实证明,参与了2008年比赛的学生在就业过程中其优势明显,在当前就业形势严峻的情况下,都找到了满意的工作,同时在工作中得到了用人单位的肯定。
该项比赛对场地要求较高,特别是临近比赛时,学生要对赛车反复调试,需要较大场地来模拟比赛,进行赛车调试,同时,也对场地的光线等都有一定的要求。学院在实验室用房紧张的情况下,专门挤出一个较大的实验室作为比赛调试场地。在学院的重视下,给予了环境和条件的支持,为比赛创造了环境,为取得优异成绩奠定了基础。
五、总结
笔者从近年参与指导学生参加“飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛中,切实体会到该项比赛促进大学生创新能力的培养,使学生能综合应用所学知识,根据比赛要求,从工程实践角度去分析问题、解决问题,在这一过程中,学生从中得到了锻炼,提高了学生的培养质量,受到了用人单位的好评。
参考文献:
[1]飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛[EB/OL]http://www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn/introduce.html,2010.
[2]孙涛.高校大学生创新能力培养与提高的方法初探[J].中国教育导刊,2008,(10).
[3]汪卫琴.大学生创新能力培养的现状和对策思考[J].西昌学院学报(社会科学版),2009,21(2).
[4]刘助柏,梁辰.知识创新学[M].北京:机械工业出版社,2005.
[5]张丽英,邹华东,王浩.参加大学生电子大赛促进学生综合素质的提高[J].长春大学学报,2004,14(2).
(责任编辑:张中)