学科竞赛推动学生创新应用能力培养研究*

裴宇驰

（长沙师范学院 信息科学与工程学院 湖南长沙 410000）

长期以来如何培养本科学生的创新应用能力这个问题一直是本科院校重点关注的。学生的创新应用能力反映着学校整体教学水平，也对学生自身以后在专业上的发展起着重大的影响。目前提出了相当多的策略方法解决这个问题，有的将创新应用培养的理念融入教学体系[1，2]，有的在课程教学中引入项目驱动的办法[3]，有的利用开放实验室的办法来培养学生的创新应用能力[4，5]，都取得很好应用效果。不过大多依靠学校和教师作为主体推进，学生作为被动的一方，往往自身的主动性难以发挥作用。如果学生能呈现更多的主动性，这样学校教师提供的帮助才能事半功倍。在众多专业活动中，专业学科竞赛最能调动学生的学习热情。将学科竞赛合理融入学生的创新应用能力培养中，便能充分地发挥学生能动性和个人潜力。

专业学科竞赛是一般是以学科专业为背景来设置比赛内容，考察学生的专业知识和创新应用能力。这类活动获奖比例原则上不超过50%，一等奖设置一般不超过10%，而且赛后有学生排名和学校积分排名。这无形中会给各个学校及学生一定的竞争压力，尤其像教育部门或者权威学会组织的比赛，参与的学校众多，比赛更具权威性。同时学科竞赛要保证比赛过程的公平和赛题难度合理，这样才能起到积极的效果。比赛的内容要与时代的发展统一，贴近企业的标准。通过权威且专业的机构来规范公平地组织学科竞赛，可以满足上述要求。这样的学科竞赛对各方都能带来巨大的正面影响，从各个方向都能促进学生的创新应用能力的培养。

对于学生来说，学科竞赛极大丰富了课余生活，正确引导了自己前进的方向。现在有许多同学进入了大学之后，没有了中学阶段束缚和高考压力，也无法做到自律，沉迷于电脑或手机游戏之中，耗费了宝贵的青春岁月。通过竞赛能很好发现自身的不足，看到与其优秀的同学之间的差距，清晰自己的学习目标，同时调动自己学习专业的主动性，对专业研究得更深入，创新应用能力必然大大增强。

对于教师来说，学科竞赛不仅能提高学生在课程学习中的表现，另外学生对专业课程认识加深了。学科竞赛能反映出教学中一些不足，学生掌握不好、理解不透的问题，都会在比赛中暴露出来，督促专业课教师及时更新提升教学内容和教学方法，使课堂教学更加符合对学生创新应用能力培养要求。这是应用型本科教学的一种双赢模式。

对于学校来说，专业学科竞赛也作为对本科教学质量的一种检验手段。竞赛中学生整体的表现和比赛结果，能看出学校教学管理中一些比较好的做法，也能暴露某一些方面存在的问题。学校可以从校级顶层去着手解决这些问题，制定更好的激励策略和管理规则来适应学校的应用型本科教学目标。

对于企业及用人单位来说，学科竞赛贴近企业需求，竞赛内容紧跟行业发展，经过竞赛锻炼的学生更能满足用人单位的要求。这类学生的学习动力和主动力非常强，往往对于企业发展有着巨大的积极作用。这也会激励企业积极地参与学科竞赛的组织当中来，设计符合行业发展方向的赛题，提供相应的前沿设备和资金支持，并通过比赛来提前选拔企业所需要的创新应用型人才。

一、我校物联网工程专业培养现状

我校是一所新升格的师范类本科院校，物联网工程专业被设置在信息科学与工程学院，其作为学校唯一的工科二级学院，还拥有电子信息工程、工业设计以及包装工程三个本科专业。由于学校和学院内部专业之间的学科差异都比较明显，物联网工程专业学生容易受到其他专业氛围的影响，常常没有专业认同感，专业兴趣也不强，这导致实际的学生培养效果不是很好，学生毕业之后有相当一部分没有兴趣也不愿从事自己本专业的工作。如何引导和培养学生专业兴趣和专业理想是教学过程中需要重点关注的。

物联网工程专业是一个实践要求高的专业，需要在实际项目中总结经验，同时由于其交叉学科的特点，往往涉及许多专业领域的内容，如计算机软件、通信、电子及控制相关学科知识。所以对于物联网工程专业的学生来说，不仅要掌握一个比较多学科的专业知识，还要有非常强的系统思维和实践能力。物联网行业每年都有许多新的基础技术不断涌现，并伴随着各类工业应用及民用场景应用创新不断升级，如人工智能技术不断迭代，5G技术推广等，专业知识更迭速度较一般专业更快。

在实际教学中，非常多的跨学科专业课程被开设，课程之间联系不紧密，而且部分课程难度较大，学生学习压力较大，一定程度上也打击了学生学习的积极性。综合应用类课程较少且难度很大，学生物联网系统设计开发实践经验比较不足。以上困难并不是我校独有，很多问题同样出现在其他学校。对于应用型本科院校，首要工作是培养能满足社会经济发展的创新应用型人才，必须正视并逐一解决这些问题。

二、学科竞赛组织机制和方法

为解决物联网工程专业教学中出现的问题，并培养学生的创新应用能力。将学科竞赛引入到日常教学活动中来，常态化学科竞赛训练。目前我校物联网工程专业参与的学科竞赛有湖南省大学生物联网应用创新设计竞赛、湖南省大学生计算机程序设计竞赛、蓝桥杯全国软件和信息技术人才专业大赛、中国大学生计算机设计大赛、湖南省大学生智能导航科技创新大赛以及全国大学生电子设计竞赛等。

为了促进学科竞赛科学有序进行，学校层面有专门的部门管理学科竞赛，并提供经费支持和奖励办法。学院层面组建各个专业为主竞赛指导教师团队，负责组织各项竞赛的选拔和专业培训工作。学生层面成立各个以学科竞赛为主题的专业竞赛协会，加强竞赛宣传和日常自组织的训练活动。

根据学科竞赛的特点，将竞赛分为两大类别，采取不同组织管理方法。一种是项目作品类竞赛，需要长时间的打磨作品。另一种是现场专业能力竞赛，像程序设计类竞赛大多如此，学生在一个封闭空间，有限的时间内完成规定的赛题。

对于作品类的学科竞赛，应采用提前选拔、长期打磨、精益求精的方针。组织管理方案如表1。

表1 作品类学科竞赛组织方案

对于考察现场专业能力的竞赛，只能采取一个更大的培养周期的方法，这个更考验学校整体专业和教学实力。可能需要1-3年的循环培养周期才能取得好的成绩，更加考验老师和学生的毅力。组织管理方案如表2。

表2 现场专业能力类的学科竞赛组织方案

三、在其他教学活动中融合学科竞赛

除了组织专门的学科竞赛训练之外，还可以将竞赛与其他教学活动相融合，达到一个更好教学效果。以解决单一学科竞赛培养范围过小，培养内容不连贯的问题。通过将学科竞赛引入专业课堂、大学创新创业项目和开放实验室等活动中来，让这些活动联动起来。

表3 近三年我校在湖南省大学生物联网竞赛取得的成绩

学科竞赛活动与大学生创新创业训练项目相结合。目前每年有相当数量的大学生创新创业训练项目被申请，这些项目往往有一定创新性和专业特点。学生将申请的项目作为作品去参加学科竞赛，按照竞赛的标准设计开发了作品，同时通过不断打磨作品，使项目更加精益求精。在项目结题时，学科竞赛获奖是一个很有说服力的评价指标。

学科竞赛活动与开放实验室相结合。学科竞赛活动往往需要优中选优，这导致只有一部分优秀的同学才能参与到比赛当中去。这样有很多同学就错失锻炼了自己的机会，怎么实现竞赛的作用的最大覆盖？此时可以通过开放实验室来解决这个问题，将竞赛项目变成一个个实验实践项目，让所有同学利用课外时间来体验。同时可以通过这种形式，培养低年级同学的兴趣，选拔优秀的同学参加竞赛。这种方式不仅能充分利用学校现有的教育资源，更能将学生掌握的专业课程知识去及时应用。

学科竞赛活动与专业课程实践项目相结合。在相关课程中的实验或者实训部分，将学科竞赛元素加入其中，既能学以致用，也能调动学生的积极性。这样能大大提高学生在学科竞赛的中成绩表现。例如计算机语言类课程中加入物联网硬件设备接入计算机方法，编写通讯驱动的代码。这种内容在传统教学中并没有，但是很符合物联网工程专业的特点，也是物联网竞赛中重要的知识。在专业课程加入专业竞赛内容，能使课程更符合专业特点，学生更易掌握。但是对于专业课程教师来说，会是一个挑战，因为这些内容往往涉及多门课程。

四、实践成效与出现的问题

我校物联网工程专业，2016年开始正式招生，并将湖南省大学生物联网应用创新设计竞赛作为主要竞赛之一，分为创意赛、技能赛和挑战赛三个类别。从2019年正式参与竞赛开始，参赛规模逐渐扩大，竞赛培训覆盖学生越来越多。其中2021年取得非常好的成绩，学校积分排全省第六名，这是对于一个新升格的师范类本科院校来说，无疑是一个非常好的成绩。

经过三年的学科竞赛组织，取得相当多进步，首先竞赛成绩越来越好，这是最直观的。参赛队伍数量由2019年的3个到2021年的9个队伍，获奖数量由1项（1个三等奖）到7项（1个一等奖、4个二等奖及2个三等奖），这些显示物联网工程专业学科竞赛组织管理是有成效的。其次学生对专业的认识越来越深刻，也更有兴趣了。通过参与各类比赛，使许多学生能跟其他专业强校的学生或者竞赛相关企业建立联系，交流学习经验。在某种意义上可以达到一种专业技术知己知彼的效果。学生有了专业兴趣和专业动力，推进了后续的学习和工作，为以后从事本专业的工作打下很好的基础和自信。每一届毕业生中，越来越多的学生从事本专业或相近行业的工作，进入许多知名的公司，并且有不错的发展和待遇。最终专业的发展和教学改革有了一个更加清晰的方向，许多专业课程也都按照学科竞赛的要求做了相应的改进。并将学科竞赛放在了一个比较重要的位置，通过学科竞赛去锻炼培养了专业教学团队。

但是也有非常多的问题暴露出来，其中最主要学生专业知识技术储备依然不足。物联网工程学科竞赛主要就是搭建一个可以应用的物联网系统，需要大量各个学科的知识和应用经验。这对我们的专业课程教学提出了很高的要求，传统的教学方式还需要进一步改进。如果只依靠竞赛培训来补足，对于竞赛指导老师来说压力较大。另外也出现了一些其他问题，比如竞赛场地不足，经费支持不够等问题，不过这些问题相对容易解决。

结语

本文以学科竞赛为驱动的物联网工程专业本科生创新应用能力培养为主题，分析了学科竞赛对于创新应用能力培养的重要性和必须性，并总结了学科竞赛组织的一套方法。以湖南省大学生物联网应用创新设计竞赛为例，分析相关的实践成效。我校物联网工程专业已将学科竞赛作为一个重要的专业教学补充手段，不仅在物联网竞赛中得实践，也在大学生电子设计竞赛、大学生程序竞赛等等多种比赛中推进，成立多种针对竞赛的学生社团，形成了良好的学科竞赛氛围。