李智炜 宋兵 王玺

[摘 要]为加强创新人才教育培养，通过创新设计竞赛项目发散学生的思维，对全面提高教育质量，培养学生创新意识和综合能力十分重要。文章以本校参加湖南省物联网应用创新设计竞赛项目为例，从赛前培训、学生选拔、赛道选择、竞赛成果四个方面总结了培养大学生创新意识和综合能力的实践经验，着重分析了对理工科专业人才进行前沿交叉学科素养培训的重要性和必要性，旨在为综合型创新人才培养提供理论和实践参考。

[关键词]学科竞赛;创新意识;综合能力;创新设计竞赛;创新人才教育培养

[作者简介]李智炜（1989—），男，江西南昌人，博士，国防科技大学电子科学学院讲师，主要从事电子电路与信息器件研究;宋 兵（1989—），男，湖南常德人，博士，国防科技大学电子科学学院讲师，主要从事智能信息器件研究;王 玺（1979—），女，陕西咸阳人，博士，国防科技大学电子科学学院副教授，主要从事嵌入式电子系统研究。

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）46-0-03[收稿日期] 2020-10-04

大學生的创新意识和综合能力是人才教育培养的关键问题。“十四五”时期是中国在全面小康基础上，迈向现代化目标的第一个五年规划，我国科技事业比过去任何时候都更加需要增强创新这个第一动力。习主席在2020年9月11日主持召开的科学家座谈会上强调，要加强创新人才教育培养，把教育摆在更加重要位置，全面提高教育质量，注重培养学生创新意识和创新能力。

竞赛是培养大学生创新意识和创新能力的重要模式之一。湖南省物联网应用创新设计竞赛是面向大学生的科技创新活动，旨在提高大学生物联网应用和设计开发水平，培养大学生的创新能力和团队合作精神，提升大学生在物联网技术相关领域的应用和实践能力。文章以我校参加湖南省物联网应用创新设计竞赛为例，从赛前培训、学生选拔、赛道选择、竞赛成果四个方面总结了培养大学生创新意识和综合能力的实践经验，分析了对理工科专业人才进行前沿交叉学科素养培训的重要性和必要性。

一、竞赛案例

（一）赛前培训

赛前培训是强化大学生基础专业知识，培养大学生动手实践能力和激励创新思维的重要过程。物联网应用创新设计竞赛不但注重对学科专业知识理解能力的考察，更注重对专业知识应用能力的考察。所以赛前培训，一方面要引入科研思维进课堂，强化对所学知识的理解层次，拓展知识面;另一方面要引入科研成果进课堂，引导学生学会思考现实热点科学问题中包含的专业知识，进而锻炼他们应用所学知识解决实际问题的能力。

以我校参与项目“游泳安全智能检测与预警”为例，该项目主要是解决如何在溺水事故发生时迅速找到溺水位置并及时通知救生员营救问题。项目团队提出了一种基于蓝牙通信的游泳安全检测及预防系统，能够同时包含主动及自动两种报警形式：当人员在水中发生突发情况，例如抽筋、恶心无力时，在探测器没有探测到溺水现象的时候人员手动按下手动报警按钮，报告危险信号。在溺水者无意识的情况下，手环内的压力传感器和计时器会在溺水者处于一定深度以下一定时间后自动开启报警功能，并通过与手动报警系统相同的传输途径将报警信号传至处理器与警铃。在培训的时候，一方面帮助该参赛小组的同学查漏补缺，强化该项目涉及的通信理论、数字电路、单片机、程序设计等专业知识;另一方面，教导他们如何进行文献检索和市场调研，学会发现问题，也即从中发掘出创新应用的想法。我们发现传统救生员人力管理模式很难对突发溺水事件做出及时反应，因此如何在溺水事故发生时迅速找到溺水位置并及时通知救生员营救成为人们普遍关心的问题。同时在项目开发实施过程中，引导他们学会站在用户端的角度感受和确定智能检测方案以及控制预警方案，保证游泳用户的体验和安全性。

（二）学生选拔

物联网应用创新设计竞赛涉及的知识内容广，注重的是小组团队配合，通常每个参赛小组配置3名学生和2位指导老师。一般建议学生根据自身特长合理选择所擅长的领域，包括硬件调理、window软件编程、安卓软件编程、文档整理以及组织能力和想法构思。不要求每个小组团队的每名学生对竞赛所要求掌握的领域都精通，可以征求指导老师的建议和意见，通过赛前一系列的培训，统筹安排好，形成小组内成员的优势互补，做到小组在所需掌握的领域无盲区即可。依然以我校参与项目“游泳安全智能检测与预警”为例，3名学生均来自大二年级的不同专业，考虑到他们不同的兴趣爱好和专长，以硬件、软件和文档演示三项主要工作进行分工。

教师在竞赛授课选拔时，要启发学生如何用新视角挖掘创新点，如何阅读科技论文，如何理解别人文章的产生创新点的角度和方法，再指导学生如何换一个新的角度产生自己的创新点，进而设计实验测试自己的新想法。学生在老师的指导下逐步明白新视角思考的重要性和开拓性，也会在老师的指引下学会换个角度思考自己在竞赛中遇到的问题。很多难事也许直面处理会很难跨越，但是如果换一个角度去想，塞翁失马焉知非福，一些竞赛中的困境便会迎刃而解。

另外，竞赛毕竟是竞技性的，必然存在淘汰机制，合理公平的淘汰机制也是刺激学生主动学习和思考、提高综合能力的重要因素之一。湖南省物联网应用创新设计竞赛要求每个赛道中每个学校不超过5组参赛队，而且创意赛赛道分初赛和决赛，所以在学生参与人数比较多的时候，要从中选优，挑选主动好学、学习能力的强的同学，保证公平性，即使低年级同学当年选不上，也要鼓励其继续努力，争取明年能够顺利参赛取得好成绩。

（三）赛道选择

物联网应用创新设计竞赛分为创意赛、技能赛和挑战赛三个赛道，每个赛道注重培养的创新意识和综合能力各有侧重点。

创意赛采用提交作品形式，以面向应用和解决实际问题为目标，发挥创意，在各项自选的软硬件平台上，开发一套物联网创意作品，选题领域包括物联网技术在生态农业、医疗健康、教育、智慧城市、智能家居、智能交通、节能环保、环境监测、智慧校园等领域的应用，以及大数据、人工智能技术在物联网系统中的应用。入围一二等奖的参赛队须参加现场答辩，同时必须包含可演示的作品实物、答辩讲稿;答辩时可播放动画、演示视频等辅助作品内容。

技能赛采用北京新大陆时代教育科技有限公司的物联网竞赛平台Newlab-PRO和桂林智辰科技有限公司的物联网实训系统与竞赛开发平台IOTTrainTest2.0作为比赛指定设备。要求在规定的时间内，在该软硬件平台上操作，发挥各项软硬件技能（如模块的组装和运行、嵌入式程序的编写等），实现若干指定功能。

挑战赛采用湖南中仁教育科技有限公司的物联网教学平台HXFD_JX_001，在规定的时间内，参赛团队根据题目要求完成相应的代码设计，主要包含数据传输及无线多跳自组网等内容，着重考察其对物联网设备进行编程控制的能力。由组委会当场在统一平台上测评，大赛组委会现场搭设的评分平台来进行评分。

（四）竞赛成果

2019年10月12至13日，来自全省29所高校一共171支队伍的500多名同学参加了湖南省第三届大学生物联网创新设计应用竞赛决赛。经过2天的激烈角逐，比赛最终选出创意类一等奖9项，二等奖19项，三等奖24项;技能类一等奖5项，二等奖10项，三等奖13项;挑战类一等奖3项，二等奖5项，三等奖6项;团体奖6项。我校首次参加物联网大赛，“游泳安全智能检测与预警”项目凭借出色的创意从创意赛94支参赛队伍中脱颖而出，荣获本类别一等獎。另获创意赛三等奖1项;技能类一等奖1项，二等奖1项;挑战类二等奖3项，三等奖1项，荣获团体奖第一名。

通过创新设计竞赛项目提高了大学生对于各类专业知识的理解与应用。例如，“游泳安全智能检测与预警”是一个综合蓝牙传感器网络、蓝牙数据通信、可视化Python编程和单片机三点定位算法实现的综合项目，涉及的学科有通信原理、数字信号处理、计算机编程、PCB制版、电工电子、生物医学、人工智能等。该创意作品旨在提升游泳用户的体验以及保护他们的安全，实时监测游泳者在泳池中的运动状况并提供预警信息，需要设计一款能够智能存放、溺水报警、安全预警的手环。学生通过完成该作品，可以充分理解和应用RFID无线射频技术、压电传感器工作特点、蓝牙通信技术，以及上位机软件编程技术，学会了如何运用所学知识解决实际问题，提升了学习兴趣和综合能力，锻炼了发现问题、思考问题、解决问题的科研思维。

二、创新意识和综合能力培训实践经验总结

竞赛是学生们锻炼创新意识和综合能力的重要平台，通过系统的培训使学生们能够将专业知识理论与工程项目实践进行有机的结合。在教育培训的过程中，要遵循学生个性化指导原则和创新型人才的发展规律，构建以“个性化学习”为指导的创新型人才培养体系，并激发学生的激情和创新潜能。根据学生的学习兴趣和能力，依据自己的专业，引导其学会独立思考，充分享受自主学习的乐趣，并在学习过程中充分发挥自己的主动性，为培养学生创新能力提供必要的条件和广阔的空间。

三、前沿交叉学科素养培训的重要性和必要性分析

科技竞赛可以增强学生的创新意识，是课堂教学以外的一种特殊训练，也可以促进课程的训练。科研训练是在创新竞赛的基础上进行的更深层次的训练，可以培养学生的科研素养和创新意识，鼓励学生独立学习，逐步成长为具有创新能力的人才，最终回归到课堂和竞赛中去。作为老师，不应让学生机械地进行学习和动手实践，而应当适当引入前沿交叉学科的科研成果动态，使他们始终保持自己的思维敏捷性，发现现实生活中不完善的领域，充分发挥自己的思考能力，尝试完善科学设计方法，以取得更好的实践结果。此外，在进行前沿交叉学科素养培训的过程中，尤其要重视学生的创新意识，激发学生的创新观念，激发学生的创新兴趣，培养学生的创新能力，提高学生在实践过程中分析和解决问题的能力，不仅有利于提高学生的创新能力，也有助于提高他们处理实际问题的能力，对学生的未来学习、工作和生活将有很大的帮助。

四、结语

创新意识和综合能力培训是创新人才教育培养的核心，通过动员学生参加创新竞赛，增强了学生的实践能力和竞争意识，培养了学生的创新能力和团队精神。创新竞赛将成为第二课堂创新实践的核心载体，在培养具有较强创新能力和国际视野的创新人才中将发挥重要作用。

参考文献

[1]习近平主持召开科学家座谈会[N].新华每日电讯，2020-09-12（1）.

[2]习近平.在科学家座谈会上的讲话[N].人民日报，2020-09-12（2）.

[3]关于开展2020年（第四届）湖南省大学生物联网应用创新设计大赛的通知，2020-09-07，http：//www.hiotf.org/HNWLWXH/sta tic/ html/1600744440640.html

Abstract： In order to strengthen the education and training of innovative talents and cultivate students' divergent thinking through innovative design competition， it is very important to improve the quality of education and cultivate students' innovative consciousness and comprehensive ability. Taking our school's participation in the Hunan Internet of Things Application Innovation Design Competition as an example， this paper summarizes the practical experience of cultivating college students' innovative consciousness and comprehensive ability from four aspects： pre-competition training， student selection， track selection， and competition results. The cutting-edge interdisciplinary training for science and engineering professionals aims to provide theoretical and practical references for the cultivation of comprehensive innovative talents.

Key words： subject competition; innovative consciousness; comprehensive ability; innovative design competition; innovative talent education and training