2023年高校學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)?wù)撐姆独弧⒁愿咝W(xué)科競(jìng)賽是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的重要平臺(tái)，其獲獎(jiǎng)?wù)撐牟粌H是學(xué)術(shù)成果的集中體現(xiàn)，更承載著“問(wèn)題導(dǎo)向、創(chuàng)新落地、實(shí)踐驗(yàn)證”的核心邏輯。2023年，隨著“智能+”“綠色+”等主題成為競(jìng)賽主流，“解決實(shí)際問(wèn)題”“技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè)”成為獲獎(jiǎng)?wù)撐牡墓餐卣?。本文?023年“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽省級(jí)金獎(jiǎng)?wù)撐摹痘谶吘売?jì)算的低成本智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》為例，從選題邏輯、框架構(gòu)建、創(chuàng)新點(diǎn)提煉、實(shí)踐驗(yàn)證等維度，拆解獲獎(jiǎng)?wù)撐牡暮诵倪壿嬇c寫(xiě)作技巧，為高校學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽提供可借鑒的范例。二、范例選題：從“痛點(diǎn)”到“賽道”的精準(zhǔn)定位（一）現(xiàn)實(shí)需求驅(qū)動(dòng)：環(huán)境監(jiān)測(cè)的“卡脖子”問(wèn)題傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在三大痛點(diǎn)：成本高（單套設(shè)備價(jià)格超萬(wàn)元）、部署難（需固定電源與網(wǎng)絡(luò)）、實(shí)時(shí)性差（數(shù)據(jù)傳輸延遲達(dá)分鐘級(jí)）。這些問(wèn)題導(dǎo)致其難以覆蓋校園、社區(qū)、農(nóng)村等場(chǎng)景，無(wú)法滿足公眾對(duì)“實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)”的需求。（二）競(jìng)賽主題契合：“智能+綠色”的賽道選擇2023年“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的主題為“我敢闖，我會(huì)創(chuàng)”，重點(diǎn)關(guān)注“智能科技”“綠色發(fā)展”等方向。本論文選題“基于邊緣計(jì)算的低成本智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，既契合“綠色發(fā)展”的國(guó)家戰(zhàn)略，又融入“智能邊緣計(jì)算”的技術(shù)熱點(diǎn)，完美匹配競(jìng)賽賽道的核心要求。三、論文核心框架：“問(wèn)題-解決-驗(yàn)證”的閉環(huán)邏輯獲獎(jiǎng)?wù)撐牡暮诵目蚣茏裱疤岢鰡?wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題—驗(yàn)證問(wèn)題”的學(xué)術(shù)邏輯，具體結(jié)構(gòu)如下：（一）引言：用“問(wèn)題鏈”引出研究目標(biāo)引言部分需回答三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：1.為什么做？（背景）：傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)時(shí)、低成本需求；2.做什么？（目標(biāo)）：設(shè)計(jì)一套“低成本、高實(shí)時(shí)、易部署”的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；3.怎么做？（方法）：采用“邊緣計(jì)算+物聯(lián)網(wǎng)”架構(gòu)，融合多傳感器數(shù)據(jù)。范例片段：>“隨著城市化進(jìn)程加快，環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)因成本高、實(shí)時(shí)性差等缺陷，難以覆蓋校園、社區(qū)等基層場(chǎng)景。本文提出一種基于邊緣計(jì)算的低成本智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)多傳感器融合與邊緣智能分析，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理與傳輸，旨在解決傳統(tǒng)系統(tǒng)的痛點(diǎn)?！保ǘ┫嚓P(guān)研究：用“批判思維”定位創(chuàng)新空間相關(guān)研究部分需梳理國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有成果，重點(diǎn)分析“已有研究的不足”，為后續(xù)創(chuàng)新點(diǎn)鋪墊。范例片段：>“現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采用‘云端集中處理’架構(gòu)（如文獻(xiàn)[1]），雖能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，但存在數(shù)據(jù)傳輸延遲高、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用大等問(wèn)題；部分研究嘗試邊緣計(jì)算（如文獻(xiàn)[2]），但多采用復(fù)雜深度學(xué)習(xí)算法，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)功耗過(guò)高，難以大規(guī)模部署。本文針對(duì)上述不足，提出‘輕量級(jí)邊緣算法+模塊化硬件’的解決方案。”（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：用“模塊化思維”呈現(xiàn)解決方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)是論文的核心，需從硬件、軟件、架構(gòu)三個(gè)維度詳細(xì)說(shuō)明，突出“創(chuàng)新點(diǎn)”的落地路徑。1.硬件設(shè)計(jì)：低成本與高兼容性的平衡采用開(kāi)源硬件+模塊化傳感器方案，降低設(shè)備成本：主控模塊：選用ESP32（內(nèi)置Wi-Fi/藍(lán)牙，支持邊緣計(jì)算）；傳感器模塊：集成溫濕度、PM2.5、CO2、噪音等傳感器（可根據(jù)場(chǎng)景擴(kuò)展）；電源模塊：采用太陽(yáng)能電池+鋰電池組合（解決戶外部署電源問(wèn)題）。設(shè)計(jì)邏輯：通過(guò)開(kāi)源硬件降低成本（ESP32價(jià)格約50元），模塊化設(shè)計(jì)提高兼容性（用戶可根據(jù)需求添加傳感器）。2.軟件設(shè)計(jì)：邊緣計(jì)算與實(shí)時(shí)分析的融合軟件架構(gòu)分為節(jié)點(diǎn)端（邊緣計(jì)算）與云端（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）：節(jié)點(diǎn)端：采用FreeRTOS操作系統(tǒng)，部署輕量級(jí)隨機(jī)森林算法（處理多傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)異常檢測(cè)）；云端：采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)PythonFlask框架開(kāi)發(fā)Web端與APP（實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化與警報(bào)推送）。設(shè)計(jì)邏輯：將數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析任務(wù)放在節(jié)點(diǎn)端（邊緣計(jì)算），減少向云端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（降低網(wǎng)絡(luò)帶寬需求），同時(shí)保證實(shí)時(shí)性（異常檢測(cè)延遲<1秒）。3.系統(tǒng)架構(gòu)：“感知-網(wǎng)絡(luò)-應(yīng)用”的三層模型感知層：由傳感器節(jié)點(diǎn)組成（采集溫濕度、PM2.5等數(shù)據(jù)）；網(wǎng)絡(luò)層：通過(guò)Wi-Fi/藍(lán)牙將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)關(guān)（或直接上傳云端）；應(yīng)用層：Web端與APP（用戶查看數(shù)據(jù)、接收警報(bào)）。（四）實(shí)驗(yàn)與結(jié)果：用“數(shù)據(jù)說(shuō)話”驗(yàn)證方案有效性實(shí)驗(yàn)部分是論文的“說(shuō)服力核心”，需明確測(cè)試環(huán)境、指標(biāo)、方法，并通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比體現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。1.測(cè)試環(huán)境選擇校園操場(chǎng)（戶外）與教學(xué)樓教室（室內(nèi)）作為測(cè)試場(chǎng)景，部署10個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，測(cè)試周期為1個(gè)月。2.測(cè)試指標(biāo)準(zhǔn)確性：與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備（如某品牌空氣監(jiān)測(cè)儀）對(duì)比數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率；實(shí)時(shí)性：數(shù)據(jù)從采集到推送至APP的延遲時(shí)間；成本：?jiǎn)翁坠?jié)點(diǎn)的硬件成本（含傳感器、主控、電源）；功耗：節(jié)點(diǎn)每天的耗電量（太陽(yáng)能供電情況下）。3.結(jié)果分析數(shù)據(jù)對(duì)比（部分）：指標(biāo)傳統(tǒng)系統(tǒng)本系統(tǒng)提升比例準(zhǔn)確率85%95%+10%延遲時(shí)間30秒<1秒-96.7%單套成本____元800元-93.3%日耗電量1度0.3度-70%結(jié)論：本系統(tǒng)在準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、成本、功耗等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，滿足基層場(chǎng)景的需求。（五）結(jié)論與展望：用“總結(jié)+展望”強(qiáng)化研究?jī)r(jià)值結(jié)論部分需總結(jié)核心成果（解決了什么問(wèn)題，有什么創(chuàng)新），展望未來(lái)改進(jìn)方向（如算法優(yōu)化、場(chǎng)景擴(kuò)展）。范例片段：>“本文設(shè)計(jì)了一種基于邊緣計(jì)算的低成本智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)模塊化硬件設(shè)計(jì)與輕量級(jí)邊緣算法，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)準(zhǔn)確率達(dá)95%，延遲時(shí)間<1秒，單套成本僅800元，適合校園、社區(qū)等基層場(chǎng)景。未來(lái)可進(jìn)一步優(yōu)化算法（如采用聯(lián)邦學(xué)習(xí)提升隱私保護(hù)），擴(kuò)展至工業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景?！彼?、關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)：從“技術(shù)”到“應(yīng)用”的多維突破獲獎(jiǎng)?wù)撐牡暮诵母?jìng)爭(zhēng)力在于“創(chuàng)新點(diǎn)的落地性”，本范例的創(chuàng)新點(diǎn)可概括為三點(diǎn)：（一）技術(shù)創(chuàng)新：輕量級(jí)邊緣算法的設(shè)計(jì)針對(duì)傳統(tǒng)邊緣計(jì)算算法“功耗高”的問(wèn)題，采用隨機(jī)森林（RandomForest）算法（而非復(fù)雜深度學(xué)習(xí)模型），并通過(guò)模型壓縮（如剪枝、量化）降低計(jì)算量，使算法能在ESP32（算力約100MIPS）上實(shí)時(shí)運(yùn)行。創(chuàng)新價(jià)值：解決了邊緣節(jié)點(diǎn)“算力不足”的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了“低功耗+高實(shí)時(shí)”的平衡。（二）應(yīng)用創(chuàng)新：模塊化硬件的場(chǎng)景適配采用“主控模塊+傳感器模塊”的模塊化設(shè)計(jì)，用戶可根據(jù)場(chǎng)景需求添加傳感器（如工廠添加VOC傳感器、社區(qū)添加噪音傳感器），提高系統(tǒng)的兼容性與擴(kuò)展性。創(chuàng)新價(jià)值：打破傳統(tǒng)系統(tǒng)“固定配置”的限制，滿足不同場(chǎng)景的個(gè)性化需求。（三）模式創(chuàng)新：“設(shè)備-平臺(tái)-用戶”的閉環(huán)服務(wù)開(kāi)發(fā)Web端與APP，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)采集-分析-推送”的閉環(huán)：用戶可實(shí)時(shí)查看環(huán)境數(shù)據(jù)（如PM2.5濃度）；當(dāng)數(shù)據(jù)超過(guò)閾值（如PM2.5>75μg/m3），APP自動(dòng)發(fā)送警報(bào)；數(shù)據(jù)同步上傳至環(huán)保部門服務(wù)器，支持政府決策。創(chuàng)新價(jià)值：將“監(jiān)測(cè)設(shè)備”升級(jí)為“服務(wù)平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“用戶-企業(yè)-政府”的多方共贏。五、寫(xiě)作技巧：從“細(xì)節(jié)”到“邏輯”的嚴(yán)謹(jǐn)性（一）邏輯連貫性：用“過(guò)渡句”連接各部分每部分結(jié)尾需用過(guò)渡句引出下一部分，避免邏輯斷裂。范例：>“（引言結(jié)尾）為解決上述問(wèn)題，本文提出一種基于邊緣計(jì)算的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)如下?！?gt;“（相關(guān)研究結(jié)尾）針對(duì)現(xiàn)有研究的不足，本文從硬件與軟件兩方面進(jìn)行優(yōu)化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下。”（二）數(shù)據(jù)真實(shí)性：用“溯源”增強(qiáng)說(shuō)服力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需標(biāo)注來(lái)源、時(shí)間、場(chǎng)景，避免“編造數(shù)據(jù)”。范例：>“圖3系統(tǒng)準(zhǔn)確率對(duì)比（數(shù)據(jù)來(lái)源：校園實(shí)地測(cè)試，2023年5月；測(cè)試設(shè)備：傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)儀（型號(hào)：XXX）、本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)）”（三）語(yǔ)言專業(yè)性：用“學(xué)術(shù)表達(dá)”替代口語(yǔ)化避免使用“我覺(jué)得”“大概”等口語(yǔ)化表達(dá)，采用“本研究提出”“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明”等學(xué)術(shù)語(yǔ)言。反面例子：“我覺(jué)得這個(gè)系統(tǒng)很好用”→正面例子：“實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)在準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性方面優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)”。（四）圖表規(guī)范性：用“清晰性”提升可讀性圖表標(biāo)題：明確說(shuō)明圖表內(nèi)容（如“圖2智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖”）；圖表標(biāo)注：坐標(biāo)軸、圖例需清晰（如“X軸：時(shí)間（分鐘）；Y軸：PM2.5濃度（μg/m3）”）；圖表引用：正文中需提及圖表（如“如圖2所示，系統(tǒng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層”）。六、結(jié)語(yǔ)：從“范例”到“啟示”的思考本范例的成功之處在于“問(wèn)題導(dǎo)向、創(chuàng)新落地、實(shí)踐驗(yàn)證”的三位一體：選題：從“基層環(huán)境監(jiān)測(cè)”的痛點(diǎn)出發(fā)，契合國(guó)家戰(zhàn)略與競(jìng)賽主題；創(chuàng)新：從“技術(shù)（邊緣算法）”“應(yīng)用（模塊化設(shè)計(jì)）”“模式（閉環(huán)服務(wù)）”多維度突破，避免“為創(chuàng)新而創(chuàng)新”；實(shí)踐：通過(guò)實(shí)地測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)有效性，數(shù)據(jù)真實(shí)可信，體現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研用”的融合。對(duì)于高校學(xué)生而言，參與學(xué)科競(jìng)賽的核心不是“寫(xiě)論文”，而是“解決問(wèn)題”——從現(xiàn)實(shí)需求中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，用技術(shù)創(chuàng)新解決問(wèn)題，用實(shí)踐驗(yàn)證問(wèn)題。唯有如此，才能寫(xiě)出“有價(jià)值、有說(shuō)服力”的獲獎(jiǎng)?wù)撐?。參考文獻(xiàn)（范例）：[