以學科競賽為驅動的主動式實踐教學探索

摘要：以機械類本科生實踐教學為例，結合學科競賽的內涵體系，對基于學科競賽的主動式實踐教學模式進行了探索。通過將學科競賽引入典型實踐教學和課外綜合實踐，利用主動實踐讓學生全面體會機械系統設計中的構思-設計-實現-運作等環節，更有利于培養學生的機械綜合分析能力、設計能力和動手能力。

關鍵詞：主動式實踐；學科競賽；實踐教學

從培養大學生工程實踐能力和創新能力的角度出發，實踐教學是高校機械類本科人才培養過程中的重要環節。目前許多高校在實踐環節仍沿用被動實踐模式，[1]即以教師為中心，學生在教師規定的框架中，沿著既定的路線被動地完成實踐任務。在整個實踐過程中，學生的主觀能動性體現不足，參與性不夠，因而該實踐模式只能算是對書本知識的鞏固。為了使學生的創新思維和創造能力得到真正的培養與鍛煉，實踐教學中應注重主動實踐，[2]即以學生為主體，培養學生主動完成實踐環節的各個關鍵步驟。對于大學生而言，主動實踐是創新意識和實踐能力培養的關鍵，而學科競賽則可作為主動實踐能力培養的有效途徑之一。

一、機械類學科競賽的內涵體系

機械類學科競賽如全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽等，從內涵體系上看，其覆蓋的知識面比較系統且與機械類本科教學內容緊密相連，尤其強調相關知識的融會貫通。學科競賽的特點在于規定了競賽主題，注重的是為學生提供充分的創作空間。因而從參賽過程來看，可以讓學生在功能設計、方案擬定、結構創新、材料與配件選購、零部件加工、裝配與調試等各個方面，充分發揮他們的主體性，全面培養其創新設計能力和工程實踐能力。[3]

以全國大學生機械創新設計大賽為例，為了讓學生在參賽過程中全面體會機械系統設計中的構思—設計—實現—運作等環節，其競賽環節分解如表1所示。可見，機械類學科競賽檢驗的是學生運用綜合知識的能力，從內涵體系上看更符合工程設計的實際情況，整個競賽體現了“以老師為主導，學生為主體”的實踐模式。通過參賽，有效激發了學生的興趣，其主觀能動性和創新思維得以充分發揮，理論知識得到了鞏固，學生的系統設計能力和動手操作能力得到了鍛煉和培養。

二、以學科競賽為驅動的主動式實踐教學

目前，學科競賽組織過程中遇到的最大問題在于忽略了學科競賽為專業服務的導向作用。單純地為了競賽而組織活動，再加上時間和名額等客觀因素，使得通過學科競賽得到鍛煉的學生數量受到了限制，從而將教師對學科競賽的指導演變為對參賽學生的額外輔導。因此將學科競賽引入本科生創新教育體系，使其作為一個重要的實踐教學環節在學生中廣泛地組織開展，將更有利于學生主動實踐能力的培養。

1.將學科競賽與典型實踐教學環節相結合

以重慶工商大學機械類專業為例，目前所設置的典型實踐教學環節主要由《機械原理課程設計》、《機械設計課程設計》和根據不同專業方向所設置的《專業課程設計》組成，但三個課程設計的設置是獨立的，內容上沒有太多的關聯。如前所述，按照現行模式組織實踐教學，學生難以全面掌握機械系統設計的基本理念和方法。若將學科競賽引入其中，將現有典型實踐教學環節整合為“機械綜合課程設計Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ”，從內容上設置成同一機械系統的方案設計、傳動裝置和零部件設計以及與專業方向相關的設計（如控制系統設計、模具設計等），則可實現課程設計中教學內容的相互連貫和教學組織的縱向貫通。

（1）將實例貫穿知識點，強調學生基礎實踐。將學科競賽主題或工程項目穿插進課程講授的知識點中，即以實例作為一種標桿引導學生學好相關基礎知識。將課程設計和知識點傳授有機融合，從而提高學生主動學習的興趣，增加學生必要的動腦、動手機會，強調學生的基礎實踐，避免培養“紙上談兵”的人才。

（2）課程設計題目的擬定應強調實用性，提倡自主選題。課程設計的題目內容應貼近生產和生活，[4]可以借鑒機械類學科競賽的設計主題或者結合具有生產實踐背景的工程項目，在諸如環保裝備、康復器材、仿生機械、包裝設備等方面廣泛收集合適的課題，從而擴大課程設計題目范圍，增加學生自主選題的可能性。同時提倡學生個人和小組結合學習與生活中遇到的問題，自主擬定課程設計題目，從而提高學生的學習興趣，給學生充分的想象和發揮空間，使他們學會主動思考和積極創新。

（3）加強CAD/CAE技術在典型實踐環節的應用。在分析機械類學科競賽對學生的能力要求時發現，大多數學科競賽都比較重視學生對計算機輔助設計、分析甚至是加工的應用能力，因此熟練掌握基于計算機的數字化產品開發技術已成為工科大學生必備的基本技能。在方案擬定、運動分析、結構設計、零件圖及裝配圖繪制等一系列過程中若充分應用CAD/CAE技術，可以幫助學生及時發現設計過程中的錯誤和問題，使其可以將更多的精力投入到改進設計和創新設計上，從而提高學生的設計水平和設計質量。

（4）引導互助學習，培養學生的協作設計能力和團隊精神。機械類學科競賽大都以團隊的形式組織開展，需要團隊成員按照自己的特長進行合理分工，團隊內部要實現各成員間的無障礙溝通。因而在課程設計的實施過程中可以將實踐內容任務化，即根據任務要求將每個題目的內容分配給3～5名學生完成，要求學生分工明確、相互合作。這樣的實踐模式以總體實踐任務為“框架”，細分子任務作為“支架”，讓學生沿著“支架”逐步攀升，[5]學生自然會在實踐過程中通過相互交流體會到如何主動調整自己的設計思路和方法，利用合作與他人共同完成設計任務，從而達到培養協作設計能力和團隊精神的目的。

2.基于學科競賽設置課外綜合實踐

為培養機械類學生創新設計能力和工程應用能力，單獨靠課內的理論和實踐教學環節是遠遠不夠的，因而有必要將課程教學和學生課外科技活動緊密結合。以學科競賽為紐帶，通過設置課外綜合實踐，進一步將理論知識和動手實踐能力統一起來，有利于激發學生的學習興趣，培養學生主動實踐的能力。

（1）建立梯度分類定制項目，滿足不同年級不同水平學生的需求。如圖1所示，通過設計一系列與學科相關的競賽活動，建立包括“基礎訓練→能力提高→綜合創新”三層次的競賽平臺，吸引絕大多數學生主動參與到實踐環節中來。根據專業的不同要求和自身的興趣愛好，不同的學生可以選擇合適的學科競賽活動，從而極大地激發了學生的專業興趣和學習積極性，切實增強了學生的創新意識，提高了學生的主動動手能力。

（2）加強開放式綜合實踐實驗室的建設。根據機械類學科競賽的特點和需求，建立開放式綜合實踐實驗室，并形成一套基于學科競賽的實驗室管理運行體系。[3]通過機構創新設計及運動分析實驗臺、機械系統搭接測試實驗臺、模塊化機電一體化實訓平臺等設備，讓學生能將自己新的設計創意加以驗證分析。同時逐步添加適合學生競賽用的微小型加工設備、快速成型設備等，再輔以數控技術實驗室和工程訓練中心已有的儀器設備，讓學生可以在課余時間將其設計思路由圖紙加工制作成模型或實物。通過這種開放式綜合實踐實驗室的建設，可以為學生創新能力和動手能力的培養提供有利保障。

（3）課外綜合實踐思想與質量管理體系構建。以國家級、省部級機械類學科競賽為切入點，建立比較健全的課外綜合實踐思想與質量管理體系（見圖2），讓綜合實踐環節能更好地為學科競賽和培養學生創新能力服務。[6]其目標具體體現在：設置課外綜合實踐，可為廣大學生提供一個施展才華的舞臺，培養調動學生的專業興趣，為后續的專業學習奠定基礎；當參賽學生經歷高級別的學科競賽并獲得一定成績后，對普通大學生而言，這種成就感無疑具有極大的吸引力，從而激發學生的創造積極性，進而帶動更多的學生加入到主動實踐能力培養的體系中來；在綜合實踐過程中，教師以指導身份積極參與，通過發現學生在參加科技活動和學科競賽時所暴露出的問題，及時修正指導中存在的不足，改進指導方法，提高學生主動實踐的能力。

三、結論

主動實踐是培養學生創新意識和工程實踐能力的關鍵。近幾年重慶工商大學對主動實踐教學模式進行了探索，嘗試從課內典型實踐和課外綜合實踐兩方面將學科競賽引入本科生創新教育體系中。其效果表明，通過這樣的實踐模式可以有效促進學生主動實踐能力的培養，提升學生的機械綜合分析能力、創新設計能力和實際動手能力。

參考文獻：

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[3]于保華，徐澤源，姚培鋒，等.基于學科競賽的機械工程實踐教學改革與研究[J].教育教學論壇，2011，（7）：158-159.

[4]常軍然，唐宏.江西理工大學機械專業綜合課程設計改革和實踐[J].中國電力教育，2009，（7）：154-155.

[5]彭三河，周思柱，馮進.“機械設計”課程設計改革的研究與實踐[J].長春理工大學學報（高教版），2008，（3）：74-76.

[6]張煒，陳峰.機械創新設計競賽與學生創新能力培養的探討[J].廣西輕工業，2007，（8）：63-64.

（責任編輯：孫晴）