以應用為導向的學科競賽與專業實驗教學相融合的探索

潘明華 ，韋衡冰 ，鄧小林

(1.2.3.梧州學院，廣西 梧州 543002)

以應用為導向的學科競賽與專業實驗教學相融合的探索

潘明華1，韋衡冰2，鄧小林3

(1.2.3.梧州學院，廣西 梧州 543002)

該文以機械原理實驗教學和管理為例，以應用型人才發展為導向，探索學科競賽與專業實驗教學相融合的具體實施，以提高學生的學習興趣和實踐應用能力。

應用型人才；學科競賽；專業實驗教學；機械原理

為了建立中國高等學校的分類體系，全國600所本科地方院校向應用技術型本科院校轉型，培養應用型、技術技能型人才。如何理解應用型教育，加強應用型人才培養，成為眾多地方高校深入研究探索和加強建設實踐的一個新課題[1]。因此，各個院校都在努力尋找實現轉型的多種途徑，包括體制改革、課程內容、教師隊伍、教學方法、質量評價體系、產學研融合校企合作等。學科競賽以特有的“創新性”“應用性”和“靈活性”成為培養學生實踐應用能力，實現高校應用技術型轉變的重要途徑[2]。學科競賽作為培養學生創新能力和應用能力的重要載體，越來越受到各高校的重視，作為檢驗實踐教學改革、培養學生綜合素質和創新能力的重要載體。很多學者對學科競賽的作用以及如何開展學科競賽活動進行了研究[3-5]，但是如何在具體的專業課程實驗教學中將學科競賽緊密融合方面的研究比較少。為了有效地推動學科競賽在培養應用型人才方面的重要作用，以梧州學院機械原理實驗教學與學科競賽相融合的具體實施為例進行探討，對其他課程的教學改革實踐具有借鑒意義。

1專業競賽與實驗教學融合的意義

學科競賽是在緊密圍繞專業教學的基礎上開展的教學活動，是學生應用能力提升、綜合素質提高、實踐能力增強的重要途徑。近年來，大學生創業創新大賽、電子設計大賽、機械創新設計大賽等一系列學科競賽，在全國高校中廣泛深入地展開，具有極大的影響力。其目的在于吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技活動，引導高等學校在教學中注重培養大學生的創新設計意識、綜合應用能力與團隊協作精神；加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求通過創新思維，進行設計、制作等實際工作能力。

學科競賽在激發學生的學習興趣、培養創新意識、鍛煉學生動手能力和提高教學質量等方面取得了豐碩的成果，因此，很多高校已經將大賽作為創新教育中的一個實踐教學環節，并嘗試將大賽融入到專業教學體系中來。為了提高大學生的創新能力，為大學生提供實踐平臺，梧州學院已逐步形成了以挑戰杯、機械創新設計大賽等競賽項目的大學生學科競賽。以機械專業的學科競賽為例，梧州學院已經多年組織學生參加了全國大學生機械創新大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、廣西高校大學生創新設計與制作大賽等。全國大學生機械創新大賽[6]是經教育部發文舉辦的全國理工科四大競賽之一。自2004年舉辦第一屆大賽以來，影響迅速擴大，現已成為最具影響的全國大學生競賽項目之一，其中全國只有2.5%的一等獎獲獎率和4.5%的二等獎獲獎率，也讓該項賽事極具困難和挑戰。全國各所高校對該項賽事也越來越重視，參賽的作品數和高校數大幅度增長。全國大學生工程訓練綜合能力競賽[7]是公益性的大學生科技創新競技活動，是有較大影響力的國家級大學生科技創新競賽，是教育部、財政部資助的大學生競賽項目，目的是加強學生創新能力和實踐能力培養，提高本科教育水平和人才培養質量，每兩年一屆。廣西高校大學生創新設計與制作大賽則是面向廣西各高校，通過對培養大學生的創新思維能力、設計制造能力、團隊協作精神以及工程實踐和工藝創新能力具有重要的意義。這些學科競賽對“機械原理”等實踐性很強的基礎課程教學改革尤為重要?！皺C械原理”是一門理論與實踐緊密結合的學科，是機械工程專業十分重要的專業基礎課，實驗教學不僅是培養學生實踐動手能力的重要環節，而且也是培養學生創新思維能力的重要環節，在培養學生創新能力方面有著不可或缺的作用[8-9]。因此，我們研究如何根據提高學生應用創新能力這一目標來進行教學改革, 提高這門實驗課程的教學質量, 培養出適應社會發展需求的高素質應用型人才。

2專業競賽與實驗教學融合的實踐

為了將專業競賽與實驗教學相互融合，我們從實驗室平臺建設、實驗教學內容和教學方法和考核等方面進行探索。

2.1實驗室平臺建設

努力將實驗室打造成為提供基礎實驗教學、學生拓展創新和實踐的平臺?；A實驗教學平臺提供“機械原理實驗”的課程教學，由實驗室提供相應的儀器設備和場地，由實驗教師指導學生完成相應的實驗課程內容，所用的儀器設備和使用的時間相對固定。拓展創新和實踐平臺是實驗教學的延伸，主要提供“機械原理實驗”創新設計實驗所需的實驗用具和學生參與學科競賽場地，該平臺所用到的設備和材料相對較為寬廣，尤其是學科競賽基本上是按需購買配置；此外使用時間較長但是有一定的規律性。為了實現實驗室平臺建設，從實驗室硬件建設、實驗室師資團隊建設和學生開放性管理等方面進行探索。

2.1.1 實驗室硬件建設

實驗室的硬件建設包括實驗設備建設和實驗場地建設。實驗室設備建設方面，首先必須滿足實驗教學的需求，根據實驗教學大綱配置相應的儀器設備，實驗室管理技術人員定期對實驗設備進行維護。同時，每年梧州學院在機械專業競賽方面都取得不錯的成績，為了降低學生對今后競賽的畏懼感，提高學生參與的積極性，我們精選部分競賽作品擺放在實驗室內作為展品以及教具，豐富完善實驗設備同時做到與時俱進。在實驗室場地建設方面，梧州學院機械原理實驗室占地面積120多平方米，為了將實驗室打造成集課程實驗教學、學生實踐和開放性于一體的實驗室平臺，將原來的實驗室純粹的專業實驗教學場地進行改造。例如，將原來直接擺放于實驗桌上的各種機構模型教學用具收納于展示柜下方的空柜子里，騰出實驗桌以提供給進入實驗室的學生使用，改造為開放性實驗室。由于前述實驗教學時間和用具相對固定，當需要進行實驗教學時，提前要求實驗室的學生空出相應的位置作為教學使用即可，這樣既不影響實驗教學同時滿足開放性實驗室所需求的場地。學科競賽為學生搭建一個拓展知識、激發興趣、培養創新能力的新型教學平臺，同時競賽的作品使得學生對機械原理的基本概念、原理和應用有更直接的感官刺激，可以激發學生的興趣和促進學生參與實踐研究的動力，將與機械原理教學相關的學科競賽作品有序排放在實驗室中，以便學科競賽與專業實驗教學相結合，將競賽作品完全融合到日常專業實驗教學當中。

2.1.2 師資團隊建設

以前的實驗室由實驗室管理人員負責，而實驗教學由“機械原理”課程理論教學的教師兼任。為了提高師資能力，將原來只負責實驗室日常維護的管理人員轉變為同時可以獨立完成實驗教學的實驗室技術人員。為了適應實驗教學和競賽指導，實驗技術人員應具有扎實的理論基礎、較寬的知識面，較強的實踐動手能力、分析和解決問題的能力，而且具備超前意識和綜合能力，特別是開放實驗室的建設和實施。實驗技術人員通過對本實驗室課程教學內容的自我學習、跟隨專業教師的指導以及參與學生學科競賽的指導等途徑完成自我轉變、提升。同時，實驗室配有專門的責任教師以及實驗室教師團隊，協同進行教學和管理，尤其是在學科競賽進行時，作為競賽的指導教師，方便并有效地進行競賽指導。此外，團隊中資深的教師還負責對實驗技術人員和新進教師的培訓和指導，促進他們的實驗教學指導能力和學科競賽指導水平的提高。整個團隊成員通過實驗教學打下扎實的專業基礎，為競賽指導提供專業知識儲備；通過指導學科競賽提高實踐動手能力，做到與時俱進，同時為指導實驗教學提供更多的實踐范例。

2.1.3 開放性學生管理

對有意向參加比賽的同學通過初步考核進入實驗室，由實驗室教師團隊對學生進行一定的培訓指導，實驗室由實驗教師和進入實驗室的學生共同管理。對于正常的實驗教學，由實驗教師負責相應教學班學生的教學和指導；在非教學時間，實驗教師可以對參與競賽的學生進行指導，同時對機械原理課程及實驗有問題的學生進行解答和指導。此外，對機械原理課程及實驗有問題的學生可以請教實驗室其他高年級的同學，學生之間的請教和討論沒有距離感，更容易促進他們對學習和討論的積極性，從而提高專業實驗教學的質量，而且他們也更容易被高年級學生的作品吸引而積極主動提高自己的知識儲備，投入到下一次的學科競賽中。

2.2實驗內容設計

競賽作品給與我們更多的機械結構及實際的模型，競賽以學生為主，教師指導，更接近學生的認知水平和學習水平，因此更易于接受和理解。因此，我們在教學內容上作了很大的改革調整和更新。首先，將實驗教學從理論教學中獨立出來，提高學生的重視程度。其次，將學科競賽與日常專業教學相結合，有意識地將學科競賽內容嵌入到日常教學活動中。例如，第一次機械原理實驗為“機構認知實驗”，原來只是由教師講解，學生參觀展示柜中的機構模型以及機構的運動情況，然后作相應的記錄，結合理論課程的內容完成相應的聯系和思考題目。如今，我們增加了對競賽作品的參觀，并由學生自由選擇針對某件作品討論所用到的結構，然后由老師進行點評。從學生的表現就可以看到學生對競賽作品的分析與討論比對實驗模型的興趣和討論的深度高很多。再如，第二次機械原理實驗為“機構運動簡圖繪制與分析實驗”，對機構模型進行機構運動簡圖的繪制，分析各機構的構件數、運動副類型和數目，計算機構的自由度并檢驗它們是否具有確定的運動，進行機構結構分析。我們將原來30多個機構模型選6個模型進行分析改為選4個模型進行分析，同時在競賽作品中抽取1-2個完整的機構并進行相應的分析。原來的模型是一個完整獨立的機構而且不同構件有不同的顏色，而競賽作品通常由多個機構組成，而且結構的構件沒有色彩的區別，難度增大，促進實驗小組成員的相互討論，提高學生實際分析的能力。最后，增加了創新設計實驗課程設計，此環節獨立于原來的基礎實驗內容，讓學生通過“機械原理”課程的理論學習、日常生活和課外閱讀、網絡查詢等多種方式尋找課題，而學科競賽的主題恰好可以為學生提供一個很好的選題方向，甚至學生可以通過參加學科競賽直接完成相應的實驗設計。

2.3教學方法與考核

傳統的實驗教學模式，以教師為主導，以演示性和驗證性實驗為主，主要由教師操作演示或者由教師講解后學生按照實驗指導書上的步驟機械地進行操作，學生缺乏自主思考學習，不能很好地提起學生學習的興趣，不利于學生動手能力和實踐應用能力的提高。為了培養學生觀察能力、思維能力和操作技能，借鑒學科競賽指導的方法，將學生進行實驗分組，教學過程中以學生為主體，要求學生通過理論課程內容的復習和實驗內容的預習，對本實驗的原理、內容和操作以及歷屆學科競賽中所用到的相關知識點進行小組討論并講解，由教師進行點評和指導，然后學生自己動手操作完成。在實驗考核方面，傳統的主要通過學生的實驗報告和考勤等依據，而完整的實驗教學包括實驗預習、實驗操作、實驗提問及討論、實驗報告、實驗考試(筆試、口試或操作考試)、個人實驗總結等內容，因此考核應該始終貫穿實驗教學的全過程。此外，根據梧州學院“學生創新學分管理暫行辦法”，通過學科競賽可以獲得一定的學分。因此實驗教學考核也可以以此為依據，如果學生通過學科競賽的選拔，可以將作品中涉及機械原理相關的內容形成實驗報告，同時指導教師根據學生在競賽過程的表現等進行考核打分，學生以此獲得實驗課程成績。這樣，可以提高學生參加學科競賽的興趣，有動力去克服競賽過程中遇到的困難，反過來對機械原理課程知識及實驗的操作有更深層的體會。

3競賽實戰成效

梧州學院機械類專業學生在歷年參加全國、全區各種專業技能競賽中佳績連連，我們將近幾年在機械類專業競賽的獲獎情況進行了詳細的統計和分析，如圖1、圖2、圖3所示，其中圖1為全國大學生工程訓練綜合能力競賽廣西賽區選拔賽獲獎情況，圖2是廣西高校大學生創新設計與制作大賽獲獎情況，圖3是全國大學生機械創新設計大賽廣西賽區選拔賽。從圖上可以看出在相同的競賽類型中，每次參賽的團隊數和人數都呈現遞增趨勢，從獲獎情況來看每次獲獎的級別也在提高。從課堂的理論到實驗的驗證和簡單操作到參與學科競賽完成實際作品，學生的知識層面也有了質的飛躍。

(a) 參賽團隊數和人數分布圖 (b)獲獎等級分布圖

圖1 全國大學生工程訓練綜合能力競賽廣西賽區選拔賽

(a) 參賽團隊數和人數分布圖 (b)獲獎等級分布圖

圖2 廣西高校大學生創新設計與制作大賽

(a) 參賽團隊數和人數分布圖 (b)獲獎等級分布圖

圖3 全國大學生機械創新設計大賽廣西賽區選拔賽

4結束語

綜上所述，以各類學科大賽為契機，將學科競賽與專業實驗教學相互交融，可以提高學生對專業理論和實驗知識學習的興趣，鼓勵并指導學生積極參加學科競賽，利用學科競賽活動，由教師指導學生參與實用產品設計、制作，可以提高學生的實踐應用能力和創新能力，同時為實驗教學或者理論教學增加實用的教具或者典型范例。通過將學科競賽和日常實驗教學和管理相結合，促使學生學以致用，提高學生的工程素質，滿足應用型人才的發展需要，是梧州學院應用型人才培養目標的體現。在以后的教學工作中還要結合機械工程學科的發展需要及教學實踐的總結，對教學實踐方案不斷地進行補充和驗證，力求與時俱進，進一步提高教學質量，切實提高大學生的應用實踐能力。

[1]吳中江,黃成亮.應用型人才內涵及應用型本科人才培養[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.

[2]楊在華,原朝陽.應用技術型本科院校學科競賽“四化”建設的探索[J].中國成人教育,2015(13):61-63.

[3]李國毅，王為一.對地方高校應用型人才培養模式優化的思考[J].教育探索,2015(6):67-71.

[4]劉卉,張付英,汪宇,等.基于“學科競賽、創新項目”培養學生創新能力的思考[J].價值工程,2014(29)：238-239.

[5]田夢現,張震.以學科競賽引領獨立學院應用型人才培養探討[J].中國成人教育,2015(12):120-122.

[6]360百科.全國大學生機械創新設計大賽[EB/OL].[2016.9.22].http://baike.so.com/doc/6966376-7189031.html.

[7]360百科.全國大學生工程訓練綜合能力競賽[EB/OL].[2016.9.22]. http://baike.so.com/doc/6655723-6869544.html.[8]黃小龍.面向應用型人才培養的“機械原理”課程建設目[J].中國電力教育,2013(22):94-95.

[9]王聰慧，王順，熊健.機械原理實驗教學新體系的建設與實踐[J].長春師范學院學報(自然科學版),2013,32(4):172-174.

(責任編輯：高 堅)

2017-03-20

梧州學院教改項目(Wyjg2014B012)；廣西高等教育教學改革項目(2015JGB386); 廣西職業教育教學改革立項項目(GXGZJG2015A013)

G642.4

A

1673-8535(2017)03-0108-05

潘明華(1982-)，女，廣西昭平人，梧州學院信息與電子工程學院講師、實驗師，研究方向：圖像處理、智能控制。

韋衡冰(1968-)，女，廣西梧州人，梧州學院機械與材料工程學院副書記，副教授，研究方向：零件結構設計與數字化建模設計。

鄧小林(1984-)，男，湖南永州人，梧州學院機械與材料工程學院講師，研究方向：沖擊動力學，產品數字化設計。