研究性學習模式在學科競賽中的應用研究

陳楊華

[摘 要] 研究性學習是近年來我國教育理論與實踐領域研究的熱點問題，結合中國制冷空調行業大學生科技競賽，分析在這一學科競賽中應用研究性學習模式的必要性和實踐方法，并通過具體的競賽實踐，表明在學科競賽中應用研究性學習模式不僅能取得較好的競賽成績，同時能有效提高創新人才培養質量。

[關 鍵 詞] 研究性學習；卓越工程師；實踐教學；制冷空調競賽

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2019）01-0034-02

創新是一個民族的靈魂，一個國家興旺發達的不竭動力。創新人才的培養是實施創新驅動發展戰略、加快建設創新型國家的關鍵。然而，在大眾化教育階段，如何培養學生的創造能力、開發能力、獨立分析問題和解決問題的能力，已經成為當前高等教育面臨的新問題。學科競賽是培養大學生創新能力很重要的一部分，大學生通過把學到的知識運用到學科競賽中，理論結合實際，培養學生的創新能力和分析問題解決問題的能力。根據學科競賽特點，需要探索各種不同的教學方法來提高學生的創新能力。

一、研究性學習的概念和特點

大學生的研究性學習是在大學教學過程中為了激發學生的創新思維，提高學生自我學習能力，由單純接受性學習改變到自主學習的一種學習方式。該學習模式的重點是“研究性”，它最關鍵的是改變學生的學習方式，在研究性學習的過程中，是以學生為主體，學生通過自主學習、合作學習和開展形式多樣的實踐活動來提高學生創新能力。研究性學習的特點總結為六點，即自主性、創新性、實踐性、開放性、探究性、過程性。研究性學習雖然在不同的國家實施情況不同，但本質上都是強調學生的自主性、探究性、實踐性和創新性的一種學習方式，都要求培養學生的實踐精神和創新能力，來應對知識經濟的挑戰。

二、研究性學習在大學生制冷空調科技競賽中應用的必要性

中國制冷空調行業大學生科技競賽是面向大學生和研究生的群眾性科技活動，目的在于吸引相關專業大學生踴躍參加課外科技活動，培養學生的創能能力和工程實踐素質。競賽內容包括理論知識搶答（30%）、團隊實踐技能操作（35%）和創新設計作品答辯（35%）三個模塊，其中創新設計作品模塊主要考查學生對概念、技術和應用方面的創新能力。創新設計作品是三個模塊中難度最大、最具有挑戰性的，學生在教師指導下，進行創新設計、創新實踐，制作出創新作品實物（模型）、作品簡介展板及現場答辯PPT參加賽區的決賽。由于創新設計要求學生的作品要新穎具有創新性，指導教師對創新作品也沒有現成的答案給學生，整個作品創作從設計思路開始，到設計方案、方案評價與比較、深入研究、理論計算、作品制作整個過程，全部要學生運用所學的知識自主創作，因此，在學科競賽創新活動中采用研究性學習模式是必要的。

三、制冷空調科技競賽活動中研究性學習模式的應用實踐

我們在制冷空調科技競賽活動中開展研究性學習模式主要是在創新作品設計這一環節中按照如下過程開展。

1.選拔學生。中國制冷空調行業大學生科技競賽（華中賽區）是在每年的6月中旬進行，我們學校在每年的3月初進行校級的選拔賽報名活動，首先從報名參賽的學生中，經過進行初賽和復試兩輪的理論知識考試篩選出15個掌握理論知識比較扎實的學生，由學生自由組合，具有共同興趣的學生組成3人一組的研究小組，分成5個參賽隊，準備備戰學校選拔賽的決賽。

2.布置創新設計任務。學校由專業教師組成指導教師團隊根據賽事安排制定詳細的輔導計劃，對選拔出來的5個參賽小組，按照科技競賽要求，介紹創新作品的研究目標、任務、具體研究內容，要求學生根據要求去開展創新作品的研究，確定初步的研究設計的題目和設計方案。每個小組對創新作品設計進行初步討論并進行任務分工，確定研究時間表和設計步驟，用兩個月的時間進行研究性學習完成創新作品的設計。

（1）文獻檢索。學生利用學校圖書館文獻資料和互聯網獨立地進行資料收集整理，在分析資料基礎上對創新設計提出初步設計方案，如綠色環?？照{鞋、學校太陽能熱水系統余熱制冷系統研究、空調鼠標、空調安全帽等作品。

（2）自主學習。學生根據各組創新作品研究的需要，自主學習作品設計需要的相關理論知識和計算機軟件，這個過程學生遇到問題可以尋求指導教師的理論輔導；教師在自己課程的網絡輔助教學平臺上開展研究性學習教學活動，學生在網絡教學平臺上進行小組的討論，教師可以隨時參與小組討論。

（3）初步研究。每位學生對小組分工的任務進行研究，可以采取自主和與其他隊員協作合作方式，進行初步研究工作。如綠色環?？照{鞋創新作品的設計是利用人體自身的體重在行走過程的壓力變化，對壓電材料周期性作用產生壓電效應轉換成電能，再利用熱電偶產生熱點效應制冷，達到加熱或者供冷的目的。小組中一個學生負責空調鞋工作原理及其設計計算，另外一個學生負責鞋子結構設計和三維動畫的制作，還有一個學生負責作品制作材料，如壓電片等的采購。

（4）小組討論。各參賽小組要不定期集中討論創新作品，對各自分工負責任務進度和相關理論進行匯報，自由討論過程中，鼓勵學生逆向思維，相互提出不同意見，這個過程可以邀請教師參加，教師也可以根據各組的實際情況在網絡教學平臺參加小組的討論，及時發現和糾正小組在理論上出現的問題，避免學生走彎路，浪費時間。

（5）深入研究。這個階段小組根據集體討論提出的意見，學生繼續對各自分工的內容進行深入研究，小組成員也可以協作合作，且第（4）和第（5）可多次重復進行。

（6）成果合成。將全組學生各自研究的內容進行集成，形成本組初步研究作品，對本組不能解決的問題，可以尋求教師和其他小組的幫助。

（7）集中交流。在教師指導團隊的主持下，各組選出代表用PPT的形式將本組初步作品進行集中交流，這個過程中要求小組與小組之間相互交流，找出問題提出意見，相互啟發學習。學生之間這種互動起到了非常良好的厘清思路的作用，每個小組必須非常清楚地闡明各自作品的創新點、工作原理、實現的可能性等。

（8）改進完善。各組在集體討論之后，對發現的問題分工繼續研究解決，不斷完善創新作品。根據各組的研究進度和競賽要求，教師指導團隊再次組織集中交流，然后學生小組再次進行完善改進。

（9）作品評審。進入創作后期，各自創新作品達到比較成熟后，教師團隊組成評審組，對各參賽組的創新作品進行評價，對各組提交創新作品進行綜合評價，評定學校選拔賽的創新作品名次。

3.選拔出參加賽區決賽的參賽團隊和創新作品。經過以上9個步驟的研究性學習，專業教師組成的評審組評選出最優秀的創新設計作品，并選拔出三個各有特長的學生組成3人小組參加華中賽區的決賽，這三個學生其中有一個基礎知識最扎實的，另一個是實際操作掌握的很好的，還有一個是基礎知識和實際操作和口頭表達能力較全面的學生。再進行為期一個月左右時間的研究性學習過程，進一步完善創新作品，制作作品的實物，鍛煉實際操作能力，代表學校參加賽區的決賽。

四、應用效果和結論

通過在這一學科競賽活動中采用研究性學習模式的實踐和應用，南昌大學參賽隊從2012年開始，組織學生參加中國制冷空調行業大學生科技競賽（華中賽區第一屆），取得較好的成績。2012年獲二等獎，創新作品是“綠色環?？照{鞋”；2013年獲一等獎，創新作品是“空調安全帽”；兩年均獲“優秀參賽學校”稱號。2014—2016年均獲三等獎，2017年獲二等獎，2018年獲三等獎。除此之外，我們還把這一研究性學習模式應用在“MDV中央空調設計應用大賽”中去，在2012年的第十屆MDV中央空調設計應用大賽中南昌大學有兩隊學生獲學生組“優秀設計獎”，2017年獲學生組“優秀設計獎”。這些學科競賽的成績一方面提高了學校的知名度和影響力，同時極大地提高了學生自主學習的能力，在學生中間起到了極大的宣傳和促進作用。研究性學習是一種參與式學習，它強調學生的自主學習、學生與教師之間的協作學習和互動?；趯W科競賽的研究性學習體現了以學生為主體的教育理念，極大提高了學生的創新能力和動手能力，利于提高學生的整體素質，這一學習模式具有較高的推廣價值。

參考文獻：

[1]王曉晶.研究性學習與大學生主體性發展[D].武漢：華中師范大學，2008.

[2]姜明健，胡兆奎，馬國遠，等.培養大學生實踐創新的能力：淺析中國制冷空調行業大學生科技競賽的影響[J].制冷與空調，2013，（4）：21-23.

[3]林健.向卓越工程師培養的研究性學習[J].高等工程教育研究，2011（6）：5-15.

編輯 武生智