學科競賽助力機械專業創新型人才培養

李波 李朋飛

摘要：闡述了開展學科競賽對于機械專業創新型人才培養所起的各種積極作用。分析討論以學科競賽為載體，將學科競賽引入常規教學，促進理論教學與實踐教學的融合，推動高校創新創業改革，促進高校教學內容的改革。以實踐經歷與結果進一步說明了學科競賽促進學生實踐理論知識、提高學習興趣和自主創新能力，實現構建常規教學與學科競賽相輔相成的創新型人才培養模式。

關鍵詞：學科競賽;創新;教學改革;人才培養

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2020）02C/03C-0036-04

國務院《中國制造2025》戰略及國家“十三五”發展規劃對制造業及機械專業的人才培養提出了更高的要求。為此，各高校針對機械專業人才培養模式，在教學內容和教學方法等方面做出了一系列的改革，以此來提高人才培養的能力和水平，更好地滿足經濟社會發展、國家發展戰略對機械制造行業創新型人才的需求。其中，開展學科競賽是一項重要的措施。

由教育部門與地方高校聯合推出了一系列具有針對性的學科競賽，如大學生機械創新設計大賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、大學生工程訓練綜合能力競賽，實踐證明，學科競賽對于機械專業創新型人才的培養及高校機械專業創新型人才培養模式改革具有重要意義。

一、學科競賽在創新型人才培養中的作用

學科競賽是在常規理論知識學習的基礎上，以比賽的方式培養創新型人才的各方面能力。學科競賽在機械專業創新型人才培養過程中增強學生創新能力、鍛煉學生團隊合作能力、提高學生學習能力、加強學生工程實踐和動手實踐能力等四個方面可以起到重要的作用。

（一）學科競賽增強學生創新能力

創新能力主要包括創新意識、創新思維和創新技能三個方面。其中，創新思維是核心，創新思維也是創新型人才的必要能力之一。[1]針對創新能力的培養，機械專業方面的學科競賽的題目主要有兩大類，一類是以“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽為代表的自選題目，另一類是以大學生機械創新大賽為代表的給定主題范圍的題目。給定主題范圍的題目以解決社會生活中的實際問題為出發點，在規定的主題范圍內充分發揮學生的創新能力。學生的產品設計一般注重設計的概念性和實用價值性，即作品的原創性和潛在社會價值性。因此競賽過程中，評委更多關注的是通過參賽作品所表現出來的學生的創新思維、創新意識、創新技能。在競賽中，每個參與競賽的團隊都必須根據競賽主題獨立完成機械三維模型的設計、零件圖紙的繪制、樣機模型的加工與調試、說明書的撰寫等一系列體現創造性的工作。通過比賽提高自身的創新能力。

（二）鍛煉學生團隊合作能力

團隊的力量越來越受到社會和企業的重視，團隊合作能力已成為創新型人才的必備能力之一。一個十分優秀的團隊，其團隊成員一定具有很強的團隊合作能力，而且其團隊智慧和力量必將超過個人力量和智慧的總和。[2]機械類專業的學科競賽的賽制大多以團隊為單位參與比賽，團隊合作能力在比賽過程中起著舉足輕重的作用。從根據比賽主題進行社會調查確定題目到最終的實物展示和答辯，比賽過程中涉及以機械為主兼及電子、計算機、控制等多學科知識，還涉及文檔撰寫和現場答辯等能力。因此，一個團隊中的成員往往是任務分明的，每個成員會主要負責比賽的一部分內容，同時輔助完成其他內容，共同承擔整個比賽項目的所有內容。在競賽過程中，每個團隊成員用自己所掌握的知識和技能在整個團隊中分擔一定的任務，不同知識和技能在團隊中高度共享、相互配合，使團隊力量超過個人力量的總和。

（三）提高學生學習能力

學科競賽是考察學生通過所學理論知識解決社會實際問題能力的比賽，在比賽的過程中，可以很好地鍛煉并提高學生的學習能力。學習能力是指在已有知識和經驗的基礎上學習新知識的方法和技巧，其注重的是學習新知識的方法和技巧，并非學習到知識。這也對應了我國高校對于創新型人才培養的要求。[3]

參賽學生剛開始學習專業方面的課程不久，知識體系不完整，要補充很多關于專業方面的知識。對于剛開始接觸比賽的學生來說還要學習計算機、電子、控制、材料加工及成型等方面的知識。除此之外，要學習比賽所用到的各種軟件。有限的時間內對于這些知識和軟件技能的學習過程能夠提高參賽學生的學習能力。參與過比賽的學生對于知識的獲取能力要強于沒有參加過比賽的學生。在比賽中從課堂上所學習到的知識是完全不夠用的，參賽學生還需要學會自主獲取新知識的能力。

（四）加強學生工程實踐和動手實踐能力

工程實踐能力和動手實踐能力是衡量工科高校創新型人才培養的重要標準之一。創新型人才的創新思維不可能憑空產生，而工程實踐和動手實踐是創新型思維產生的重要途徑。因此，工科高等院校要將提高學生工程實踐能力和動手實踐能力作為學生教學與培養的重要內容，如組織金工實習、生產實習、專業課課程設計、專業課實驗與學科競賽等內容。課程設計等常規教學培養題目往往是提前設計好的，查找的途徑是現有的，學生所要做的是仔細查找、認真計算、工整作圖、書寫設計說明書。金工實習的內容基本上是固定的，學生只是跟著師傅進行常規學習。這樣的常規教學內容實踐性不強，不能充分鍛煉學生，而學科競賽對于學生工程實踐能力和動手能力的培養不同于常規教學，更具有挑戰性、實踐性和創新性。以大學生機械創新設計大賽為例，機械類學科競賽大多要求參賽隊伍根據比賽主題進行拓展，充分發揮學生的創新能力。學生就得能夠親自進行實物的設計、加工、裝配和調試，在這個過程中能提高學生的工程實踐和動手能力。

二、學科競賽促進高等教育教學改革

針對目前高等教育院校存在的大學生創新精神和創新能力不足、教學內容和教學方式無法滿足創新型社會的需求、實踐教學環節薄弱等問題，各高等院校采取了不同的教育教學改革措施，其中學科競賽起到了積極的促進作用。

以機械專業為例，機械基礎課程包含了“機械原理”“機械設計”等多門課程。多年來這些課程的理論教學和實踐教學在內容和形式上變化都很小，很多課程的內容與當今同領域的技術水平相比滯后很多年，缺乏創新性，使得學生創新思想僵化和學習熱情消減。[4]以學科競賽為載體，將學科競賽引入常規教學，有利于促進理論教學與實踐教學的融合、推動高校創新創業教育、促進高校教學內容的改革。

（一）學科競賽促進理論教學和實踐教學的融合

目前，高等院校的教學方式還是以教師講授為主，而很多專業知識都是在工程實踐過程中總結出來的，單純的講解很難讓學生理解透徹，不能從根本上掌握這些知識點。缺乏實踐環節的理論知識的學習很難讓學生所學到的知識很好運用出來，這樣培養出來的學生不能符合社會的需求。

將學科競賽引入教學改革，有利于培養學生理論知識在實踐中應用的能力。在理論教學的同時，老師可以將某一個與所教理論知識相關的學科競賽的題目作為教學的一部分，讓同學們自由組隊，分工合作，在理論學習的基礎上充分利用學生的課余時間共同完成學科競賽全部內容，充分發揮學生的動手實踐能力，讓學生在實踐過程中加深對理論知識的學習，提高學生在實踐過程中對于理論知識的應用能力。該教學方式將極大地提升學生學習理論知識的興趣，加強學生對理論知識的理解，培養學生實踐能力和工程應用能力。

（二）學科競賽推動高校創新創業教育

《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》中指出：2017年取得重要進展，形成科學先進、廣泛認同、具有中國特色的創新創業教育理念，形成一批可復制可推廣的制度成果，普及創新創業教育，實現新一輪大學生創業引領計劃預期目標。[5]為了實現這樣的目標，各高等院校均采取了一系列的教育改革措施，如通過學科競賽鼓勵創新創業，為創新創業提供資金保障和技術支持，加強對專業實驗室與創新創業基地的建設等。其中，依托于學科競賽的創新創業訓練是高校創新創業教育改革的重要組成部分。

創新創業教育改革的內容包括學生創新創業思想、創新創業知識與技能等方面的培養。學生的創新能力來自于對基礎知識的拓展，更來自于科學實踐。通過科學競賽，能夠很好地將理論知識用于實踐，在實踐過程中進行探索，再進行創新。依托于學科競賽，在創新的基礎上能夠很好地利用創新成果進行創業訓練。例如，大學生機械創新大賽主題的來源是要解決生活中急需解決的問題，而學生根據該主題進行擴展所得到的創新成果往往是社會需要的，具有很大的市場前景，諸如此類基于學科競賽的創新成果為創業提供了很好的契機。同時，隨著國家對大學生創業教育的重視程度加大，學校紛紛建立大學生創業基地，并在資金與技術上提供了支持。學生也能夠積極地將學科競賽的成果轉化為創業項目，而不必擔心創業前期資金與技術上的不足。因此，學科競賽為學生創新能力的提升提供了廣闊的平臺，為學生的創業提供了良好的契機，為學校創新創業教育改革提供了強大的推動力。

（三）學科競賽促進教學內容的改革

機械專業許多課程的教學內容多年來變化并不大，每一版教材都會用好多年，使得教學內容更新速度緩慢。隨著計算機的發展與互聯網深層次應用，機械設計與制造行業涌現出了許多新的前沿理論知識和方法。機械類專業的大學生應該在學習基礎理論知識的同時，加強對前沿理論知識與方法的學習。

學科競賽是學生在基礎理論知識的學習基礎上進行的創新性競賽活動，在整個參賽過程中，所涉及的知識內容除了基礎的專業課的內容除外，更多地運用到了當今比較前沿的機械設計方面的方法和機械加工方面的內容。高等院校通過學科競賽在促進教育改革過程中應注重教學內容方面的改革，加強新理念、新知識、新方法的教育，讓學生所獲取的知識與社會的高速發展相匹配。

三、實踐與收獲

武漢理工大學智能制造與控制研究所專門開辟第二課堂，利用研究所的師資與科研項目長期培養大學生科技創新團隊，支持大學生科技創新團隊完成各類競賽項目或自主創新項目。

以第十三屆“挑戰杯”項目“非圓齒輪分割器系列設計與研究”為例。圖1、圖2是非圓齒輪分割器系列中的精密型外嚙合分割器和非圓齒輪回擺式分割器的兩個產品。學生創新團隊針對市場上現有凸輪分割器的不足，設計出具備諸多優良力學、運動學和動力學性能的非圓齒輪系列分割器，在作品設計與開發過程中，指導老師在作品的大方向上給予指導，整體把握。各項具體知識的學習與實現，均由學生在老師的引導下自主學習并完成。作品“非圓齒輪分割器系列設計與研究”先后獲2013年湖北省第九屆“挑戰杯·青春在沃”大學生科技作品競賽特等獎、第十三屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎。

四、結論

創新型人才培養不是簡單開設一門諸如“創新設計”課程所能解決的，有效的解決手段之一是將學科競賽引入大學生培養與教學，通過學科競賽，大學生知識、能力、品質等素質可以得到綜合的培養，促進理論教學與實踐教學的融合，推動高校創新創業教育，促進高校教育內容的改革。構建學科競賽與常規教學相輔相成的創新型人才培養模式，以適應當今科技、經濟與社會發展對創新型人才尤其是創新型科技人才的迫切需求。

參考文獻：

[1]李國鋒，張世英，李彬. 論基于學科競賽的大學生創新能力培養模式[J].實驗技術與管理，2013（3）.

[2]劉念，李茵萊. 論大學生團隊合作精神的培養[J].西南民族大學學報：人文社科版，2007（4）.

[3]王珍，宮雪. 大學生學習能力及其培養[J]. 天津職業技術師范學院學報，2004（2）.

[4]廖凱，丁敬平，李立君. 學科競賽深化機械基礎課程教學的改革[J].中南林業科技大學學報：社會科學版，2013（3）.

[5]關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見[J].中國大學教學，2015（5）.

責任編輯：馮志軍

Abstract： This paper expounds the various positive effects of discipline competition on innovative talents of mechanical specialty. The analysis and discussion take the discipline competition as the carrier， and the introduction of the discipline competition into the conventional teaching will promote the integration of theoretical teaching and practical teaching， promote the innovation and entrepreneurship reform， and promote the reform of teaching content in colleges and universities. Based on the practical experience and results， it is further explained that the discipline competition will promote the students to practice theoretical knowledge， improve their learning interest and their independent innovation ability， and realize the construction of an innovative and complementary talent training mode of conventional teaching and discipline competition.

Key words： discipline competition; innovation; teaching reform; talent training