大學生工程訓練綜合能力提升的實踐與探索

何榮華 于仙 陳冠峰

[摘 要]本科教育中實踐教學是培養大學生工程能力、創新能力的重要途徑，是實踐育人的重要環節。學科競賽是大學生綜合運用所學專業知識解決實際問題，提高大學生創新能力的主要載體，以學科競賽為導向，是創新性人才培養的一種新途徑。通過連續多屆指導福建省大學生工程訓練綜合能力競賽積累的經驗，及對競賽組織工作的分析，從實訓中心建設與開放、跨學科團隊建設、學校政策支持三方面，闡述如何指導大學生工程訓練綜合能力競賽，經驗具有一定的借鑒意義。

[關鍵詞]學科競賽;工程實踐;實驗室建設;政策導向

[中圖分類號] G645 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）12-0090-03

隨著科學技術的發展，社會對人才的需求規格越來越高，競爭也越來越激烈，這對人才的數量和質量都提出了更高的要求，尤其是大學生的工程實踐能力。高校既要以培養高素質人才為己任，又要高度重視大學生實踐能力的培養[1]。目前，多數高校以技能競賽為載體，加強大學生基本操作技能訓練，以提升其專業技術水平，從而提升大學生的實踐能力[1-3]。

全國大學生工程訓練綜合能力競賽是教育部高等教育司發文舉辦的全國性大學生科技創新實踐競賽活動。其目的在于激發大學生的科學研究及探索興趣，加強大學生的工程實踐能力、創新意識及團隊精神的培養[4-6]。工程訓練綜合能力競賽分為4個競賽項目，分別是“S型常規賽”“雙8字形常規賽”“S型挑戰賽”“物料機器人搬運”等項目，每個項目都需要涉及機械、機電、電氣、計算機等多方面的專業知識，需要參賽選手獨立完成作品的設計、制造、調試等過程;同時，參賽迭手還需要完成工藝文件的編寫，通過這些全面考查學生的綜合應用能力。由此可以看出，培養學生的動手能力尤為重要[7-8]。該比賽已成為各大高校體現學生創新實踐能力的重要途徑。

廈門大學嘉庚學院多次組織學生參加該競賽，并取得了較好的成績。嘉庚學院通過在實驗室建設、跨學科團隊建設、學校政策導向改革方面的實踐與探索，在工程訓練大賽中取得了較好的成績，培養了一批實踐能力合格的工科人才。

一、競賽的組織工作

（一）競賽的組織過程

根據國家、省級組委會的競賽通知，學校通過發郵件、網站通知、APP推送、班上動員等多種宣傳形式鼓勵學生參加競賽。通過召開動員大會的方式解讀競賽的規則，現場對學生提出的問題進行詳細的解答，通過第1輪的方案選拔后，晉級的參賽隊進入第2輪的專業培訓和作品制作環節，并進行校內選拔賽的選拔工作，優勝者隊伍推薦晉級省賽，并組織全封閉的培訓工作，具體流程如圖1競賽組織流程所示。

通過這樣的競賽流程，學生的參與熱情比較高，參與度比較廣，受益的學生更多。學生參加數目越多，該競賽的輻射面就越廣，也能選拔出更多的優秀隊伍。通過多次的選拔后，能夠進入省賽環節的學生整體水平也比較高，這達到了選拔的效果，同時這也使更多的學生得到了鍛煉。

（二）尊重學生的個性化發展

在競賽的組織過程中，充分尊重學生的個性化發展，鼓勵學生自由組隊參賽，鼓勵學生跨學科、跨專業組成團隊，打破參賽隊伍同一專業的單一性，同時可以進行專業互補，進一步體現團隊協作能力。

學生在參加競賽的過程中，教師起引導作用，方案制定及優化均由學生單獨完成，教師根據學生方案提供技術指導。在零部件加工過程中，教師可指導學生操作，并進行相關的安全教育。學生需完成的具體工作如圖2所示。

二、實訓中心建設與開放

（一）實訓中心設備建設

實驗室條件直接影響學生實踐操作的水平[9-10]。實習實訓基地是實踐育人工作的重要載體，能提高學生的專業技能、綜合技能、決策技能和創新能力[11]。嘉庚學院每年投入大量的經費用于實驗室的升級改造，不斷完善實驗室建設，并建成了兩個省級的工程示范中心，中心堅持以安全為前提、以規范為基礎，以知識創新、能力培養、高效運作為實驗教學理念，中心所配備的工種包含傳統加工設備、數控加工設備、新型加工設備等，具體如圖3所示。

以上設備能夠滿足工程訓練綜合能力競賽所涉及的零部件加工需求，同時能夠保證零部件的加工精度及競賽作品的裝配要求。同時，學院開放CAD/CAM計算機房，供學生進行競賽作品的設計、工藝方案的撰寫及加工程序的編程等，最大限度滿足競賽的需要，為競賽的開展提供有力的保障。

（二）實訓中心設備使用與管理

實訓中心設備需要同時滿足授課及比賽需求，如何提升設備使用率，同時保證使用安全尤為重要。為此，實訓管理采用開放預約制，平時實訓中心設備主要用于授課，但晚上、周末、節假日時間可以開放給參賽隊伍來制作作品。學生根據零部件的加工需求對所需設備進行預約申請，設備管理教師根據預約情況了解設備使用需求，對相同的設備需求進行資源整合，集中使用。預約制度方便設備管理教師合理安排設備的使用時間，提高設備的使用率。同時，根據預約情況合理安排指導教師能夠保證參賽學生正確使用設備，安排負責的教師進行設備、工具、量具、材料的準備工作，并安排專人進行指導工作，可以保障學生在使用設備過程中的人身安全和設備的使用安全。

三、跨學科教師團隊建設

在整個參賽過程中，學生必須具備一定的理論知識，這樣才能順利完成產品的設計及結構優化，學生也需要具備一定的設備實操能力和產品的加工基礎、裝配及調試工作的能力。每個競賽作品制作都包含著機械設計、三維建模及仿真、電氣、加工制造等多方面的專業知識，需要組建理論實踐相結合及機械、電子相結合的教師團隊，這樣才能對參賽學生進行全方位的指導。為此，參賽隊伍指導教師建立了跨學科的專業指導團隊，只有這樣的教師隊伍才能夠將理論與實踐無縫對接，更有效地給學生傳授實工作經驗，提高學生的專業實踐應用能力[12]。其組成及工作任務分工如圖4所示。

在競賽準備過程中，理論教師注重培養學生的設計能力、工程制圖能力，負責參賽作品理論設計及優化的指導工作;實踐教師注重對學生機械制造工藝、工程實踐能力即實操能力的培養。理論與實踐相結合，共同培養學生解決工程問題的能力，通過組建跨學科團隊參與指導學科競賽，能夠更好解決參賽隊伍中存在的技術難點，能夠及時為參賽隊伍答疑解惑，進一步提高參賽作品的水平。

在組織競賽的過程中，學生團隊有可能會用到還未開課的內容，指導教師團隊則可以根據需求對學生進行契合實際需求的教學，以工程問題作為引線，引導學生自主學習，在學習過程中解決學生在工程中遇到的困難。通過這種模式，學生的學習積極性非常高，掌握速度也非常快。同時由于機械、電氣及實踐教師的綜合指導，負責相應內容的教師能積累更多該方面的經驗，為后續比賽指導及教學提供更多素材。

四、學校政策導向

（一）課程支撐

學生參賽的基礎是專業知識，機械設計、機械原理、單片機等課程是其理論基礎，機械工程訓練課程是支撐工程訓練賽綜合能力競賽實踐技能的重要訓練場。嘉庚學院在課程設置過程中，能夠合理安排理論及實踐課程的開設時間，讓學生能夠在掌握足夠的理論及實踐知識的情況下，更好地參與比賽，并將所學知識用于比賽。

通過實習，學生獲得基本的設計及制造知識，建立了機械制造生產過程的概念，并培養了一定的操作技能，在勞動觀點、創新意識、理論聯系實際的科學作風等工程技術人員的基本素質方面得到了培養和鍛煉，并能與比賽主題很好地銜接。

（二）學校場地支持

機械工程訓練大賽對比賽場地的要求較高。比賽場地是參賽的基本需求，其質量直接影響參賽作品調試的方法，賽道越接近實際比賽場地，其練習結果也就越接近比賽結果。嘉庚學院通過對其他院校的調研，為了能夠保證學生在比賽中取得更好的成績，建設了參賽隊伍訓練用的賽道，為參賽隊伍取得成績提供了有力保障。

比賽用的賽道都是由木地板制作而成的，賽道長30米。為此，嘉庚學院提供了賽道制作專項經費，并利用實驗室場地制作了一條18米長的測試賽道，在機器人項目中還專門訂制了木制的競賽場地以便最大限度地還原競賽場地。

在接近比賽規格的賽道上調試產品，能夠最大化的模擬競賽狀態，調試及改進方案會更有的放矢，調教結果也會更加準確。利用最大化模擬比賽場地的方法，可以提升產品設計及加工質量，能夠快速有效得到狀態最佳的競賽作品。

（三）政策引導

學生參加比賽能夠很好地提升其專業知識水平及實際操作能力，但是這也面臨著很多現實問題，例如比賽與上課時間的沖突問題、學生參與的積極性問題等。為此，嘉庚學院設置了相應的激勵政策對學生進行引導，對教師進行鼓勵。

首先，完善參賽學生的學分認證制度，即學校對學生參加大賽和科創活動進行學分認定，這個政策很好地激發了學生參賽的主動性，讓學生能夠能全身心地投入到學科競賽與創新創業活動中。其次，建立獎勵制度，學校制定了各種獎勵政策來鼓勵學生參加學科競賽。

同時，為了提升指導教師參與的積極性，學校還完善了教師指導比賽的課時認定制度，同時健全了比賽的獎勵制度，目前也將比賽納入教師的科研成果當中。這些制度極大地激勵了教師指導競賽的積極性。

（四）制度建設

學校非常注重學科競賽制度建設，成立以金工實訓中心、校企平臺為綜合協作的競賽負責制，各項賽事都責任到人，由專人負責，并通過完善考核，建立激勵制度，調動教師的積極性。競賽師資方面，采取以老帶新、以中青年教師為主的方式組成競賽指導教師團隊。為了發動學生，擴大學生對學科競賽的受益面，機電學院在專業建設和課程建設中將競賽融入培養計劃中，推進人才培養模式的改革。

五、結語

通過對大賽進行合理組織，并且從實訓中心實驗室建設與開放、跨學科團隊建設及學校政策支持方面進行改革探索與實踐，嘉庚學院在大學生工程訓練綜合能力競賽中的賽績逐年提高。具體賽事成績如表1表所示。

綜上所述，在工程訓練綜合能力競賽中，嘉庚學院學生成績逐年提升 ，獲獎級別和數量均居福建省參賽高校首位，學生綜合實踐能力得到很大提升。除此之外，嘉庚學院多次獲得“優秀組織獎”稱號。

該項賽事得到了福建省教學改革重大項目（FBJG20180093）、福建省中青年教師教育科研項目（JAT170843）和福建省本科高校一般教育教學改革項目（FBJG20190235））的資助。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陸興發.大學生工程訓練綜合創新能力提升策略探索[J].內蒙古民族大學學報（自然科學版），2018，33（1）：73-78.

[2] 強華.關于大學生工程訓練綜合能力競賽的體會 [J]. 中國電力教育，2013（28）：165+168.

[3] 楊瑞君，韋麗華，王笑妍，等.新工科背景下大學生創新創業能力訓練路徑探析：以機械電子和計算機類學科為例[J].大學教育，2019（7）：175-178.

[4] 叢姍姍.淺談學科競賽與科技創新競賽對提高大學生實踐能力的思考[J].教育現代化，2017（51）：148-149.

[5] 王湘江，楊毅.基于工程訓練能力競賽提升學生科技創新能力的研究[J].中國教育技術裝備，2014（4）：64-65.

[6] 羅鳳利，李光煜.全國大學生工程訓練綜合能力競賽的啟示[J].中國電力教育，2013（14）：145+219.

[7] 孫方紅，馬壯，徐萃萍.提高學生綜合能力的研究與探索[J].高校實驗室工作研究，2011（4）：100-101.

[8] 朱俊華.以大賽為導向，提升大學生工程訓練綜合能力 [J].價值工程，2014（21）：283-284.

[9] 馬利影.以全國大學生工程訓練綜合能力競賽為依托的大學生綜合能力培養[J].教育現代化，2019（9）：7-10.

[10] 尉耀元，馬文勇，孫煒英.工程實踐能力訓練教學改革初探[J].中國電力教育，2012（19）：92-93.

[11] 邱雪蓮，肖寶森，高鳳強.指導合泰杯單片機應用設計競賽的實踐與思考[J].實驗室科學，2017（1）：234-237.

[12] 紀林章，黃群.以專業實踐能力為核心的應用型人才培養模式的思考[J].大學教育，2019（7）：162-164.

[責任編輯：陳 明]