農業院校機械類專業以創新競賽為驅動的實驗教學模式研究

付辰琦 陳曉明

摘 要：針對農業院校農業工程相關專業實驗教學中存在的問題，采用以創新競賽為引導來構建實驗教學框架的方式，探討如何將創新競賽與實驗教學相結合來增強教學效果，提高人才培養水平。本文介紹了在本科實驗課程中開展競賽單元的具體實施過程。實踐證實創新競賽可以明顯提高學生的主動性和創造力，培養學生的科學研究能力。

關鍵詞：農業院校; 創新競賽; 實驗; 教學模式; 人才培養

中圖分類號：G642.0? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）11-181-002

實驗課程是農業院校機械類專業不可或缺的重要教學組成部分。實驗課的意義是通過實驗教學演示和操作，將理論知識轉化為實際應用，使學生理解并掌握相關課程的知識點，從而培養具有實踐能力及創新素質的人才^[1-3]。因此，高校教學改革已將實驗教學作為一項重要內容，著力探索更有效的實驗教學方式。其中，創新競賽能極大地提高學生的專業知識轉換實踐應用能力，提高學生的問題解決能力，并能充分調動學生的學習主動性，培養學生的創新精神^[4]。因此，以創新競賽作為驅動，來引領實驗課程的教學改革，具備很強的現實意義。

1.農業院校機械類專業實驗教學現狀

多年來，國內農業院校在實驗教學方面做了很多嘗試和改革，并取得了一些成果。但從培養學生實踐素質和樹立創新人才的角度來看，實驗教學的質量不高，學生普遍缺乏創新和實踐能力。具體來講，我國農業院校機械類專業實驗教學主要存在以下問題：

1.1教學內容及設計落后

在教學內容方面，實驗課教學知識點多、原理性強、存在諸多難以理解的問題;沒有適合實驗學時的相關教材或指導書。實驗內容多以驗證性為主，即已知道結論并對其驗證，沒有實驗設計和實驗創新^[5-7];在課程設置方面，實驗課學時少，不足以與理論教學相匹配;在教學設計方面，重講授輕實踐，忽視了學生創新創造能力的培養。教師重視知識點的講授以及實驗過程的演示，學生被動接收知識，缺乏足夠的實驗操作。

1.2實驗硬件設施陳舊

在農業院校中，與農業生產建設相關的學科專業更受重視，得到學校和教育部門政策、人、財、物的支持更多。機械類專業由于投入不足而較缺乏大型新型高端實驗設備，缺乏重大項目支持和導向，導致機械類專業的實驗室建設發展緩慢落后。實驗設備數量少，質量低，設備種類缺乏體系支撐。機械類專業實驗所需耗材價格貴，且種類多，實驗課程需求量大，在經費有限的情況下，往往達不到理想的實驗效果^[8-10]。

1.3理論脫離實際應用

實驗內容沒有與社會需求同步，前沿性學科研究方向設計較少。實驗設計沒有能夠緊跟科學技術的發展趨勢，未能夠做到教學內容對應社會實際需要同步更新。

1.4學生主動創造不足

傳統實驗課中，囿于實驗器材的單一、陳舊、落后等硬件設備的制約，以及傳統實驗課堂中教師授課模式的固化，學生在實驗課中的主觀能動性較差，參與積極性不高，由此導致實驗課內容程式化，實驗結論形式化嚴重。

2.實驗教學中引入創新競賽的原則

實驗教學模式是指高校在教學實踐中通過探索和實踐，逐步完善提高而形成的教學活動的基本內容的框架形式，是在教學目標和教學理論思想約束下對學生進行教育的方法論體系。以實驗室平臺建設來支撐創新競賽，讓創新競賽促進人才培養，堅持教學和比賽相結合。以創新競賽驅動實驗教學的教學模式應遵照以下基本原則：

2.1科學性原則

科學性是專業教學最根本的屬性，賽事活動是教學成果的體現，同時為教學提供方向指導，因此也必須具備科學性。其科學性要貫穿比賽的各個環節，體現在參賽作品的各個方面：賽事活動的指導思想、理念、組織、評價都要遵循科學性，參賽作品的選題、構思、設計、目標更應有科學性工作方法的指導。

2.2系統性原則

實驗教學應遵照人才培養方案，進行合理的頂層設計，在學科發展的框架下循序漸進、由淺入深地逐步進行。創新競賽五花八門，涉及各學科各層次，教賽融合不能盲目地以競賽為導向，更應避免以賽代教，破壞了教學的體系。教師應結合實踐教學的進程，有計劃地組織學生參賽，在賽事的選擇和參賽作品的設計上為學生提供科學的導向和指引。

2.3中心性原則

當前教學改革應堅持“以學生為中心”的目標價值取向，創新競賽也是以學生創新能力的培養和教學內容的實踐為主要目標，因此，教師在賽事指導過程中應避免喧賓奪主、過度參與。在參賽作品的構思、設計、制作上都應鼓勵學生獨立完成，教師為學生提供必要的理論支撐和科學性引導，并在必要時進行規范化監督，保證學生的參賽過程科學、規范并具備可操作性。

2.4可持續性原則

高校教學服務于社會發展，要符合社會發展的趨勢，滿足社會發展的要求，提供社會發展的支持。實驗教學作為高校教學成果產出的重要一環，也必須要為社會的可持續發展提供支持。在創新競賽的參與過程中，一方面要堅持以可持續發展為原則，在參賽作品的材料選擇和產品設計上注重節能環保;另一方面要鼓勵可持續發展的理念，在參賽主題的選取和參賽作品的評價中加入節能環保的評分權重，進行節能環保的理念導向。

3.實驗教學融合創新競賽的方法

3.1調整實驗教學培養方案

將創新競賽作品的設計、競賽參與團隊的組建和隊伍的培養融合到具體的相關課程的實驗教學環節之中，匹配與之相關聯的實驗大綱。成立專門的創新競賽指導團隊，建立創新競賽與實驗教學的參與機制。讓學生個性化地開展實驗研究，充分挖掘學生的內在潛能，拓展學生的科研思想，展示學生的創新想法。調整實驗模塊類型的比重，培養學生綜合設計能力，提升科技創新精神，加強解決問題的實踐應用水平。

3.2完善實驗課程的考評體系

將創新競賽的評分評價體系引入到實驗課程教學的考核方式中來，避免單一的考核評價指標，打破原有的以過程、結果和報告為主要打分依據的評價考核體系，讓學生在平時實驗學習的時候養成競爭意識。也將學生參觀實驗室的次數，參加實驗室組織的活動，聽取實驗室開展的學術交流等納入考核體系，更加全方位的實驗課評分體系有助于學生實驗創新設計的興趣提升，敦促學生養成良好的實際應用能力。

3.3加大實驗室開放運行力度

按照實驗課的課時安排，每學期只有幾周的時間向學生開放實驗室，而比賽的時間貫穿整個學年，學生在非實驗課時間無法使用實驗設備來準備參賽，這嚴重制約了學生參賽的規模。所以應加大實驗室開放力度，讓所有具備條件的實驗室面向學生免費開放，非工作時間也要保證開放，保證學生有更充足的競賽準備時間和場地，保證學生有專業的制作設備和專用的儀器，讓實驗室為學生參加創新競賽做好支撐。在保證原有實驗課程按正常計劃開展的前提下，提高實驗室的使用效率，對實驗室開發的時間、形式、數量、制度進行綜合管理。

3.4建立良好的競賽反饋機制

在參加全國大學生工程訓練大賽過程中，發現學生暴露了實驗操作技能不熟練，競賽產品設計不規范的問題。為解決上述情況，學院專門增設了1門完全獨立的機械類專業基礎實驗課，以機械設計和機械原理兩門課為載體，提高學生的機械設計能力，培養學生的專業基本素養，為以后參加的創新競賽做好準備，建立基礎，實現真正的賽與課融合。全國大學生金相技能大賽將金屬材料熱處理后的力學屬性檢測和金相試樣的組織結構認識結合在一起，學生通過制定實驗過程方案，可以更加深刻地理解工程材料基礎這門課題的學習內容，掌握金屬材料結構性能與處理方法之間的關聯，彌補了在課堂教學中對抽象概念難以理解的不足之處。將歷屆學生參賽獲獎作品，以及優秀學生參賽后的心得體會在實驗課程之中分享給所有學生，增強學生對實驗課程的重視程度，激勵學生對專業知識的學習熱情，鼓舞學生參與到更多的創新競賽之中。

4.創新競賽驅動實驗教學的成果

4.1創新競賽獲獎

有了實驗教學平臺為創新競賽做保障，我院學生近三年來，在國家和省市各級各類比賽中取得了豐碩的成果，如全國大學生機械創新大賽，全國大學生工程訓練大賽，全國大學生先進制圖大賽，挑戰杯，全國大學生農業機械競賽，以及吉林省賽區的比賽等，獲得比賽一等獎和二等獎共計42次。

4.2科研成果產出

大學生創新競賽是農業院校創新教育改革的重要支撐，是保證大學生綜合發展的堅實依靠。近三年來，我院參加創新競賽的同學共獲得實用新型專利23項，獲國家發明專利4項，公開發表省級以上科研論文6篇。

4.3學生競賽參與率提升

創新競賽設計活動引入實驗課后，學生對競賽的參與度有了明顯提升，競賽參與率由原來的24%提升到58%，學生畢業參與實物作品比例由原來的21%提升到49%。參與到創新競賽的學生的就業率從原來的88%提升到現在的96%，并且就業單位層次有較大提升。

5.結語

將創新競賽引入到實驗課程中，以其為導向進行實驗教學模式的改革探索。在完成學生基礎理論學習的基礎上，激發了學生的創新意識和潛力，提高了學生對實驗學習的重視程度，促進了學生參與科學研究的積極性，進一步鍛煉了實際應用能力，達到了理論和實踐能力雙提升的教學效果。學生培養質量和就業狀況明顯提升，學生對教學效果的評價有了很大提高。

基金項目：吉林省高教學會2020年度高教科研課題“現代農業工程訓練中心綜合創新實踐教學平臺建設研究”（JGJX2020D109）;吉林農業大學2020年度校級教育教學研究課題“農業工程訓練中心創新實踐教學的研究”（2020XJYB11）

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作者簡介：付辰琦，1988年生，男，漢族，吉林長春人，碩士研究生，實驗師，主要從事實驗教學和實驗室建設管理工作，研究方向為智能農業裝備。陳曉明，1985年生，男，漢族，吉林長春人，碩士研究生，講師，研究方向為智能制造技術。