基于“科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動的機械創(chuàng)新設(shè)計課程教學(xué)改革與實踐＊

秦 濤，楊 沫，王乙坤，劉亞麗，高成慧

（湖北文理學(xué)院機械工程學(xué)院，湖北 襄陽441053）

“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程作為機械原理和機械設(shè)計的后續(xù)課程，是一門培養(yǎng)學(xué)生機械系統(tǒng)運動方案和結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計能力的重要專業(yè)課，具有基礎(chǔ)性、靈活性、實踐性和創(chuàng)新性等特點。該門課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)新精神，對于大學(xué)生建立創(chuàng)新意識、啟發(fā)創(chuàng)新思維、培養(yǎng)機械創(chuàng)新設(shè)計能力具有重要意義，近年來已成為國內(nèi)各大高校機械及機電類專業(yè)學(xué)生的核心課程[1]。各高校都在對其教學(xué)內(nèi)容、手段、實驗方法進行探討，并創(chuàng)建了各種創(chuàng)新設(shè)計實驗室[2-3]。但是大多數(shù)高校都存在著學(xué)生人數(shù)多、課時有限、設(shè)備臺套數(shù)少的缺點。怎樣充分利用現(xiàn)有的資源，調(diào)動學(xué)生的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)成為了當(dāng)務(wù)之急。湖北文理學(xué)院自2016年面向機制專業(yè)開設(shè)“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程以來，也一直面臨如上問題，如何更加有效地提高教學(xué)質(zhì)量和育人效果，調(diào)動學(xué)生創(chuàng)新參與的積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計的綜合運用能力，加強學(xué)生的動手能力和實踐能力，不僅要求在教學(xué)內(nèi)容上創(chuàng)新，還要有教學(xué)方法和教學(xué)模式的創(chuàng)新。經(jīng)過兩屆學(xué)生的實踐證明，將科研項目和學(xué)科競賽導(dǎo)入課程教學(xué)效果明顯，學(xué)生科研和競賽獎勵成果突出[4]。

1 “科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動模式的內(nèi)涵

“科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動培養(yǎng)模式以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)為宗旨，旨在激發(fā)學(xué)生主動參與教師科研項目和學(xué)科競賽的主動性和自主性，給予學(xué)生更多接觸實際項目的機會，將課堂教學(xué)掌握的專業(yè)理論知識應(yīng)用于科研項目和學(xué)科競賽實踐活動中，幫助學(xué)生鍛煉科研創(chuàng)新實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。在項目和學(xué)科競賽實施的過程中，強調(diào)以團隊或小組配合形式完成目標(biāo)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生互動溝通和知識分享意識，提升技能互助和團隊協(xié)作能力。同時在完成任務(wù)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生將科研項目或?qū)W科競賽成果進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化，最終實現(xiàn)對學(xué)生理論知識運用和創(chuàng)新實踐能力的全面培養(yǎng)和綜合提升[5]。

2 在“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程中的教學(xué)改革與實踐

將“科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動模式融入“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程教學(xué)改革，以學(xué)科競賽為切入點，以科研項目為升華載體，通過學(xué)科競賽和科研項目驅(qū)動課程理論和實踐教學(xué)。學(xué)生主持或參與科研活動，師生在科研活動開展過程中共同探討，充分發(fā)揮教師指導(dǎo)、學(xué)生實踐的能動作用，在發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和解決問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和能力。

2.1 教學(xué)改革與實踐概況

2.1.1 改革教學(xué)方案，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

組織課程組成員認真學(xué)習(xí)國務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》等文件精神和國內(nèi)外“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程改革經(jīng)驗，對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進行系統(tǒng)思考，修訂、完善課程教學(xué)方案，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，重構(gòu)課程教學(xué)體系。將科研項目與學(xué)科競賽融入教學(xué)內(nèi)容，將課程內(nèi)容模塊化、項目化，有效地將課程內(nèi)容、課題體系、教學(xué)進度與教師的科研項目及學(xué)科競賽結(jié)合起來，注重相關(guān)學(xué)科的相互交叉與橫向聯(lián)合在課程教學(xué)體系中的融入度，同時加強項目庫和競賽庫資源建設(shè)，完成全新改革的“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程的授課大綱與教學(xué)方案。

2.1.2 改革教學(xué)方法，以學(xué)生為中心

在教學(xué)中理論結(jié)合實際，通過采用項目化試點、任務(wù)化考核、組內(nèi)外自評互評等改革性教學(xué)方法和模式提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新能力。根據(jù)修訂的教學(xué)方案，在2018級“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程教學(xué)中，探索嘗試個性化教學(xué)形式與手段，依據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力和個性差異、學(xué)科競賽的要求等，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)律出發(fā)，有針對性地設(shè)計項目實踐環(huán)節(jié)，分層管理、分層教學(xué)、分層落實，改變傳統(tǒng)的灌注模式教學(xué)，以啟發(fā)、引導(dǎo)、交流與解惑方式改變學(xué)生被動、畏懼、消極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新鉆研的熱情，增加學(xué)生的參與度占比，嘗試讓學(xué)生走上講臺分享項目，相互學(xué)習(xí)、相互評比，慢慢向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)換，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和表達能力。

根據(jù)課程組教師主持的科研項目和機械專業(yè)重要學(xué)科競賽（如機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等）主題，擬定10個左右項目方向，要求學(xué)生對照機械創(chuàng)新設(shè)計理論，結(jié)合項目主題搜集案例，充分調(diào)研開展創(chuàng)新設(shè)計。通過授課、講座、創(chuàng)新強化訓(xùn)練等方式對組建的學(xué)生科創(chuàng)團隊進行專業(yè)培訓(xùn)，結(jié)合實際項目進度安排進行科研指導(dǎo)與項目推進，全方位傳授學(xué)生創(chuàng)新理論與方法，多方面發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。同時在項目實踐的同時，選拔創(chuàng)新人才和特優(yōu)人才組建有競爭力的科創(chuàng)團隊，這對于應(yīng)用型地方本科院校教師科研團隊人才補充也是一種切實有效的手段。

整合學(xué)院教學(xué)和科研實驗室的相關(guān)資源，加大實驗室開放的力度，給學(xué)生的創(chuàng)新實踐與項目實施提供軟硬件支撐。各項目組學(xué)生可以根據(jù)項目主題和需求選擇性地進入實驗室開展相應(yīng)的實驗、制作等。并且依托機械創(chuàng)新協(xié)會和機器人協(xié)會等學(xué)生社團，組織全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯、高教杯全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等國家大賽校內(nèi)選拔賽等活動，通過實踐訓(xùn)練，提升學(xué)生項目調(diào)研、方案設(shè)計、圖紙繪制、模型制作、樣機調(diào)試等能力，以工程創(chuàng)新設(shè)計思維培養(yǎng)為主線，通過“科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動模式提升學(xué)生的工程設(shè)計創(chuàng)新能力。

2.1.3 改革考評方式，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

合理的考評機制對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)能起到積極的推動作用，建設(shè)一套不同于傳統(tǒng)打分制的新型“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程考核評價制度，突出過程評價、素質(zhì)評價和能力評價等多元化的考評方式，既對學(xué)生掌握機械系統(tǒng)創(chuàng)新的基本原理、創(chuàng)新思維方法和創(chuàng)新技法的程度進行考核，又對學(xué)生創(chuàng)新原理和創(chuàng)新技法的實際應(yīng)用能力進行考核。還能充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實踐的熱情，調(diào)動學(xué)生全員參與學(xué)科競賽和教師科研項目的積極性。學(xué)生通過參加學(xué)科競賽與科研項目所取得的成果、發(fā)表的論文和專利等均可以作為最終考核的依據(jù)。“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程連續(xù)三年采用“自主選題、分組考核”的方式對學(xué)生的最終成績進行考核，學(xué)生參與自主創(chuàng)新和持續(xù)性創(chuàng)新的熱情和能力大為高漲，申請專利、撰寫論文、參與學(xué)科競賽的次數(shù)和成果也顯著提高。

2.2 教學(xué)改革與實踐成效

2.2.1 教學(xué)效果提升

從連續(xù)三年的“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程考核結(jié)果及學(xué)生報告自評來看，學(xué)生參與學(xué)科競賽、加入教師實驗室的積極性顯著提高，課堂出勤率和互動性明顯提升，取得了較好的教學(xué)效果。

2.2.2 教學(xué)評價提升

從連續(xù)三年的“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程學(xué)生評教結(jié)果來看，評教成績均在98分以上，2019年達到100分滿分，學(xué)生對于“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程教學(xué)改革效果認同度較高。

2.2.3 學(xué)生獲獎提升

三年以來，課程組教師先后指導(dǎo)超過100名學(xué)生（其中大部分為上過“機械創(chuàng)新設(shè)計”課程的學(xué)生）參加“互聯(lián)網(wǎng)+”、挑戰(zhàn)杯、全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等各類高水平學(xué)科競賽，獲省級以上獎勵51項，其中國家級獎勵23項，獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目國家級立項2項、省級立項5項，還指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文18篇、申請專利18項、獲評校優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文3篇。

2.2.4 學(xué)生創(chuàng)新意識和能力提升

通過對部分畢業(yè)學(xué)生的調(diào)研及學(xué)生報告自評來看，學(xué)生普遍反映收獲較大，尤其是對于自身創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、實踐操作、團隊協(xié)作、自我表達等方面提升較大。并且本科生就參與教師科研項目和學(xué)科競賽獲獎經(jīng)歷對于其就業(yè)面試、考研復(fù)試等均體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

3 總結(jié)

建立“科研項目+學(xué)科競賽”雙驅(qū)動教學(xué)模式，從教學(xué)方案和課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、教學(xué)方法和考評方式改革等方面入手，通過學(xué)科競賽和科研項目驅(qū)動課程理論和實踐教學(xué)，著力推進以學(xué)生為中心、師生共同參與的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生獨立探索、自主創(chuàng)新、主動實踐的精神和能力，對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)、科研創(chuàng)新和成果匯聚、知識運用和團隊協(xié)作能力的全面提升具有推動作用和實際效果，同時對于提高教師教學(xué)質(zhì)量、壯大科研隊伍、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量也有顯著意義。