以學科競賽為途徑的理工科大學生創新人才培養實踐研究

高哲，楊開一，劉俏含

（1.遼寧大學輕型產業學院，遼寧沈陽 110036；2.遼寧大學教務處，遼寧沈陽 110136）

以學科競賽為導向，提升理工科學生創新能力是深化高校創新創業教育的重要改革途徑[1]。2015年，國務院辦公廳印發了《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》[2]，指出高校要強化創新創業實踐教育，并明確指出要舉辦全國大學生創新創業大賽，辦好全國職業院校技能大賽，支持舉辦各類科技創新、創意設計、創業計劃等專題競賽。遼寧省人民政府辦公廳也印發《遼寧省深化普通高等學校創新創業教育改革實施方案的通知》[3]，明確了要每年組織開展省級大學生創新創業競賽、大學生創新創業年會等系列活動，營造創新創業良好氛圍。為進一步深化創新創業教育改革，培養大學生創新意識和創新能力，2021年遼寧省教育廳共遴選了110 項各類大學生創新創業競賽項目[4]。

學科競賽以專業課堂教學知識為基礎，以創新課題為導向，激發學生的理論聯系實踐和獨立學習能力。從而提升學生自主發現問題、解決問題的能力。學科競賽培養了學生的創新創業能力、動手實踐能力、團隊合作精神、自主學習模式，因此學科競賽是促進創新創業教育的重要措施，是提高學生綜合素質的重要途徑[5]。

理工科學科競賽更著重于學生的動手實踐能力的提升、創新思維的培養和團隊合作協調能力的培養。目前，理工類學科競賽種類繁雜，既有政府和高校主辦的學科競賽，又有企業主辦的學科競賽，對學生創新實踐能力的要求也不相同。中國高等教育學會制定了《高校競賽排行榜評估項目遴選辦法（2019年修訂）》，遴選出優秀的學科競賽項目。

學生面對種類繁多的學科競賽，必須有優秀的創新創業指導教師團隊。以學科競賽為導向的理工科人才培養改革不但包括學生創新能力的培養，也包括創新實踐平臺和教師團隊的建設[6]。本文對學科競賽為導向的理工科人才培養改革進行深入研究，提出了學生競賽管理、實踐平臺建設和指導教師團隊三方面的教學改革措施，完善理工科學生創新創業教育。

1 以學科競賽為途徑提升學生創新實踐能力過程中存在的問題

1.1 學科競賽學生管理的問題

遼寧大學是一所具有一流學科的綜合性大學，參與學科競賽的理工科學生專業繁雜，既有純理科專業如化學、數學、物理類等專業，又有純工科專業如計算機、電氣、通信類等專業。由于各個專業的學科特點不同，如何實現學生學科競賽的有效組織和管理是提升理工科學生創新實踐能力的關鍵問題。因此，解決理工科學生參與學科競賽的共性問題是實現學科競賽有效管理的重要途徑。

由于大三年級的學生存在考研保研的客觀情況以及專業課程繁重，大一的學生專業知識儲備不足，參與學科競賽的學生主要是大二的學生。由于各類理工專業課程體系的特點，各專業知識的學習都是循環漸進的，因此大二年級的學生具有一些專業知識，但是也存在專業知識儲備不足的缺點[7]。此外，大二年級的學生雖然已經完成一年的學習，但是對未來缺少規劃，缺乏參與學科競賽的熱情，缺少對學科競賽提升自身創新能力的認識。理工科競賽參與的學生來自不同專業不同年級，因此學生之間的協調問題也是組織學科競賽遇到的重要問題。學生之間從開始認識到變成競賽團隊作戰的親密戰友，這種轉變需要指導教師進行積極引導，學生隊員之間的溝通協助問題是學科競賽中學生管理的重要問題。

1.2 學科創新實踐平臺建設的問題

大部分理工類專業的學科競賽都涉及實驗設備的操作，并且對競賽實驗場地有所要求，因此要有效對實驗場地和實驗設備所構建的實踐創新平臺進行建設。學科競賽一般都是一種綜合性的競賽，不是針對某一門課程的競賽，因此學科競賽的創新實踐平臺必須是一個綜合性、系統性和前沿性的實踐平臺[8]。學科實踐平臺也需要指導教師團隊的有效管理，維護實驗室設備和實驗室的安全運行，因此學科競賽平臺的管理也是學科創新實踐平臺發揮作用的關鍵因素。

1.3 學科競賽教師指導團隊建設的問題

學生參加學科競賽需要有優秀的指導教師隊伍，優秀的導師團隊是學生參加各類學科競賽的重要保障。因此，學科競賽中導師團隊的建設是重中之重。學科競賽的導師團隊是否有敬業精神、年齡職稱是否合理、業務能力是否具備是學科競賽導師團隊建設的重要問題。只有合理解決這些問題才能有效地建設一支能夠全方面指導學生參加學科競賽的導師團隊。因此，如何制定方案鼓勵青年教師參與學科競賽，是影響全面提升競賽指導水平的關鍵問題。

2 以學科競賽為途徑提升大學生創新實踐能力的方法

2.1 完善學生學科競賽的管理制度

理工科學科競賽的選題都需要參賽學生掌握一定的專業理論知識和動手實踐能力。以大二為主的學科競賽團隊參賽學生需要自我學習部分相關理論知識，這些知識涉及高年級的專業知識和課堂外前沿學科知識，因此培養參賽學生的自我學習和解決問題的能力也是學科競賽培養理工科人才的一個重要方面。理工科的學科競賽不但是面向某一個專業或者某一門課程的競賽，參加某一個學科競賽的學生來自不同專業和不同年級，因此指導教師應引導學生找到合適的切入點，滿足創新實踐教育的基本需要。

2.2 建立完善的學科競賽平臺

理工科學科競賽基本上需要學生掌握一定的專業知識和實踐能力，利用所學的專業知識解決實踐工程項目問題。理工科學科競賽的選題一般以項目為導向，以實際的科學問題和工程問題作為題目，鍛煉學生的創新實踐能力。因此，建設理工科競賽創新平臺需要滿足以項目為導向的學科競賽要求。學科競賽平臺可以采用原有的綜合類實驗室、工程訓練中心，采用實訓平臺、校企聯合實驗室以及虛擬仿真實驗平臺作為學科競賽的訓練場所，充分挖掘現有的實驗創新平臺。目前，企業主導類學科競賽較多，可以和贊助企業合作，以校企聯合的形式開展指導教師的培訓、實驗設備的使用以及學科競賽題目的深入理解，實現以企業實際項目為主導的學科競賽實驗平臺的建設。

2.3 制定完善的實驗室管理規章制度，落實實驗室安全責任

學生利用課余時間完成學科競賽的題目，由于學生利用學科競賽實驗室的時間不固定，因此必須完善實驗室使用的規章制度，協調學科競賽的實驗室設備使用時間和落實安全責任。數學類學科競賽一般不需要特殊的實驗室設備，僅涉及計算機和仿真軟件，因此此類實驗平臺建設需著重學科競賽數據資源的挖掘。化學類、材料類、生物類相關的學科競賽存在化學藥品的使用和實驗設備的安全使用問題，必須加強學科競賽學生的實驗設備安全責任意識。因此，學科平臺的管理需要結合學科競賽涉及專業的特點進行合理管理。

2.4 建立優秀的學科競賽團隊

理工科學科競賽指導教師團隊的建設問題關系到學生是否在學科競賽中鍛煉、提升創新實踐能力，因此要重視指導教師團隊的建設問題。指導教師團隊應該多元化，既要包括專業課授課教師也要包括學生管理教師，以及實驗室管理教師。重視教師團隊的建設，不斷補充教師新生力量，組織具有學科競賽專長的指導教師定期開展經驗交流活動，提升學科競賽指導教師協作能力。

3 以學科競賽為途徑提升大學生創新實踐能力的效果

3.1 提出了完善的學科競賽學生組織和管理模式

參加學科競賽的理工科學生一般來自不同專業不同年級，因此參加學科競賽的學生掌握專業知識各不相同，隊伍成員之間互不熟悉，首次參加學科競賽的學生對學科競賽的準備并不充分。針對這些問題，指導教師團隊以“西門子杯”中國智能制造挑戰賽為例，提出了一系列解決方案。在每年比賽結束后都會總結比賽過程中存在的問題，尤其是學生隊伍管理的欠缺之處。秋季學期，組織競賽成績優異的學生隊伍從競賽性質、競賽任務、競賽收獲和如何準備競賽方面做宣講會，激發學生參加學科競賽的積極性和自信心，同時也鍛煉了獲得學科競賽優異成績的學生隊伍的組織能力和表達能力。建立學科競賽對應的學生社團，以學生興趣社團的形式管理參加學科競賽的學生，形成以學生管理學生、學生負責學科競賽的管理模式。學生參加西門子杯賽前練習學生組織自主學習，2020年，1 名學生成為遼寧大學－西門子校園學習中心的優秀學生負責人。2021年，1 名學生成為了遼寧大學－西門子校園學習中心校園大使，負責“西門子杯”中國智能組織挑戰賽的宣傳、運行和管理。通過學科競賽的大力宣傳，每年都吸引大量的理工科優秀學生參加“西門子杯”中國智能制造挑戰賽。

為了選拔更優秀的學生，學院承辦一年一度的遼寧大學大學生智能制造挑戰賽，每年參賽人數都超過50 人。通過校賽的選拔，每年都會踴躍出動手實踐能力強、思維敏捷、有創新精神、有責任心和使命感的學生。通過校賽既可以讓學生了解省級、國家級學科競賽涉及的基本知識，又可以選拔優秀的學生和學生負責人。2017年至今，遼寧大學參賽學生獲得了遼寧省賽特等獎1 項、一等獎6 項、二等獎15 項、三等獎10 項，參賽人數從開始2017年的10 名學生發展到2021年的44 名學生，參賽學生的人數逐年增加，學生參與的積極性高。經過學生的努力和指導教師團隊的精心指導，2017年獲得全國總決賽三等獎2 項，2021年一等獎隊伍代表遼寧大學也獲得了進入全國總決賽的資格。

3.2 以校企合作為依托建立學科競賽的創新實踐平臺

學院以遼寧大學－西門子聯合實驗室為依托，建設以“西門子杯”中國智能制造挑戰賽為例的學科競賽實踐平臺。通過和西門子公司合作，建設學生競賽的實驗場200 余平方米。學院以聯合實驗室為依托，連續四年成功了舉辦遼寧大學大學生智能制造挑戰賽，并且三次得到了華為公司的贊助，也成為遼寧大學3C 科技節重要組成部分。每年聯合實驗室作為學科競賽基地對全校理工科專業學生進行開放，并且制定了嚴格的安全管理制度。參賽學生可以在課余時間申請上機練習，通過創新平臺提升學生的創新實踐能力。2018年至今，學院依托聯合實驗室舉辦的校級比賽得到了遼寧大學理工科各專業學生的廣泛參與，參賽學生人數逐年遞增。

2018年，遼寧大學－西門子校園學習中心建立，實現了以“西門子杯”為例的學科競賽實踐創新平臺的有效管理。為了進一步規范實驗室學生使用實驗設備，學習中心的指導教師還申請并且通過學校團委批準，成立了遼寧大學智能制造學生社團。參賽學生在社團的組織下，在學習中心指導教師的引導下，能夠有效合理地組織安排創新實踐平臺的使用，充分發揮學生自主學習能力和組織協調能力。

3.3 建立完善的學科競賽指導教師團隊

通過學科競賽提升理工科學生的創新實踐能力需要優秀的指導教師團隊。2018年通過資源整合，遼寧大學－西門子校園學習中心正式成立，成果第一完成人也成為學習中心的負責人。2020年，該學習中心獲得了“優秀組織單位” 稱號，2021年通過了三年期的考核。該學習中心每年遴選優秀的青年教師加入指導教師團隊，并且也指定了具有責任心的學生負責人負責學習中心的管理。該學習中心的指導教師定期開展學科競賽的經驗交流，對學科競賽遇到的問題進行分析和研討，提升指導學生競賽的能力。此外，指導教師通過QQ 群和微信群的形式加入“西門子杯”中國智能制造挑戰賽的教師群，和參加學科競賽的其他學校的指導教師進行廣泛的經驗交流，極大地開闊了指導教師學科競賽組織和管理的視野，和競賽的主辦方也進行了學科競賽相關的建設性研討，極大地促進了指導教師學科競賽指導經驗的提升。2017年至今，指導教師團隊中的3 名教師獲得了“西門子杯”中國智能制造挑戰賽遼寧省省賽5 項“優秀指導教師獎”。

4 結語

以項目為導向，以實際工程對象為背景，學科競賽成為提升理工科大學生實踐能力的有效途徑。完善參賽學生的管理制度，積極培養學生的創新意識，鼓勵學生參加學科競賽。通過建設創新實踐平臺和指導教師團隊，確保高質量的創新教育成果，營造良好的學生參與學科競賽的氛圍，可以促進創新型理工科大學生培養模式的改革。