基于學科競賽的機械類專業綜合實踐教學模式*

陳婷卓 楊彬 晁栓

摘? 要? 針對目前機械類專業綜合實踐人才培養中存在的教學內容單一、學生被動實踐等問題，提出將機械類學科競賽與專業綜合實踐相結合的模式，通過“以賽促教、以賽促學、賽教融合”，充分利用學科競賽知識前沿等優點進行專業綜合實踐探索。介紹江蘇大學機械工程學院近年來在學科競賽與專業實踐教學結合方面的經驗，為培養新工科創新型卓越人才提供新的培養模式。

關鍵詞? 新工科；學科競賽；機械類專業綜合實踐；實踐教學；創新型卓越人才

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）22-0148-04

0? 引言

為應對新一輪科技革命和產業變革的挑戰，國家提出推進新工科建設，為我國工程教育改革指明了方向，同時對高校人才培養提出新的要求，培養多元化、創新型卓越工程人才已成為高?？滩蝗菥彽闹匾蝿?。專業實踐教學是機械類人才培養中必不可少的過程，是加深理論知識學習理解的有效途徑，已成為培養創新精神、提高動手能力的重要環節。目前，實踐教學仍存在教學內容陳舊、與時代需要脫節，實踐項目固定、難以激發學生興趣等問題。學科競賽則緊跟科技發展熱點，強調以學生為主，徹底打破學生被動實踐的現象，更加注重創新能力培養。

為了培養學生的實踐創新能力，江蘇大學長期以來一直重視各類大學生學科競賽，近幾年根據不同學科、不同專業人才培養計劃，確定國家級A類學科競賽50余項、機械類學科競賽九項。江蘇大學機械工程學院在實踐教學和學科競賽方面進行長期探索與實踐，通過“以賽促學、以賽促教、賽教融合”的方式，在學科競賽與實踐教學有機融合方面積累了一些經驗，對培養新工科多元化、創新型卓越人才具有一定的現實意義。

1? 目前機械類專業綜合實踐在人才培養方面存在的問題

1.1? 實踐教學內容陳舊，難以適應時代需求

新工科是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養多元化、創新型卓越工程人才[1-2]。當今社會，新知識呈指數級發展，科學技術不斷更新，學科交叉融合快。但目前而言，實踐教學仍大多針對某一門課程，并且課程之間相互獨立、銜接不夠緊密。比如機械類專業的機械系統創新設計項目實踐、機電液控制技術項目實踐等，課程內容更新緩慢、知識陳舊，學生很難將各部分知識結合在一起，顯然滯后于時代發展需求。

1.2? 學生被動實踐，難以激發興趣和積極性

目前的專業實踐教學，教師布置任務題目，學生被動接受專業實踐課題，難以從根本上激發興趣和積極性。學生發揮空間較小，按部就班進行實踐，局限在教師規定的內容和思路框架內，難以自主獨立地把所學的理論知識與本專業或科技前沿領域聯系起來，難以培養創新精神，難以達到鍛煉能力的目的。

1.3? 實踐教學內容缺乏思政教育，難以兼顧育德與育才

新工科對機械專業大學生的思想政治素養提出較高要求。課程思政要求發揮大學課堂教學主陣地的作用，將德育元素滲透機械專業課程教學的各個環節，引導大學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，培養適應新工科發展要求的機械專業卓越人才[3-4]。當前的實踐教學缺少思政教育，難以育才與育德并重。

2? 學科競賽推動實踐教學改革

2.1? 以賽促教：推進實踐教學內容與方法更新

學科競賽的主題順應時代發展，主要來自科學研究需要及實際工程應用。目前，競賽主題大多涉及交叉學科，涉及的內容往往是一個課程群，而非一門單一的課程。比如由共青團中央、全國學聯、深圳市人民政府聯合主辦的全國大學生機器人大賽RoboMaster競賽，涉及機械控制、嵌入式系統設計、機器視覺、人機交互等眾多學科的相關知識。根據學科競賽每年主題切換，不斷豐富課程新內容，教學內容與時俱進；以學科競賽為載體，推動實踐教學內容和方法革新，構建協同育人的實踐教學體系。目前，江蘇大學機械工程學院開設了智能小車創新設計、慧魚機電模型創新訓練、無碳小車設計與制作等實踐課程，將比賽內容和評分規則引入實驗課中，改進傳統的教學模式。順應時代發展要求，面對越來越多的學科類競賽，學院將針對不同學科競賽陸續開設相關課程。

2.2? 以賽促學：構建學科交叉的知識體系，培養創新意識和工匠精神

學生在學科競賽選題、設計實驗方案、探索解決問題、成果展示等環節主動思考、主動學習和主動實踐，充分發揮主觀能動性，通過競賽不斷豐富現有知識結構，促使學科交叉融合，達到學習、實踐與社會需要相結合的目的。在不斷探討、不斷學習打磨的過程中，既有助于理論與實踐的結合，又可以培養創新思維能力和創新實踐能力。部分學科競賽時間周期長、要求高，不僅考驗學生的實踐動手能力，更考驗學生積極探索、堅持不懈及永不放棄的精神，從而培養學生的工匠精神。在競賽過程中，通過合作形成團隊精神，培養創新的人格，投入艱辛的勞動，體會豐碩的成果，最終達到培養創新型人才的目的。教師在整個過程中發揮啟發、激勵和引導的作用，改變了由教師領著學生完成實踐教學的方式，創新了人才培養模式。

2.3? 賽教融合：新工科多元化、創新型卓越人才的創新培養模式

對準新工科建設目標，將學科競賽融入專業實踐教學模塊，同時解決實踐教學內容陳舊以及學科競賽與專業實踐教學脫節問題，創新專業實踐教學與學科競賽相互貫通促進的教學模式。學科競賽的獲獎作品和參賽要求貫穿課堂，教師將專業理論知識及先進創新的工程設計思想和創作過程呈現在課堂，使學生掌握利用理論知識有效解決實際工程問題的方法。通過這種教學模式，有效調動學生學習積極性，增強學習熱情，而課程教學又能有效、有針對性地指導學科競賽，為競賽服務，兩者相融相促。

3? 江蘇大學機械工程學院競賽驅動機械類專業綜合實踐模式探索

3.1? 學科競賽三級管理體系

為進一步保證學科競賽組織工作的高效、有序開展，實現競賽育人作用最大化，經過長期摸索和實踐，江蘇大學構建了學校—學院—競賽管理工作小組三級學科競賽管理體系。學校層面印發《江蘇大學學生學科競賽管理辦法》，按照“整體推進、分類引導、系統組織、分級負責”的原則，做好大學生學科競賽的組織與管理工作，確定國家級A類學科競賽51項（2021年），出臺獎勵政策鼓勵師生積極參與。學院作為學科競賽實施的主戰場，負責學生競賽組織、指導、協調工作。江蘇大學機械工程學院專門成立競賽管理工作小組，落實競賽所需的設備儀器、材料、場地，全面負責學院各級各類競賽的組織、宣傳、指導、參賽及賽后學生創新學分認定等工作，全過程、全方位參與學科競賽。目前，江蘇大學機械工程學院主要承辦全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生先進成圖大賽、全國三維數字化創新設計大賽等九項賽事，如表1所示。

3.2? 設備齊全、全時段開放的實踐平臺

學科競賽的開展離不開實驗室、實訓場地資源。江蘇大學機械工程學院依托工業中心（國家級實驗教學示范中心）建立學科競賽平臺，根據學科競賽項目專門開設機器人、智能車、機械創新設計、RoboMaster機甲大師比賽等專用實驗室，對參加比賽的師生常年開放，為競賽提供儀器設備、場地支持，為師生提供技能訓練及溝通交流平臺。

3.3? 師資隊伍及學生隊伍建設

學科競賽的優異成績離不開高水平教師的指導，這對指導教師的專業理論基礎和工程實踐能力提出更高的要求。江蘇大學機械工程學院專門選拔一批年齡結構合理、專業素質過硬的教師作為競賽指導教師，負責參賽學生選拔、培訓，開展競賽指導工作，做到備賽過程全程指導。為保證師資隊伍質量，學院定期組織指導教師參加培訓及會議，學習先進經驗。為保證師資隊伍穩定性，鼓勵教師參加學科競賽，學校、學院出臺一系列制度和措施，按照競賽類別給予獲獎項目指導教師一定金額的獎勵，獲得國家級競賽成果可作為職稱評聘、導師遴選、職務晉升、評獎評優等的依據。

學科競賽以學生為主體，因此，吸引一批有興趣并且能堅持的學生參與是學科競賽順利開展的基礎保證。學院成立多個社團，如機器人社團、慧魚創新設計社團、智能車社團、機甲大師社團等，為學生提供深入學習和實踐的機會，鼓勵高年級學生帶低年級學生，形成“傳幫帶”，有利于隊伍的發展與傳承。江蘇大學也出臺相關政策鼓勵學生參加學科競賽，獲獎者可依據《江蘇大學本科生創新創業學分評定與管理辦法》申請獲得創新創業實踐學分：根據競賽級別不同，可獲得1～4個創新創業實踐學分。學生參加學科競賽也作為學生推免研究生、評獎評優等工作的重要依據。江蘇大學從2016級本科生開始，創新創業學分績點納入總學分平均績點核算范圍。在一系列政策的支持下，學生踴躍報名參加學科競賽，利用寒暑假積極準備，通過院內競賽推薦參加學校競賽，最后推薦參加省級競賽或國家級競賽。

4? 目前存在的主要問題

國家近年來把提高教學質量、培養優秀創新人才提升到戰略高度，培養一批多元化、具有創新精神的人才已成為高校的重要任務。對此，高校在專業實踐、學科競賽方面不斷開展研究與探索，目前已經達成廣泛共識，大學生學科競賽在專業實踐教學改革、人才培養等方面具有重要作用，是培養學生創新意識、增強學生創新能力的有效載體。就機械類大學生專業實踐改革與學科競賽而言，在師資隊伍、支撐條件、教學資源等方面仍存在問題。

4.1? 師資隊伍建設方面

部分教師仍存在重科研輕教學、重學科建設輕人才培養的觀念，對指導學生參加學科競賽不重視，導致人才培養效果不佳。雖然學校已經把學科競賽成果與職稱評聘、導師遴選、評獎評優等掛鉤，但個別教師以職稱晉升為導向階段性地參與學科競賽，造成師資隊伍不穩定。因此，應培養一批有專業知識、豐富競賽經驗又熱愛指導學科競賽、具有一定奉獻精神的教師參與學科競賽工作，保證師資隊伍的穩定性。此外，目前學科競賽廣泛涉及機械、材料、電氣、計算機等學科，而各學院教師知識結構單一，因此需要組建多學科融合的指導教師隊伍。

4.2? 實踐平臺與學科競賽場地建設方面

開展學科競賽的場地較為緊缺是多數高校面臨的問題。機械類學科競賽尤其是競技對抗類的競賽需要較大的場地進行設備調試，目前場地仍是各二級單位、系部自行解決、管理，導致有些競賽場地建成后利用率不高、空檔期較多，而其他學科競賽面臨缺乏場地等問題。后續可以通過打造學校、學院公共共享場地，借助大數據平臺實行預約，充分提高場地利用率，實現場地共建共享。

4.3? 專業實踐教學資源方面

專業實踐教學資源建設是實踐教學團隊的重要任務，目前可供使用的教學資源尤其是精準對接專業實踐課程與學科競賽的教學資源較少，教師往往前期做了大量準備工作，查閱了大量的前期教材和在線課程等數字教學資源后，仍沒有獲得較為理想的資料[5]。因此，要進一步加強課程教學資源建設，針對學科競賽涉及相關知識的特點，可以充分發揮“互聯網+”的優勢，從教學課件、應用型課程教材、案例庫等方面加強教學資源系統化建設，注重吸取學科競賽取得的經驗，增加大量競賽獲獎作品實例，為培養優秀的創新型學生提供堅強的支撐。

5? 結束語

江蘇大學機械工程學院經過多年專業實踐與學科競賽結合的探索，現已針對全國大學生工程訓練綜合能力競賽、全國大學生機械設計創新設計大賽、全國大學生機器人大賽RoboMaster競賽等，陸續增設相應的專業綜合實踐課程，在專業實踐教學過程中結合競賽取得一些成績。2021年，江蘇大學機械工程學院在全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽、全國3D創新設計大賽、全國大學生光電設計競賽、中國大學生工程實踐與創新能力大賽、機器人大賽、智能汽車競賽、工程機器人及人工智能大賽、RoboMaster等賽事中，共獲省級及以上一、二、三等獎92項，其中國家級獎30余項。在獲得成績的同時仍存在一些問題，比如部分比賽時間周期較長，專業實踐教學資源整合不理想、實踐基地不足等。這些需要學院及學校進一步探索，達到專業實踐教學與學科競賽真正融合，有效提高學生實踐創新能力的目的。

參考文獻

[1] 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 周靜，劉全菊，張青.新工科背景下實踐教學模式的改革與構建[J].實驗技術與管理，2018，35（3）：165-168，176.

[3] 劉昊，郝敬賓，劉新華.機械制造工程學課程思政教學內容設計[J].中國教育技術裝備，2021（20）：61-62，65.

[4] 傅志紅，羅筱英，李蔚.新工科背景下機械制造工藝學課程教學改革探索[J].中國現代教育裝備，2022（1）：81-83.

[5] 王宏宇，朱長順，呂翔.面向復雜工程問題的專業綜合實踐課程建設探索[J].高等理科教育，2021（5）：99-104.

*基金項目：2021年教育部產學合作協同育人項目“工業機器人創新實踐教學平臺建設”（202102528016）；2021年江蘇大學機械工程學院教改項目“以賽促學、以賽促教、賽教融合機械類專業綜合實踐教學探索（JX20211515）。

作者：陳婷卓，江蘇大學機械工程學院，實驗師，研究方向為機械專業實踐教學、學科競賽組織與管理；楊彬，江蘇大學機械工程學院，實驗師，研究方向為專業實踐教學、學科競賽組織；晁栓，江蘇大學機械工程學院，實驗師，研究方向為實踐教學創新與平臺建設（222013）。