學科競賽賦能多專業協同的創新實踐教學模式研究

黃群藝，富海鷹，王藝霖

（西南交通大學 土木工程學院，四川 成都 610031）

引言

學科競賽是在緊密結合課堂教學的基礎上，以競賽的方式，激發學生理論聯系實際和獨立工作的能力，提高自身的實踐和創新能力，通過實踐發現問題、解決問題，培養大學生的專業學習興趣和創新意識的活動。目前，它已經成為高校實踐教學的一種主要形式，并作為高校教學內容的組成部分在創新性人才培養中發揮著重要作用。

國內外的實踐研究表明，學科競賽是高校進行創新性人才培養的一條可行途徑，不僅可以為高校發現和培養各個學科領域的優秀大學生，也是世界范圍內高校進行同場競技和學術交流的重要平臺。參加高層次的學術競賽已經成為國內外大學生體現創新精神、學術能力及團隊合作的重要方式。目前，國際大學生學科競賽的影響力正在不斷攀升，如：美國大學生數學建模競賽、ASC世界大學生超級計算機競賽、美國中太平洋賽區土木工程競賽等每年都能得到世界范圍內眾多知名高校的積極參與，通過大賽平臺，推動各高校、各國及地區之間青年創新人才的培養和交流，提升高校的全球知名度和世界影響力，促進學科與產業的創新發展。

為進一步提升“雙一流”建設背景下的創新性人才培養質量，提出學科競賽賦能多專業協同創新實踐教學模式研究，對前期學科競賽的實踐成果進行歸納、梳理、總結，在此基礎上構建基于學科競賽的多專業協同融合機制，探索在“雙一流”建設背景下創新實踐教學新模式，以此促進我校教育教學研究與改革，推進我校高等教育內涵式發展，不斷提高人才培養質量。

一、學科競賽賦能多專業協同創新實踐教學模式的實踐內容

（一）組建多專業融合協同的指導教師團隊

考慮傳統單科性的“專才”培養模式越來越不適應日益綜合化的科學發展需求和日益復雜化的社會發展需求這一現狀，我國一些傳統性、專業性較強的學科競賽正逐步向開放性、前沿性、交叉性發展，鼓勵大學生通過學科競賽活動項目培養跨專業、跨學科技能和思維，以更好滿足當前高素質復合應用人才的實際需求。以全國大學生結構設計大賽為例，在第八屆、第九屆、第十屆、第十一屆賽題中就涵蓋了建筑、橋梁、水利、計算機等多專業內容（見圖1、圖2），依靠傳統的單一專業教師指導模式，在個人時間、精力、專業知識覆蓋面上將難以滿足競賽指導要求。為此，通過主動思變、積極求變，適時組建涵蓋學科競賽專業知識內容的多專業融合協同的指導教師競賽團隊，將學科競賽涉及的學科、專業知識點進行梳理、歸納，以學科競賽作為項目主線，指導教師為引導，學生為主體，進行相應的學習。

圖1 第十屆國賽題目示意圖

圖2 第十一屆國賽題目示意圖

（二）探索學科競賽牽引、多專業協同的創新型實踐活動教學

以學科競賽為牽引，多專業融合協同的指導教師競賽團隊積極指導參與學校、學院的本科生科研訓練計劃項目（SRTP）、個性化實驗項目、產學研項目等創新型實踐活動，廣泛開展相關的教育教學改革研究，探索多專業協同創新實踐教學模式。如：遴選了《福州國際金融中心BIM應用》《河北師范大學綜合樓BIM應用》2個BIM工程應用項目及輕質秸稈混凝土砌塊的材料性能研究、玄武巖纖維改性混凝土的配合比及基本力學性能研究2個大學生科研創新訓練計劃項目（SRTP）作為多專業協同創新實踐教學模式實踐載體，分別組建了來自建筑工程、造價、施工管理、鐵道、橋梁等多專業的師生團隊。而后，根據項目所需具備的專業知識點，同時結合不同專業及年級的學生專業素養，對學生進行合理的項目分工，在此基礎上，對其進行分階段、跨專業的單項技能培訓及提升，促進學生夯實完成項目所需的基本專業知識儲備，并逐步形成跨專業知識構架。最后，結合項目實例，針對具體的工程問題，引導學生不拘泥于自身專業限制，嘗試從跨學科多角度去審視問題、解決問題。如：在BIM應用中，項目所涉及的電氣管線設計、給排水設計就需要團隊成員進行跨專業的學習及應用。通過學科競賽賦能下的各類創新型實踐活動，在多專業協同創新實踐教學模式下，充分調動學生的學習主動性，全面提升學生的創新能力，從而推進學生科研創新精神、團隊意識、組織能力等綜合素質的提升。

（三）構建全過程、多維度、多元化的創新型實踐環節評價體系

在傳統的專業基礎課程、專業課程的評價體系中，主要采取考試作為考核方式，分數通常以百分制為主，其側重點在于考查學生對專業知識的理解和掌握程度。而在實習實踐環節中，特別是學科競賽、SRTP、個性化實驗項目等創新型實踐環節中，對于學生在這些創新型實踐環節中的評價，提出采取全過程、多維度、多元化的評價體系，即對整個創新型實踐活動項目全過程中學生所體現的個人專業知識能力、跨專業與跨學科思維能力、團隊協作能力、創新能力、抗壓能力、解決新問題的能力、團隊奉獻精神及項目最終學習成果等進行全面多元化的評價（見圖3），以培養學生充分發揮特長，同時克服專業局限，全面提升個人的綜合能力，適應當前社會對復合型人才的培養需求。

圖3 全過程、多維度、多元化創新型實踐環節評價體系

（四）建立開放式、多功能、跨學科的創新實踐平臺

以學科競賽為契機，在競賽實踐教學中采取多專業協同指導，同時成立開放式、多功能、跨學科的創新實踐平臺，并制定日常運行與維護的管理規章制度。創新實踐平臺面向不同專業的學生或教師開放，鼓勵合作開放性，不拘泥于某一個單一的學科、方向、形式，鼓勵創新。除支持學科的學生競賽外，平臺將大學生科技創新試驗、創業實踐活動、教學改革研究、學科探索實踐等內容融入平臺建設、運營和維護管理服務工作中，實現了平臺的多功能化和高效綜合利用，避免資源浪費。隨著開放式、多功能、跨學科創新實踐平臺的建設與發展，極大鼓勵了師生跨學科、跨專業、跨院校合作，不僅有利于學科之間的知識互補，而且容易在學科之間產生思想碰撞，挖掘新的學科交叉點，通過學科融合，促進彼此教學和科研水平的提升。

二、學科競賽賦能多專業協同創新實踐教學模式要解決的問題

（一）解決傳統理論教學中學生側重利用單一專業知識解決相對確定和狹窄問題所形成的思維局限問題

以學科競賽為載體，組建涵蓋學科競賽專業知識內容的多專業融合協同的指導教師競賽團隊，將學科競賽涉及的學科、專業知識點進行梳理、歸納，并以學科競賽作為項目主線，指導教師為引導、學生為主體進行相應的學科競賽實踐活動的學習。在學科競賽取得良好成果的同時，又逐步擴展延伸至大學生科研訓練計劃項目（SRTP）、個性化實驗項目、產學研項目等創新型實踐活動，較好地解決傳統理論教學中學生側重利用單一專業知識解決相對確定和狹窄問題所形成的思維局限問題，從而培養學生在面對綜合性、復雜性的工程問題時，能夠利用跨專業、跨學科的思維方式解決問題。

（二）解決集中實習實踐教學中學生主觀能動性發揮有限等問題

將學科競賽與實踐教學相互耦合，主要是以學科競賽為載體，將實際工程問題濃縮化、項目化，形成實踐教學項目，并以實踐教學項目為核心，學生為主體，教師為引導，在項目學習、實踐過程中，最大限度地激發學生的主動學習能力、創新思維能力、團隊協作能力。此外，根據項目所需具備的專業知識點，進一步夯實學生的基礎理論、專業知識，同時結合不同專業及年級的學生專業素養，對學生進行合理的項目分工，在此基礎上，進行分階段、跨專業的單項技能培訓及提升，然后促成學生完成項目所需的基本專業知識儲備，并逐步形成跨專業知識構架。通過這種方式有效激發學生的主動學習興趣，增強學生分析問題和解決工程實際問題的能力，提升團隊協作能力和合作精神，較好解決了傳統“授課式”實踐教學模式和集中實習實踐教學環節學生的主觀能動性發揮有限、團隊溝通協調及合作程度不高等問題。

（三）解決創新實踐教學活動的評價問題

傳統的專業基礎課、專業課的課程學習評價體系中，主要采取考試作為考核方式，分數通常以百分制為主，其重點在于考查學生對專業知識的掌握和理解程度。而在實習實踐環節中，特別是學科競賽、SRTP、個性化實驗項目等創新實踐教學環節中，如何進行科學有效的評價，做到與理論學習和集中實踐學習中的評價體系相輔相成尤為重要。為此，通過構建全過程、多維度、多元化的創新型實踐環節評價體系，解決創新實踐教學活動的評價問題，即對在創新型實踐教學過程中學生所體現的個人專業知識能力、跨專業、跨學科思維能力、團隊協作能力、創新能力、抗壓能力、解決新問題的能力、團隊奉獻精神及項目最終學習成果等進行全過程、多維度、多元化的評價，以鼓勵學生充分發揮特長，同時克服專業局限，全面提升個人的綜合能力，適應當前社會對復合型人才的培養需求。

（四）助力解決專業的新工科改造升級問題

實踐教學是新工科背景下工科人才培養的重要環節之一。在新工科教育背景下，如何凸顯學生的實踐創新能力對于本科教育尤為重要。以大學生結構設計競賽為例，從工程角度來講，其賽題本身就是一個實體項目的高度濃縮，涉及方案比選、結構選型、設計計算、制造加工、施工建造、運營評估等方面；從科學角度來講，涉及安全性、經濟性、適用性及創新性。學生參與此類學科競賽，不僅可以作為理論教學的拓展和延伸，也有利于達成新工科人才培養中所要達到的目標。學科競賽作為實踐教學的重要平臺和有效載體，將二者相耦合，不僅可以進一步強化“以本為本”教育方針，凸顯學生的實踐創新能力在本科教育中的重要性，而且為學校學院專業建設在“雙一流”學科建設背景下實現新工科改造升級提供了思路。

三、學科競賽賦能多專業協同創新實踐教學模式的應用成果

（一）在結構設計大賽中的實踐應用成果

大學生結構設計大賽是土木工程學科培養大學生創新精神、團隊意識和實踐能力的學科競賽。學生參與的結構設計大賽涵蓋校區、校級、省級、國家級四個層次的比賽。通過在各級比賽中應用多專業協同的指導教師團隊模式，改變了學生對賽題理解存在知識盲點、部分知識點過于零散和片面等問題，可以得到系統性的多專業知識學習與能力訓練。同時，與項目教學法相結合，在結構設計大賽中既有“教”的設計，又有“學”的設計，既有自主學習、實踐，又有合作探究，充分發揮學生的主體作用和教師的指導作用。經過多年實踐，獲得全國結構設計大賽一等獎2次、二等獎2次，四川結構設計大賽一等獎2次等優異成績。參與學生不僅收獲了比賽成績，更重要的是在備賽過程中所收獲的跨專業知識、鍛煉的能力和磨煉出的合作與競爭精神對其今后的學習生活起到明顯的幫助作用。

（二）在BIM比賽中的實踐應用成果

BIM比賽是為盡快推動建筑業信息化的發展，加強建筑院校在BIM領域的經驗交流和成果展示，實現高校建筑類專業之間的BIM協同，提高學生的實踐及創新能力，增強選手的團隊協助能力而設置的專業比賽。通過充分利用BIM工程項目涵蓋建筑學、建筑結構、建筑材料、電氣自動化、給排水設計、環境學等多門專業學科，具有跨專業、跨學科的特點，建立了以BIM工程項目為核心、學生為主體，以學科競賽作為項目成果檢驗的新型實踐教學模式。通過應用多專業協同創新實踐教學模式，強化學生跨專業、跨學科的學習協作，鼓勵學生積極參加國家級、省級各種BIM比賽，獲得了優異的比賽成績，包括：全國高校BIM畢業設計作品大賽特等獎1項，一等獎6項，二等獎3項，“品茗杯”首屆全國高校BIM應用畢業設計大賽一等獎1項，四川省開明杯BIM大賽一等獎1項，二等獎1項等。