應用型本科學生創新能力培養實踐教學體系構建
——以體育工程學專業為例

彭李明，鄭偉濤，王 虹

（1.武漢體育學院體育科技學院，武漢 430072；2.武漢體育學院 體育工程與信息技術學院，武漢 430072；3.國家體育總局體育工程重點實驗室，武漢 430072）

體育工程學（Sports Engineering）是工程學與體育學有機結合的一門嶄新學科，其研究范圍涉及到體育學、流體力學、機械工程、計算機應用技術、材料工程、生物工程與生物力學等多學科邊緣交叉領域[1]。其主要研究的對象是人體，并圍繞運動中的人體、運動設施設備和體育裝備而開展研制、制造、生產的技術工程而展開應用研究，屬于應用型本科專業[2]。大力發展體育工程是加速推進我國由體育裝備用品制造大國向制造強國轉變的迫切需要[3]，也是全面實現我國體育產業2025 年總規模超過5 萬億總體發展目標的重要戰略支撐與保障[4]。2021 年《“十四五”體育發展規劃》中提出要加強數字體育、智慧體育、智能體育裝備等建設，推動體育產業高質量發展[5]。體育工程高質量發展需要高質量的人才，國家提出了“卓越工程師教育培養計劃”和“大學生創新創業訓練計劃”，其目的是培養和造就一大批具有較強的創新能力、能夠適應市場要求和社會發展需要的高質量工程技術人才[6-9]。實踐教學是工科專業的重要教學環節，是提高工程教育人才培養質量的重要途徑，《中國教育現代化2035》提出要強化學生實踐動手能力、合作能力、創新能力的培養[10]。社會需要體育工程專業應用型人才，如何培養社會需要的應用型人才，武漢體育學院2008 年開始進行體育裝備工程本科專業人才培養，在人才培養過程中，非常重視實踐教學。實踐教學作為高等教育教學環節中的重要部分，培養學生的實踐能力和創新能力非常重要，如何構建完善的實踐教學體系，我們在體育工程學本科專業進行了一些探索與實踐。

一、基于OBE 教育理念的實踐創新人才培養理念

OBE（Outcome-based education，成果導向教育）教育理念于1981 年由美國學者William G.Spady 等提出，是工程教育領域的著名理論，廣泛應用于各高校的教育教學改革中。OBE 是以學習成果為導向的教育理念，也是以學生為本的教育理論。根據OBE 的教育理念，針對體育工程領域的需求，在實踐環節中對運動器材和體育裝備的智能化、信息化和數字化應用的知識與技能來設計實驗內容，打破傳統以演示和驗證實驗為主的單一教學，強調以學生為中心，通過引導、設計、操作和演示匯報等一系列環節，綜合考慮對畢業要求支撐矩陣來設置實驗教學目標和考核形式，并持續改進以完成培養目標的達成。

（一）成果導向凸顯實踐教學內容

人才培養方案是教學理念和教育思想的集中體現，是專業開展教學活動、安排教學任務、實施人才培養和開展教學質量評價的綱領性文件，也展現了該專業的培養特色。在修訂體育工程學本科專業人才培養方案中，突顯“體育工程”特色，圍繞體育工程行業人才需求，基于成果導向教育（Outcome-based Education，OBE）理念設計課程體系，構建電子類課程群、機械類課程群和程序設計類課程群，理論課程和實踐課程貫穿其中。特別是實驗課18 學時及以上要單獨成課，強化學生實踐創新能力培養。學校在修訂新一輪本科人才培養方案中，堅持育人為本，德育為先，強化“厚基礎、強能力、高素質”的人才培養特色，著力培養富有社會責任感、創新精神和實踐能力的應用型人才。堅持OBE 理念引領原則，提出“以學生為本”的教育理念，開展人才培養方案的修訂工作，在實踐教學環節，實踐教學學分不得少于本專業總學分的25%。

（二）課程模塊優化彰顯實踐教學創新

在“通識教育課程+專業教育課程+實踐教學環節”的總體框架下，實踐教學環節是三大課程模塊之一，包括集中性實驗教學環節和創新創業實踐。集中實踐教學環節主要包括軍事訓練、專業實習（見習）、實驗課（18 學時及以上實驗要獨立設課）、課程設計、社會實踐及畢業設計（論文）等活動。創新創業實踐主要由創業實踐、大學生創新創業訓練項目、學科競賽和論文成果等組成。同時，開設不低于3 學分的創新創業教育課程，鼓勵學生開展創新創業實踐，取得成果經認定后可獲得獎勵學分。

二、基于創客教育的體育工程學實踐教學體系構建

運用創客教育理念，構建體育工程學學生創新能力培養的實踐教學體系。在實踐教學活動中，教師以創客教育理念，以數字技術為支撐，以項目式學習為導向，由傳統的“教”變為“導”，引導學生做中學，引導學生探究體驗，引導學生創新[11-17]。兩模式即“課堂內人才培養體系+第二課堂”相融合的教學模式：由理論課程和實踐課程構成課堂內人才培養體系，突顯實踐教學，強化學生實踐能力培養；積極開展第二課堂活動，圍繞體育工程學本科專業知識能力模塊設置興趣小組，組成本科導師組，鼓勵學生參加實踐項目、鼓勵學生參與學科競賽，以實現“競賽促進創新”的學生綜合能力提升目標?！耙焕砟?、兩模式”實踐教學體系如圖1 所示。

圖1 “一理念、兩模式”實踐教學體系

（一）由“教學”變為“導學”的創新人才培養理念

在開展實踐教學活動中，教師由“教”變為“導”，引導學生做中學，引導學生探究體驗，引導學生創新的理念貫穿于整個實踐教學活動中。在集中實踐教學環節的實踐教學、課程設計和畢業設計等活動中，圍繞“體育工程項目”，以智能運動裝備器材的創新設計、智慧體育場館的創新設計、體育信息系統的設計與開發、可穿戴式運動健身裝備的智能化和數字化等，引導學生做中學。在專業實習（見習）、社會實踐和畢業實習活動中，圍繞“體育工程應用市場”，以體育機構見習、體育公司實習和體育用品博覽會參觀等，引導學生探究體驗；在創新創業實踐環節，圍繞“體育工程創新”，開設創新創業課程，鼓勵學生以“體育工程項目”開展大學生創新創業訓練項目、學科競賽等，引導學生創新。

（二）“課內培養+第二課堂”的實踐創新人才培養模式

運用創客教育理論，以培養學生實踐創新能力為指導，通過本科導師制，打通課內人才培養和第二課堂的連接，實現課內人才培養與第二課堂相融合的實踐創新人才培養模式。

1.課內應用型人才培養體系

課程教學是人才培養的重要一環，根據體育工程學專業人才培養的特點，構建了由“理論課程體系+實踐課程體系”組成的課內人才培養體系，強化學生實踐創新能力培養。理論課程體系包含公共基礎理論、專業基礎理論、專業技術理論和綜合人文素質。結合體育工程領域人才需求導向，構建機械理論課程群、電子理論課程群和體育理論課程群，培養學生較扎實的交叉專業知識，具備較強的專業能力。實踐課程體系包含基礎實驗教學、專業實驗教學、課程設計、社會實踐、專業實習和畢業設計，實踐課程體系與理論課程體系相互交叉融合，實踐課程促進學生對理論課程的理解，理論課程引導學生實踐創新，最終提升學生的創新能力和交流能力。課內教學人才培養體系如圖2 所示。

圖2 課內教學人才培養體系

2.基于第二課堂的創新人才培養機制

第二課堂是在教師指導下，在第一課堂之外以發展學生的個性特長；開發潛力；培養學生探索創造和應變能力；特別是以創新意識和創新能力的培養為目的的有組織、有計劃和有要求的教學活動。導師負責制是研究生培養常用機制，實踐中將此機制運用于創客教育，以指導老師對興趣小組“第二課堂”的學生課外學習負責進行。導師負責制的第二課堂是指學生經過大學一年級基礎專業課程學習之后，選擇一個“興趣小組”，利用課余時間，由“興趣小組”指導教師完成對興趣小組的教學，教學形式包含授課、指導、討論及項目等。體育工程學本科專業人才培養方案定位培養目標為：培養具備機械、電子和體育等學科的基本理論和基礎知識，能勝任體育裝備設計制造、機電一體化產品和系統的設計制造、運動技術監控評價，以及工程應用、運行管理等方面工作的高素質應用型人才。根據此定位，實踐中為本科生開設智能體育裝備、體育器材設施、體育流體力學、計算機及網絡維護、多媒體設計和程序設計等6 個興趣小組，每個興趣小組配備由若干教師組成的導師組，導師組為學生提供第二課堂的教學與指導，每個導師組有一名組長，負責第二課堂教學活動的安排，并在小組內形成高年級帶低年級的“傳幫帶”機制。同時，明確第二課堂的目的性，增強其計劃性，實踐中銜接落實“學科競賽促進實踐創新”的人才培養途徑，積極尋求“興趣小組”成果展現平臺，建立學科競賽代表隊，組織參加全校、全省、全國甚至世界范圍內的各項相關賽事、活動。第二課堂人才培養機制如圖3 所示。

圖3 第二課堂人才培養機制

3.“學科競賽促進實踐創新”的人才培養途徑

學科競賽是指與學科相關的以競賽的形式激發學生通過實踐來發現問題、解決問題，培養學生實踐創新能力的活動。學科競賽是一種可行的教學行為，有著常規教學不能相及的特殊的創新教育功能，它能培養學生對科學產生濃厚興趣，使其具備發展型的知識結構、探究型的學習方法。學科競賽在培養學生的創新能力、協作精神和實踐能力，提高學生問題解決能力中具有重要推動作用。教育實踐中，積極鼓勵大學生參與各級各類學科賽事（“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、全國電子設計大賽和全國機械創新設計大賽等）；利用學科競賽平臺，建立“學科競賽促進實踐創新”的人才培養途徑對培養學生創新能力具有重要價值。

三、創新人才培養的實踐體系實施效果

在教育教學中利用實踐創新教學體系，開展實踐教學，取得了較好的實踐績效。采用創客教育理念，引導學生做中學、探究體驗、創新方式，激發了學生參與動力，圍繞“體育工程項目”，開展社會實踐、學科競賽和創新創業訓練計劃等，成果豐碩。

（一）學生實踐能力得到明顯發展，社會評價較高

依托國家體育總局體育工程重點實驗室建立實習基地，積極參加實驗室的各項工作，通過參加國家帆船帆板隊、蹼泳隊、滑水隊、賽艇隊、摩托艇隊和女子籃球隊等運動隊的科技服務，培養學生的創新意識。通過參加體育工程項目的開發，如專項體育訓練器材的開發、全國體育單招運動項目測試器材、公務員身體素質測試設備和大學生體質測試設備的研制及安裝，培養學生的創新思維。通過參加上述各類體育運動項目的測試工作，培養學生的創新技能。

學生參加上述科研訓練、研發實踐和頂崗實習，實踐創新能力得到極大提升，也擴大了學生社會影響面，獲得相關企事業單位的青睞，畢業后，直接簽訂就業協議。據統計，畢業學生就職于李寧、安踏和喬丹等體育裝備公司的技術研發部門及北京星奧等青少年體質測試公司的研發、測試和推廣部門，以及體育健身器材的信息采集與分析處理部門。

（二）學生創新能力得到顯著提升，創業氛圍濃郁

通過對實踐教學體系的構建與實施，學生的實踐能力和創新意識得到了提高。在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、全國電子設計大賽、全國機械創新設計大賽和中國計算機設計大賽等競賽中成果豐碩。2018—2022 年，該專業學生共有166個項目獲獎，其中國家級一等獎3 項、二等獎12 項、三等獎39 項，省部級一等獎4 項、二等獎30 項及三等獎78 項。大學生創新創業訓練項目成績斐然，5 年來，該專業學生共獲得44 項，其中國家級17 項，省級27 項，獲立項比例的學生占學生總數的15%。

此外，從畢業實習和畢業設計（論文）教學環節的實施情況看，該專業學生畢業設計（論文）教學環節全部實施畢業設計，嚴格畢業設計管理環節，采取指導老師根據專業方向撰寫畢業設計題目和學生根據畢業實習自擬畢業設計題目相結合的原則，且學生的畢業設計緊緊圍繞“體育工程”開展，然后進行師生互選，最終確定畢業設計內容。在實施過程中，實行開題、中期檢查和畢業設計答辯三個環節，由于堅持抓質量監控，畢業設計的選題內容、難度、工作量、綜合訓練和質量等方面都有了明顯改善和提高。5 年來，該專業學生共有53 篇畢業設計獲學校優秀學士學位論文，平均獲獎學生人數占學生總數的18%，遠遠高于學校其他專業的3%。鼓勵大四的學生根據學科競賽項目、大學生創新創業項目開展創業活動，協助有創業前景的項目入駐學校的大學生創業特區，并成功孵化出5 家具有體育特色的創業公司，其中一家還獲得武漢市“3551 光谷人才計劃”項目支持。

四、結束語

運用OBE 教育理念優化人才培養方案，強化實踐教學環節，優化實踐創新教育課程模塊。運用創客教育理念，構建“一理念、兩模式”的體育工程學專業學生創新能力培養實踐教學體系，取得豐碩成果，激發師生參與創新和實踐的熱情，從而改變師生的思維方式和行為方式，營造體育工程學專業內部良好的創新文化氛圍，讓創新活動成為學生發展、教師發展的重要途徑。