學科競賽推動下實驗室創新創業能力培養模式探索

袁佩玲 丁星星 張瑩

摘 ? ?要：學科競賽對學生的創新創業能力培養具有不可替代的作用。物理實驗中心經過幾年學科競賽培養的實踐研究探索，整合利用實驗室各項資源，從學科競賽教學團隊的建設、創新創業教育實踐平臺的搭建、課程體系的完善、運行管理機制的可持續發展4個方面進行教學改革，以賽促創，全面提升實驗室的育人功能，提升高校創新創業人才培養質量。

關鍵詞：學科競賽；教學團隊；創新創業教育實踐平臺；課程體系；運行管理機制

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1002-4107（2023）08-0072-03

一、引言

學科競賽是以學生為中心，開展探究合作式學習的重要實踐平臺，是培養學生創新意識、創新思維，提高學生綜合素養的主要途徑，同時有利于推進實驗室建設和實驗室教育教學改革[1-3]。

中原工學院物理實驗中心每年不僅承擔物理專業學生的專業實驗課程，更是開展面向全校23個大類專業，

2 000多名學生的基礎物理實驗教學。實驗室在實踐平臺、實驗設備、學生受益人數方面具有得天獨厚的優勢。近年來，物理實驗中心陸續承辦了全國大學生機器人大賽、中國機器人及人工智能大賽、全國大學生光電設計大賽、全國大學生物理實驗競賽，以及多項省級比賽。教師研究怎樣整合實驗室師資、物資更好地服務于教學，讓大賽融入到學生的學習、生活中，以提高學生專業理論學習的興趣，提高知識運用能力、動手實踐能力、人際交往能力、創業就業能力。本項目組主要探索了以下工作：穩定的指導教師隊伍和高質量的學生競賽團隊的組建、創新創業教育實踐平臺的創建、學科競賽課程體系的建立、開放實驗室運行管理機制的制定。

二、穩定的指導教師隊伍和高質量的學生競賽

團隊的組建

高水平的學科競賽需要責任心強、專業技術硬、創新素質高、管理水平得當的核心導師團隊[1]。每類賽事的流程為項目組織—學生動員—校內選拔—團隊組建—作品制作—中期檢查—優化備賽—省級比賽—國家級比賽，這一過程需要半年到一年的時間。指導教師在完成這屆的比賽項目后要及時進行參賽總結，制定下一年的比賽計劃，因此，學科競賽不管對教師還是學生來說都要投入大量的時間和精力。如果沒有熱情，沒有奉獻精神，對學科競賽敷衍了事，非但不能培養學生的創新能力，反而浪費了學校、教師和學生的各項資源。如何對教師和學生進行雙向激勵，是一個不可回避的問題。

（一）精神上將思想政治教育全面融入學科競賽育人工作

高校實驗室是大學教育教學的重要場所，實驗教學是學生開展創新創業活動的重要教學環節，此過程有助于學生鞏固創新知識、培養創新情感、鍛煉創新意志和形成創新行為[4]。學科競賽是項目驅動式教學，是將專業課程多方位的知識點以實踐的方式精準地應用到項目制作中，考查學生知識應用能力、實踐動手能力、發現問題和解決問題的能力，但學科競賽有別于其他課程教學，沒有考查和必修的硬性規定，這就導致師生在選擇參與競賽的過程中多少帶有一定功利性目的，因此，學科競賽更要充分地發揮立德樹人的協同育人功能，將思政元素以潤物細無聲的方式融入到學科競賽的全過程。

物理實驗中心以普通物理及實驗黨支部第二批全國黨建工作樣板支部為依托，將思想政治學習納入實驗室教職工學習、納入師生黨支部學習、納入各類師生培訓，加強教師的政治素養，深入挖掘實驗課程和教學方式中蘊含的思想政治教育資源，不斷探索基于競賽平臺的精神文化傳承模式，弘揚工匠精神，使教師在實踐中追求卓越、敢于領先、勇于創新，在情感上愛崗敬業、熱愛學生、樂于奉獻，同時不斷推進文化育人工作，精益求精、追求極致的大國工匠精神，愛國報國、敢于擔當、堅定理想、仁愛友善的家國情懷融入學科競賽的各環節，充分激發創新活力，釋放創新潛能[5]。學生和教師在朝夕相處中，培養了深厚的師生感情，師生之間相互激勵、相互成就，建立了合作共贏的局面。

（二）物質上建立師生雙方的激勵政策，調動師生參與競賽的積極性

學校設立了多類型多層次學科競賽基金，每年資助學生參加各類競賽。對獲獎的學生給予學分激勵、獎金支持，并作為學期獎學金評定和優秀畢業生評選的重要參考依據[6]；對獲獎的指導教師則給予對應的工作量補貼，并且和個人年度考核、評先評優、職稱評審等政策掛鉤。此外，通過學科競賽平臺為學生加入校企合作項目、校外優質實踐基地，科研成果轉化等提供了切實的渠道和幫助[7]，在提高學生“雙創”能力的同時，也提高了教師的教學能力。

通過以上雙重措施的保障，很大程度上調動了師生的積極性[8]，教學成效明顯提升。學生在競賽中獲得多項國家級獎、省級獎，物理實驗中心多次獲得優秀組織單位

獎，指導教師榮獲河南省優秀工作者和河南省優秀教師等稱號。

三、創新創業教育實踐平臺的創建

中原工學院以物理實驗中心為基地，以學生科學技術協會為依托，以各類競賽和實踐活動為載體，以智能創新實驗室為平臺，整合學校其他實踐教學團隊和平臺，成立了“大學生創新創業教育實踐平臺”[9]，支持學生開展科學實踐活動。實驗室開放平臺具有完善的規章管理制度。

（一）創新創業教育實踐平臺的開發

以培養實踐能力和創新能力為核心，發揮實驗室實踐育人功能， 重組實驗室有利資源，規范有序地做好實驗室開放育人工作。實驗室各項資源重組后，實踐平臺由3部分組成：創新創業教學平臺、創新創業競賽培訓平臺、創新創業活動實施平臺（圖1）。創新創業教學平臺包含了科研固化實驗室、虛擬仿真實驗平臺、演示實驗平臺；針對專業課程特色，創新創業競賽培訓平臺主要由國家級/省級物理實驗競賽、國家級光電設計大賽、國家級/省級機器人創新設計大賽作為支撐；創新創業活動實施平臺則包含了智能創新實驗室、機器人活動中心、校企合作實踐基地。

（二）創新創業教育實踐平臺的運行模式

創新創業教學平臺主要是尋求大學物理實驗與機械、材料、自動化、人工智能等理工專業的交叉點與契合點，鼓勵教師將科研成果及時轉化為創新實驗教學內容，充分激發學生的潛能，拓展學生的思維，發揮實驗室學科交叉融合基地作用。比如，方莉俐教授通過其主持的薄膜材料及超硬材料應用研究成果凝練為復合電鍍實驗，讓學生了解研制復合膜超薄刀具的方法、過程和應用領域，即用于電子信息領域芯片的切割和開槽，此實驗做為大學物理研究性實驗面向大二學生開設。通過該類實驗項目，激發學生探索學科前沿技術問題的興趣，培養學生的創新實踐能力，讓學生實實在在地感受到專業知識的實用性和社會價值，更好地提高學生的主動學習意識。

創新創業競賽培訓平臺以各類學科競賽為抓手，將不同專業、不同年級的學生以“導師制”“老帶新”模式進行技術傳承、項目傳承，并在學生剛入校時便進行學科競賽的大力宣傳，對吸納進來的潛力學生進行興趣培養和相關專業技能培訓，在豐富學生各項技能的同時，為后期創新創業及各種競賽項目做準備。比如，實驗室教師將硅基納米負極材料鋰離子電池的電化學性能研究課題凝練為“雙創”項目，讓學生了解鋰電池的工作原理和應用，并帶領項目組學生走訪企業、其他院校的電化學實驗室，讓學生提前感受科研生產和交流學習的魅力，激發學生對科學研究的興趣。

創新創業活動平臺以創新實驗室、校企聯合實驗室，以及聯系密切的實訓基地為平臺，開展各類創新創業培訓活動和社會實踐，給學生搭建更多的接觸社會、展現自我能力、聯系生產應用的平臺。

物理實驗中心將實驗教學、學科競賽、科學研究、社會實踐相互銜接，因材施教，寓教于樂，充分激發學生的主人翁精神，實現學生自我激勵、自我管理，為學生提供了強有力的合作交流發展平臺。

四、學科競賽課程體系的建立

學科競賽雖然能提高學生的創新能力，但也需要學生具備扎實的理論知識素養，學科競賽課程應該能讓學生用最短的學時將課堂理論知識學習與競賽過程中遇到的實際問題相結合，讓理論知識在競賽過程中深化和理解，為將來參與競賽打下堅實的理論基礎，建立完備的知識體系。學科競賽用到的技能、專業知識需要根據實驗

室、教師、學生資源進行多方位的整合、歸納、總結、評估，制定系列的分層次的“平行化遞進式”創新課程體系[10]。

就目前的競賽形式而言，參與競賽的學生主體為大二學生。大三、大四學生是創新能力培養的成熟階段，但主要精力在專業學習和考研、就業上；大二學生專業知識涉及不深，競賽經驗少，但具有較強的學習能力、實踐能力和自信心；大一學生則沒有經過任何專業課的學習，主要是興趣培養階段。遵循年級特點，物理實驗中心根據承辦的賽事總結歸納比賽必備的基礎知識，按照學生的興趣分組，如機械組、電控組、編程組，分別制定系列教程，如初級課程—進階課程—比賽實戰，尋找大學物理實驗與機械、工業、自動化等理工專業的交叉融合點，以競賽項目驅動的方式促進小組成員之間進行競爭學習和協作學習，并讓學生從參與校內競賽開始，對競賽模式進行初步了解，掌握競賽技能。

課程培訓、技術訓練、競賽項目、課程設計、畢業設計，環環緊密結合，年級之間、專業之間薪火傳承，逐漸形成了一個較完整的創新課程培養體系（圖2）。

五、開放實驗室運行管理機制的制定

面對不同專業、不同年級、不同層次的學生，要想做好實驗室開放管理和有效的安全運行，則需要制定完善的實驗室管理體系。

以物理實驗中心的智能創新實驗室開放管理經驗為基礎，不斷完善體系，在查缺補漏的同時，制定了完善的實驗室開放管理規章制度，確立“導師制”和“老帶新”雙模式管理的培養模式。在細化指導教師工作職責的同時，更主要的是發揮學生的主觀能動性。將大三、大四的學生吸收進導師的創新團隊，負責制定團隊的培訓方案、部分培訓工作和任務完成情況的監督；大二學生在完成每周的實踐課程外，負責實驗室的安全管理；大一學生在接受培訓的同時需服從學長的分配，配合完成實驗室的衛生和儀器設備管理工作；同時，全體師生皆肩負有對智能創新實驗室進行宣傳的義務，隨時引進高技術、高能力人才。

六、結束語

物理實驗中心充分融合教學師資團隊、教學科研平臺，專業特色實施創新創業教育，有計劃、有組織地開展不同類型、不同層次的創新實踐活動，為學生提高專業實踐能力、開闊思維、展示個性和豐富人生閱歷提供了有效的途徑，項目的實施在實驗教學水平、教師能力提升、學生綜合素質提高方面取得了顯著成效，全面發揮了實驗室的育人功能，實現了實驗室培養高質量人才的目標。

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編輯∕李夢迪