“德—知—賽”引領的機械學科“三融合”培養模式

尹存宏，張大斌，郭蕊

（貴州大學 機械工程學院，貴州貴陽 550025）

根據新工科、課程思政、“四新四化”及新時代機械工程教學體系和課程體系建設的要求[1-3]，結合新時代社會經濟的發展，機械工程問題的綜合性、復雜性越來越高，且機械工程專業與實踐應用高度關聯，機械工程實踐教學傳統理念亟須突破[4]。通過學科競賽引領創新創業教育高質量發展是實踐教學培養機械工程高質量人才的重要渠道[5]。

各高校針對學科競賽在人才培養中的作用和機理、學科競賽組織管理體系等展開了研究[6-9]。近年來，各高校積極參與、組織承辦各類大學生學科競賽，秉承“以賽促學、以賽促研、以賽促教、以賽促建”的理念，形成長效競賽育人機制，激發了學生創新創業的熱情，培養其創新能力和科學家精神，有力推進了創新創業教育的高質量發展[10-12]。學科競賽導向下的教學已在諸如計算機、工程管理、農業機械專業等的實踐中取得良好效果[13-16]。實踐證明：學科競賽能夠提高學生的科研實踐能力，促進教師在指導學生過程中不斷改進教學方法[17-18]。但學科競賽在機械工程實踐教學環節的應用還存在一些問題，本文針對存在的問題進行梳理分析，并探索解決路徑。

1 學科競賽導向下機械工程實踐教學實施現狀

1.1 學科競賽隊伍建設斷層

對于學科競賽，大一、大二學生參與度不高，大三、大四才開始打基礎，導致教學成效低、學生成就感不足；學生對競賽知識體系掌握不全，一個班級只有少數拔尖人才參與競賽；教師往往并不是競賽指導教師，難以在課堂上激發學生參與學科競賽的興趣，使得學生對學科競賽的參與度不高，隊伍容易出現斷層現象。此外，思政元素在學科競賽驅動下的教學中融入不充分，尋找思政教育與學科競賽驅動的教學結合點迫在眉睫。

1.2 學科競賽和實踐教學銜接度不高

學科競賽的實踐指導和課堂的實踐教學是分離的，現有的諸如機械原理課程設計、機械設計課程設計等傳統的實踐教學知識體系未能緊隨學科發展前沿，滯后于形式多樣、新穎性和創造性強的各類學科競賽。學生難以將課堂所學的知識應用到競賽復雜問題的解決中，學科競賽和實踐教學的銜接度不高。

1.3 賽教融合性不足

賽教資源相融合、賽教過程相融合、賽教評價相融合、賽教能力相融合的“以賽促教、以賽促學、賽教融合”模式，在機械工程實踐教學環節中的運用缺乏系統性，教師和學生的協同融合性不足。

2 以“德—知—賽”為導向改革機械工程實踐教學

2.1 以學生為中心的分層次、全覆蓋競賽課堂建設

教師在教學過程中始終以學生需求、學生學習過程、學生學習效果為中心，構建以學生團隊為中心、以課程為載體、以教師為引導的教學理念。為保障負責實踐理論教學和學科競賽指導培訓的為同一批教師，學校應創建“雙師型”教師隊伍。通過小組賽、課堂賽、課外賽、校賽、省賽、國賽，教師將競賽項目從簡單結構設計到復雜功能實現，分層次分解任務后交由知識掌握程度不同的學生團隊，實現全員參與。

2.2 “德—知—賽”引領的實踐教學體系構建

一是“德”，教師堅持德育為先、融入科技思政，倡導團隊協作精神和傳幫帶精神，在學科競賽培育環節中加入思政元素，讓實踐教學具有德育功效；二是“知”，教師以知識傳授和“雙創”意識培養為牽引，以學科競賽項目和資源為驅動，開展“課堂+競賽”的研究型教學模式，將學科競賽項目案例和作品分層次融入理論教學并建立知識案例庫，打造出學科競賽驅動的教學資源共享包；三是“賽”，教師構建“以賽促學、以賽促研、以賽促教和以賽促建”的教學新模式。

2.3 實踐教學評價體系與賽教融合育人新模式探索

教師開發能夠有效支撐學生參與競賽項目的多元化評價體系，在實踐教學環節中融入競賽資源、過程和考核方式，形成全新的學習流程，支撐學生創新能力的培養。教師強化“實踐育人”，依靠學科競賽激發學生學習動力，從思想引領、動力提升、課堂教學、實踐教學和賽教融合等方面促進學生全方位發展。

3 “德—知—賽”引領的機械工程實踐教學環節人才培養的應用實踐

中國高校智能機器人創意大賽是面向全國普通高校大學生開展的重要科技活動。教師以智能機器人大賽為引導，通過輪式自主格斗機器人的設計和制造過程，推進“德—知—賽”創新機械工程實踐教學環節人才培養的實施。

3.1 “兩隊一心”強課堂，科技思政促發展

“兩隊”是指教師團隊和學生團隊，“一心”是以學生為中心。學校應組建一支具有多學科知識儲備和創新能力的“雙師型”教師隊伍，組建開發輪式自主格斗機器人的學生研究團隊。課堂上，教師將與輪式自主格斗機器人有關的教學內容從簡單結構設計到復雜功能實現分層次分解任務后，交由知識掌握程度不同的學生團隊，充分發揮學生自主性，引導學生組建研究小組，讓個人、小組和班級之間形成競賽氛圍，實現全員參與競賽。課堂外，教師建設傳幫帶式學生競賽隊伍，融入科技思政，讓學生在潛移默化中堅定理想信念，激發學習興趣。依托馭想俱樂部和技術眾籌基地兩個創新實訓平臺，逐步形成傳幫帶式學生梯隊。第一梯隊主要由有參賽經驗的大三、大四學生組成，第二梯隊從機械設計、機械原理和機械制圖專業基礎知識扎實的大二學生中選拔，第三梯隊選擇自學習能力強的大一學生。學生在團隊中倡導協作精神、工匠精神和傳幫帶的奉獻精神，發揮梯度組合優勢，實現競賽隊伍的可持續發展，如圖1 所示：

圖1 競賽隊伍可持續發展模式

3.2 競賽導向創特色，分層融合提質量

開展“課堂+競賽”的研究型教學模式，教師在實踐環節授課，利用競賽任務具有挑戰性和對抗性的特點激發學生的學習興趣，將智能機器人競賽從賽事時間節點、競賽組織形式、競賽內容、競賽獎勵等方面進行介紹，讓學生了解智能機器人創意大賽，積極引導學生參加比賽。在理論教學課堂，教師融入輪式自主格斗機器人設計和制造過程，剖析作品，分層次構建教學案例數據庫，如圖2 所示。教師將結構設計部分融入機械原理和機械設計課程設計，將傳動和控制部分融入電工實習和液壓傳動課程設計，將加工部分融入金工實習和生產實習環節，以此為資源包進行分層次、有針對性的案例化教學。通過“課堂+競賽”的研究型教學模式，教師將競賽分層次完成，使學生不僅掌握了每一門課程的知識，還能通過實踐提高應用能力。

圖2 以輪式自主格斗機器人為例構建教學案例數據庫

3.3 “三融多元”創新人才培養模式和評價體系

在培養方案中，設計一種學科競賽全覆蓋的“1+1”模式，即指導教師根據競賽內容開設1 學分針對性實踐課程，學生在校期間獲得校級以上競賽獎項可獲得1 學分。在“1+1”學分導向的培養過程中，以教學內容+競賽內容完成賽教融合，以學生創新能力+教師教學能力完成能力融合，以競賽項目經典優秀作品+馭想俱樂部等創新實踐基地完成資源融合，即“三融合”培養模式，如圖3 所示：

圖3 “三融合”培養新模式

教師開發能夠有效支撐學生參與競賽項目的多元化評價體系，包括項目方案設計環節的考核、項目執行以及報告撰寫和答辯。針對不同層次學生的學習情況、參賽過程和結果，教師分別劃定考核標準：學科基礎題目占40%，學生設計作品占30%，學生報告答辯環節占20%，指導教師根據創新過程進行評分，占10%。通過機械結構設計、制圖、加工等基礎學習，到完成復雜的參賽作品，教師對學生學習過程中的學習態度、邏輯思考、解決問題、歸納總結、語言表述以及團隊協作等能力進行綜合考核，全過程評價學生綜合能力。

4 結語

“德—知—賽”引領的機械工程學科“三融合”實踐能力培養模式，先從課堂建設、團隊組建、分層次競賽著手，激發學生興趣、提高學生參與度、擴大學生參與面；再以輪式自主格斗機器人設計制造過程為載體，優化課程層次體系、改進教學方法、建立科學的實踐教學體系，實現競賽知識的分層融合，提供教學資源包；最后以競賽過程和創新作品為依托，以“三融多元”為思路，創新人才培養模式和評價體系。在以“德”為本、“知”為源、“賽”為魂的機械工程實踐教學環節人才培養新模式引領下，貴州大學機械工程學院學生榮獲第五屆中國高校智能機器人創意大賽全國二等獎，實現了學生創造性能力、系統思維能力、協作能力等綜合能力的培養，達到機械工程專業人才培養的預期目標。