教育數字化轉型背景下新工科實驗競賽實施路徑

陳浪城， 楊月榕， 林烈青， 于 敏， 方巖雄

（廣東工業大學a.網絡信息與現代教育技術中心；b.法學院，廣州 510520；c.實驗室與設備管理處，廣州 510006）

0 引言

黨的二十大報告對“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”作出了重大部署，習近平總書記也多次強調要將教育數字化轉型作為國家發展的戰略制高點，以教育數字化轉型推動教育高質量發展，以教育數字化轉型引領中國式教育現代化［1-3］。袁振國教授指出教育數字化是通過人、依靠人、為了人，以是否促進了人的發展為衡量標準，當前教育數字化轉型的重點任務之一便是創新教育場景［4］，即教育數字化轉型是依托人工智能、大數據、云計算、區塊鏈等數字技術，深入分析挖掘教育教學大數據，實現教育教學的主體多元化、方式科學化、流程可視化、決策精準化，促進我國教育高質量發展。

新工科建設在全國高校如火如荼進行，其核心理念，就是按未來“新業態”要求重構現在的工科課程體系，讓課程體系回歸工程范式的本源，突出現代工程專業實踐環節［5-6］。新工科建設探索了多學科交叉融合的工程教育人才培養體系，開拓了工程教育改革的新路徑，必將對我國高等教育產生深遠影響。新工科建設推動高校學科布局、專業設置、課程建設、實驗室建設與管理產生重大改革，對學生的工程素養以及跨學科綜合能力要求不斷提升，不僅要求學生具有良好的專業技能，還要求學生具有人文素養、工程素養以及設計復雜工藝、解決復雜工程的能力。

1 新工科實驗競賽產生背景及發展困境

2023年3月，中國高等教育學會高校競賽評估與管理體系研究工作組發布全國普通高校大學生競賽排行榜，對近5年來我國各高校在國家級競賽項目上的獲獎情況進行了統計，這表明高校學科競賽的舉辦模式、體系、實施效果已經引起國家層面的高度重視，并產生了深遠影響。大學生學科競賽作為創新型人才培養的一條有效途徑，有常規理論及實驗教學不可及的創新教育功能，對培養學生創新思維、實踐能力、綜合素質具有不可替代的作用。因此，大力開展學科競賽，健全學科競賽制度，完善學科競賽體系，對培養實踐型、創新型人才具有重要意義［7-8］。

1.1 產生背景

2004年我校進駐廣州大學城以來，學校招生規模每年擴至1 萬多人。大規模擴招后人才培養特別是實驗教學遇到前所未有的困境，尤為突出的：①教育同質化問題，同一專業培養往往實行單一模式，培養的學生千人一面；②創新實驗資源不足，僅靠校內資源難以滿足適應社會需求的多樣性人才培養；③實驗教學組織形式單一，實驗教學質量難于保證，學生實踐創新能力難于適應社會需求。為此，學校提出了以開展實驗競賽為抓手，提高學生實踐動手能力、促進實驗教學改革、完善人才培養機制的思路，由此實驗競賽應運而生。競賽從2006年（第一屆）開始，每年設置20 多個項目，涉及全校所有理工科專業（見表1），每年參賽人數超過5 000 人次，是全校學生實驗技能的一次大比武、大練兵。

表1 廣東工業大學新工科實驗競賽科目、項目

1.2 發展困境

數字化轉型背景下，實驗教學改革要與人才培養目標相適應，高校新工科實驗教學改革刻不容緩。新工科實驗競賽要適應實驗教學改革的需求，競賽的科學設置可以作為實驗教學改革的突破口。

（1）競賽的目標和定位還需進一步理順。目前高校學科競賽種類繁多，僅以“互聯網+”“挑戰杯”為引領的上榜的國賽就有84 項，各行業、各部門也有不同的針對學生的競賽項目，新工科實驗競賽項目如何突出自身特色，打造品牌，形成長效保障機制，是競賽面臨的首要問題。新工科實驗競賽的目標是培養學生的實踐創新能力，考核的是“綜合技能”訓練。核心應包括兩個方面：一是競賽內容體現實驗的“綜合性、設計性”，競賽內容涉及不同學科知識點；二是突出現場“技能”競技，競賽現場加工環節必不可少。這兩者是實驗競賽區別于其他學科競賽的顯著特征，缺一不可。

新工科實驗競賽的定位與實驗教學密切相關，由于歷史原因，實驗教學長期以來處于從屬地位，實驗課時比重小，隸屬于理論課。實驗教學存在設計路徑不清晰、體系薄弱、歸口管理糾纏不清等問題，導致學生動手能力差、跨學科文化交流少、綜合實踐能力弱，嚴重制約了學生創新能力的提升，這與新時代國家對復合型創新型人才培養的期望嚴重不符。目前，高校教務部門設置實踐教學科，其主要職責是負責課程設計、畢業設計、實習以及各類大學生創新創業項目，即各專業培養方案（教學計劃）的后半部分和“實踐環節”，而實驗教學貫穿于學生學習生涯的全過程，屬于“課內教學”的一部分，不能等同于“實踐教學”。實驗教學因為受實驗環境、實驗條件的制約和影響，其實驗開出率、開出質量參差不齊。筆者認為，如果將人才培養比喻成一棵大樹的成長，實驗教學就是“樹根”，是基礎，只有“樹根”營養充分，才能長成參天大樹。因此，在數字化轉型背景下，厘清新工科實驗競賽的目標，重新定位新工科實驗競賽的作用和地位，先從實驗教學改革入手，提高實驗教學的地位和作用是當務之急。

（2）競賽的資源和要素還需進一步整合。教育數字化轉型背景下，重構全新教育生態，教育生態系統的主體要素包括教育管理部門、科研機構、學校、企業、教師及學生等，要實現資源和要素的整合和充分融合。由于實驗教學在時間上、場地上、手段上受到客觀條件的限制，要達到各專業的培養目標，還需與實踐性教學環節緊密結合。因此要處理好“實驗教學”與“實踐教學”的關系，“實驗環節”和“實踐環節”兩手都要抓，兩手都要硬，兩者更要有機統一、有效銜接。在競賽的資源配置和要素設計上，要充分考慮競賽項目“源于實驗而高于實驗”，考慮與校內外資源平臺的充分對接。

競賽預期成果是將競賽項目固化，將競賽內容轉化成所有學生都能受益和訓練的教學實驗項目。因此，競賽是一項復雜的系統工程，需要設計一套科學的運行機制，最終將競賽成果落地生根，為人才培養服務。實驗競賽由實驗室管理部門負責，是基于提高實驗室利用率和實驗室開放共享出發；競賽能檢驗實驗教學質量和水平，對實驗教學改革具有積極推動作用，并為多年實踐所證明［9-10］。但遺憾的是每年競賽完缺少科學總結和凝練，對競賽中反映的實驗教學問題沒有提出科學的解決方案，也沒有將優秀的競賽項目轉化成實驗教學大綱內容。因此，如何建立實驗競賽與實驗教學之間的聯動和反哺機制，實現彼此資源要素之間的有效共享，是急需解決的問題。

（3）競賽的內容和模式還需進一步改革。教育數字化轉型背景下，學生學習的時間和空間無限擴展，泛在學習、終身學習、社區學習等學習理念逐漸普及，在線學習、混合式教學、虛擬仿真實驗等學習方式和手段的開展以及MOOC、SPOC 等教學平臺的不斷應用，徹底改變學生的學習習慣和教師的授課方式，必將帶來實驗教學模式的系統性變革。當前，實驗教學從以“教師為中心”向以“學生為中心”轉變，新工科實驗競賽同樣要樹立以“教師為主導、學生為主體”的理念。從競賽內容、模式和組織效果來看，與新工科建設要求還有差距。首先，競賽內容、方式、標準單一，競賽項目大部分來源于實驗教學大綱，多為驗證性的普通實驗項目，各競賽子項目之間缺少必要的聯系，學科間知識點交叉融合少。其次，競賽模式相對固定，以現場加工、即時競賽為主，沒有設置賽前設計加工環節，沒有答辯展示環節，沒有實行線上線下相結合的競賽模式。再次，各組織單位對競賽的認識和重視程度的差異，導致競賽項目設計質量參差不齊、競賽效果存在差異，進而影響競賽質量。有些學院沒有系統考慮內部資源的整合以及競賽前后對接、優化提升的問題；有些項目設計過于死板，內容一成不變或更新緩慢，一套競賽方案使用多年；有些項目的組織單位過于被動，應付了事。

為了使新工科實驗競賽能夠更好跟其他學科競賽進行無縫對接，要求項目內容設計具有前瞻性和動態性，競賽模式具有靈活性和多樣性。除了考核現場加工技能，還需考核學生的設計能力（設計圖紙）、文字處理能力（設計報告）、表達能力（現場答辯），單一工種的訓練顯然不能達到新工科建設要求。同時，競賽內容也要與時俱進，要與物聯網、虛擬現實、大數據、人工智能、區塊鏈等學科前沿技術相結合，緊密對接產業和市場需求。因此，競賽內容和模式急需改進和優化。

2 新工科實驗競賽路徑設計

2.1 健全競賽設計機制

CDIO是2001年由美國麻省理工學院聯合瑞典的查爾姆斯技術大學、林克平大學以及皇家技術學院等高校，共同開發的一種全新工程教育理念和實施體系，強調以完成競賽項目的形式通過“構思（Conceive）—設計（Design）—實施（Implement）—運作（Operate）”這一周期性過程來培養大學生卓越工程能力和綜合素質。從2011年起，廣東工業大學基于CDIO 理念設計競賽項目，改革競賽模式，優化競賽內容。結合教育數字化轉型要求，競賽方式采用分散訓練（加工）與集中展示（答辯）相結合、虛與實相結合的形式進行，項目設置注重競賽內容之間的關聯，將知識點單一的競賽項目整合優化成綜合能力訓練項目，體現“綜合技能”和“學科交叉”。堅持項目驅動，以產品設計為對象，加強項目生命周期管理，強化賽前申報評估、賽中質量監控、賽后總結評優。競賽目的、規則、方案標準等內容都集中體現CDIO理念，如圖1 所示。

（1）堅持目標導向。競賽主題為“設計、制作一種產品”，在設計、制作加工中需用到不同學科知識。組委會提前半年在競賽網站公布競賽方案，包括競賽主題、命題要求、競賽方式、評分的標準和規則等，學生有充足的時間組隊和參與產品設計、加工，體現團隊思維、合作思維和新工科思維。例如改革前“A 機械加工科目”包含3 個競賽小項目：A1 車工、A2 數控、A3鉗工，每個競賽項目之間沒有必要的聯系，屬于單一工種的技能訓練。項目整合優化后成為設計、制作一種產品（如慣性避障小車），在產品加工制作中需要用到包括數控、車床、鉗工等綜合的機械加工技術，涉及機械加工設計、3D 打印以及電子工藝焊接等多種學科知識。

（2）強化產品設計。根據競賽目標和主題在實驗室完成產品的設計和制作，包括工藝、流程、圖紙設計，突出設計能力。競賽考核的不單是技能訓練，更多的是綜合設計能力，要求學生進行前期市場調研，進行成本核算，提前預習，賽前線上提交預習和設計報告，強化學生的工程素養和自主學習能力。例如，廣東省工科大學生綜合實驗技能競賽“智能機器人的設計和制作”項目的設計、加工制作環節均在賽前分散在各校完成。這種競賽方式更能滿足學生創新實驗的要求，鼓勵學生多進實驗室，利用實驗室資源進行創新，增強學生參與競賽的積極性和自主性，有效推廣了實驗室文化，探索了全天候實驗室開放運行機制以及學生實驗室自主學習機制。

（3）突出現場制作。競賽設計了現場加工和組裝環節，要求學生現場加工、制作、組裝和調試，甚至將不同的競賽項目關聯和集成，并提交實驗記錄和報告。例如廣東省工科大學生綜合實驗技能競賽的機器人投籃賽分兩個賽項：“機械制圖及3D設計與制作”及“機器人投籃場地賽”，兩個賽項既相互獨立，又相互關聯。第1 輪比賽兩個賽項相互獨立，分別進行，進入第2 輪比賽時需要將兩個賽項進行集成，各參賽隊將第一輪賽項制作的零件替換原機器人上的對應零部件，進行第二輪的現場競賽。現場競賽考核學生現場加工能力、實驗操作習慣、團隊合作精神、協同作戰的能力以及心理素質。

（4）完善作品展示。現場制作、組裝、集成完成后，再對作品進行調試、模擬、控制和集中進行包裝和輸出，進行最后的答辯展示，PPT 匯報產品的設計思路、工藝流程、成本核算、創新思維。考核的是現場展示的能力、口頭表達能力、隨機應變能力、團隊合作能力。

2.2 健全競賽育人機制

在教育數字化轉型背景下組織和舉辦實驗競賽，要樹立數字化思維，以培養學生數字素養和能力為抓手，始終堅持以“實踐育人”為導向，堅持賽前、賽中、賽后的全過程育人思維，在同質化競賽中獨樹一幟，突出競賽特色和優勢。

（1）強調目標契合。高校的首要任務和中心工作是育人，所有的工作開展都要圍繞人才培養。根據學生培養目標，按照理論教學與實驗教學整體設計，系統地構筑獨立的實驗教學內容體系，從傳授知識向培養知識加工能力、獨立分析問題和解決問題的能力、動手能力和創新能力轉變。因此要將競賽目標與人才培養目標高度契合，將競賽的最終落腳點放在實踐育人上面。

（2）堅持三全育人。要堅持全員全過程全方位育人，充分利用數字化手段和現代教育技術，在競賽組織、方案制定頂層設計中體現“全局育人”觀，即競賽的各參與方：教育部門、企業、學校、教師、學生都要圍繞育人主題，培育競賽的育人生態。學生通過參與競賽實踐活動，在“創新意識”“實踐意識”“學習意識”“團隊意識”“安全意識”“網絡意識”等方面都有所提升，這是實踐育人、文化育人、網絡育人的力量，是理論教學、課堂教學不能及的育人功能［11-12］。

（3）融入育人體系。競賽與學校育人體系融為一體，成為學校的育人戰略工程和教學質量提升工程的一部分，讓競賽的組織部門有學校政策的持續支持，讓競賽的組織者和參與者更有成就感、獲得感。實驗競賽項目作為“實踐育人”模塊納入學校“大德育工程”項目，競賽的效果納入“大德育工程”項目考核。競賽體系與人才培養體系對接，在人才培養方案制定中，將競賽內容納入實踐環節。對參與競賽的學生進行實踐學分認定，競賽的項目納入實驗教學資源體系。

（4）打破育人邊界。打破傳統實驗教學的邊界，如專業內外界限、課內外界限，學期與假期界限，學校與社會界限。數字化轉型突破競賽的時間和空間限制，打破了學習、平臺的邊界，建設校外協同育人平臺，探索校企合作實踐育人路徑。學校主動對接企業，將合作企業作為校外實踐實訓教學基地。合作企業全程參與人才培養，包括協助學校制定教學計劃、設置課程體系等，使學生能早日走出“象牙塔”，與社會充分接軌。

2.3 健全競賽保障機制

教育數字化轉型背景下，教師和學生的角色發生重大改變，教師從授課者變成學生學習的指導者，學生從被動接受知識者變成自主學習和探究創新者。教師作為實驗教學改革的主導者，組織競賽費時費力，教學工作量難于計算，體現不了勞動價值［13-14］。而學生是實驗教學改革的實踐者，要引導學生積極參與實驗教學改革，創造良好的實驗教學環境。

（1）堅持學生主體原則。要堅持教師為主導、學生為主體的實驗教學原則，一方面，實驗教學活動是教師不斷進行創新性教學、學生不斷進行創新性學習的過程，實驗教學目的和效果能否實現，取決于教師的主導性、創新性和在實驗教學活動中發揮的水平；另一方面，學生要取得良好的學習效果，必須充分發揮自己的主動性，進行自主性、創造性的學習，具體表現為學生學習的主動性、獨立性、自律性、創造性。教育數字化轉型背景下，充分發揮學習平臺的開放性、學習空間的自由性、資源獲取的便利性，充分發揮教師作為指導者、引導者的作用，調動教師參與競賽和實驗教學改革的積極性，充分保障學生自主學習的良好環境。

（2）鞏固實驗競賽成果。競賽涉及多學科知識點，大部分的競賽項目都是綜合性或設計性實驗項目，是經過實踐檢驗的最優質實驗教學資源。需重構課程體系，將成熟的競賽項目轉化成課內教學內容，固化成實驗教學項目，并根據競賽內容動態調整，反哺實驗教學。例如，“污水凈化處理”項目和“牙膏中的氟化物測定”項目與生活息息相關，學生參與度高，經過幾年實踐已經比較成熟可行，完全可將這兩個項目內容列入實驗教學大綱，拓寬競賽的受益面。

（3）強化競賽組織保障。學校成立“實驗綜合技能競賽組織委員會”，落實各部門職責分工，增加組織保障。競賽管理實行項目組負責制，設立競賽項目組，具體負責各個項目的命題、競賽組織、成績評定、異議處理等工作，并聘請專家監督、評審和仲裁，保證競賽的公開公平公正。充分利用數字化手段，開發競賽專題網站，在競賽報名、宣傳、培訓、競賽測評等環節充分應用。組建學生志愿者隊伍，負責宣傳、報名組織和協助競賽組織等工作。同時，形成多部門協同作戰機制，實驗室與設備管理處、教務處、團委、宣傳部、保衛處、網絡中心、創新創業學院、實驗教學部及各學院通力合作。

（4）加大競賽激勵措施。競賽激勵措施包括學生競賽學分認定、設立指導教師獎勵、教學工作量認定等，學校下撥競賽保障經費，每年下撥30 萬專項經費支持20 多項的校級實驗競賽，設置學生團隊獎、優秀指導教師獎、優秀組織獎和優秀競賽項目獎等。同時制定《廣東工業大學教學獎勵辦法》《廣東工業大學學生創新創業實踐保障和激勵辦法》《廣東工業大學大學生創新創業競賽級別分類辦法》等相關規章制度，激勵師生參與各類大學生創新創業項目和學科競賽，鼓勵教師從事實驗教學改革，對積極參與實驗教學項目建設的老師給予工作量認定和獎勵。

3 新工科實驗競賽體系構建

教育數字化轉型背景下，要以更高的視角、全局的視野審視探討新工科實驗競賽體系構建，下面分別從平臺培育、資源整合、學科交融和實踐育人四個維度進行闡述，以推動新工科實驗教學改革與人才培養模式轉變，如圖2 所示。

3.1 以平臺培育為基礎，打造競賽項目培育生態鏈

按照“以賽促教、以賽促學、以賽促創、以賽促業”的指導思想，以競賽的方法檢驗實驗教學質量及實踐創新成果，促進綜合實踐能力提升。

（1）固化競賽形式。學校將每年5月定為“實驗競賽月”，舉辦校級學生實驗競賽，同時邀請廣州大學城周邊及省內高校學生參加。競賽以項目組的形式由各學院承辦，充分調動各學院、各項目組的積極性，減少校級主管部門的辦賽壓力，主管部門集中精力進行競賽頂層設計。每年的10 ～11月舉辦廣東省工科大學生實驗綜合技能競賽，由教育廳統一發文舉辦。學校負責方案設計，提供競賽資源、組織保障競賽。將競賽層次、形式固化后，能形成良好的競賽氛圍和經驗傳承，有利于組織工作的開展。

（2）設計競賽類型。按照不同學科、專業和年級分層次設計各種競賽類型，增加競賽的選擇性和自主性，為學生提供個性化和差異化的競賽項目。根據實驗類型分成基礎實驗競賽、專業基礎實驗競賽和專業實驗競賽；根據實驗內容分成單一技能訓練型和綜合設計實驗型；根據實驗形式分成現場競技型和設計展示型。項目的選拔由學校公開征集，各學院申報，再由專家論證，獲得批準的競賽項目由學校發文確定。

（3）構建分級平臺。構建“院級-校級-校際-省級”層次化競賽平臺，將院級學生科技活動項目納入競賽培育項目，培育成校級競賽項目（前孵）。在校賽基礎上，將深受學生歡迎的項目培育成校際競賽項目（初孵）。最后，將受益面廣，參賽學校眾多的競賽項目，繼續優化和提升，培育成廣東省工科大學生綜合實驗技能競賽項目（深孵），打造項目培育生態鏈。例如J工程制圖及計算機繪圖科目，分成機械類（J1）和建筑類（J2）兩個競賽項目，項目來源于機電工程學院和土木交通工程學院團委學術科技節活動項目，分散在機電和土木兩個學院（兩個方向），項目組將兩個項目優化、整合，由兩個學院共同承辦，初賽由兩個學院團委負責，選拔優秀的隊伍參與校級競賽，院級和校級競賽有效銜接。經過多年的培育，校賽項目中90%以上的項目都有外校學生參與，并有多個競賽項目具備省賽水平，為每年的廣東省工科大學生綜合實驗技能競賽輸送了豐富的競賽資源。

3.2 以資源整合為抓手，建設校內外實踐教學平臺

教育數字化轉型背景下平臺更加開放，資源獲取更加便利，建設校內外一體化的實踐教學平臺，要積極利用5G+、物聯網、大數據、人工智能、區塊鏈等前沿技術，有效利用校內外實驗教學資源為競賽服務，開展校內外協同育人。

（1）整合校內實驗資源。對校內實驗資源進行重新配置和全面優化，以開放共享、提高效率為原則，改變以往按照專業、課程單一設置實驗室的格局，形成公共基礎實驗中心、專業基礎實驗中心和專業實驗中心“三個層面一體化”的實驗室管理體系，以及全天候實驗室開放運行機制。

（2）挖掘校外優質資源。多渠道深度挖掘、有效組織政府、企業、市場、校友等各種優質資源，運用校校合作、校企合作、校院合作等多種方式，本著“育人優先、產學融合、多贏共享”的原則，與校外企業充分對接。學校產學研合作覆蓋全省21 個地市，已與全省16 個高新區和近2／3 的專業鎮開展合作，與全省20多個地區建立了戰略合作關系，服務企業超過5 000家。校外優質資源為實驗競賽及實驗教學的開展注入了市場活力，與產業深度融合使得競賽內容更加“接地氣”。

（3）構建多維教學平臺。利用數字化技術，建設校內實踐教學平臺，建設智慧學習空間，大力開展虛擬仿真實驗項目建設和在線教學平臺建設。構建“校外實習基地-校企聯合實驗室-協同創新平臺”多維校外實踐教學平臺體系，支撐各專業的實踐教學，為競賽共享了優質校外平臺，也為人才培養與社會需求的接軌打開了窗口。

（4）拓寬協同育人空間。學校先后與佛山、東莞、河源、惠州、肇慶等政府合作共建了六大協同創新平臺，拓寬競賽平臺和協同育人空間，平臺堅持“三延伸”建設原則，即向上延伸到集聚國際高端學術資源與高層次人才；向下延伸到瞄準廣東產業轉型的重大需求，聯合企業攻關；向內延伸到整合多學科創新資源，并注重將社會責任、企業文化要素融入育人全過程。

3.3 以學科融合為手段，培育跨學科多元實驗室文化

多學科交叉融合是新工科建設的一個顯著特征，是指由兩門及以上的學科通過相互滲透并融合而形成的一種新的綜合學科體系［15］，利用信息化技術堅持融合創新、系統推進，多學科交叉融合顯得更加便利。競賽以多學科交叉融合為手段，培養學生跨學科文化交流的能力，培育跨學科多元實驗室文化。跨學科多元實驗室文化主要包括多學科實驗內容、組隊方式、師資隊伍、儀器設備及學科文化交流。

（1）競賽內容跨學科。競賽考核知識點涵蓋跨學科知識，注重通識、藝術與理工科、人文社科交叉融合，實驗類型由驗證性、普通型實驗向綜合性、設計型、探索型實驗轉變。例如競賽項目“物料分揀機器人的設計與制作”內容涉及機械加工、電工電子、自動控制、計算機、信號檢測、工業設計等多學科交叉知識點。

（2）組隊方式跨學科。鼓勵團隊成員來自不同學科，鼓勵跨學院、跨專業組隊。跨學科、專業的組隊模式更靈活，團隊成員具有不同的專業背景和思維方式，各有所長，競賽的時候各自負責熟悉的領域，分工明確。例如“慣性避障小車的設計與制作”項目團隊由3人組成，一位同學負責電子設計；一位同學負責機械加工；一位同學負責3D打印。

（3）師資隊伍跨學科。跟參賽團隊的組隊模式相對應，鼓勵跨學科、專業的教師對團隊進行指導。跨學科的競賽項目，通常都有2 個或以上不同學科背景的指導老師，學生接受來自不同學科老師的熏陶，指導會更有針對性，指導得更豐富和全面。

（4）儀器設備跨學科。參與競賽的學生，要分別到不同學科的實驗室和實驗環境進行訓練，使用不同學科的儀器設備，接觸不同學科的實驗資源。實驗環境和條件的改變將訓練學生的適應能力，訓練學生的跨學科意識和思維，更能激發學生的創造力。

（5）文化交流跨學科。競賽過程需要跨學科的文化交流，不同學科背景的成員在一起訓練和交流，必然產生思想文化上的交叉碰撞，無論是在競賽的設計階段還是在加工、組裝、測試階段，都需要團隊各學科成員的充分溝通和交流。

3.4 以實踐育人為目標，培養學生創新創業能力

“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力”。創新的關鍵在人才，實驗教學在創新型人才的培養中起到關鍵作用。學校將新工科實驗競賽納入人才培養體系，使創新創業教育貫穿到整個實驗教學過程中去，培養學生的創新創業能力、綜合技能、解決實際問題（復雜工程）的能力、工匠精神、工程倫理、團隊合作精神、數字素養等，這正是新工科建設對人才培養的要求。

（1）提升科研能力。競賽以解決實際問題為導向，通過競賽可以將學生的科研能力與實際問題有效結合，通過參賽作品展示自己的科研能力，通過競賽展示科研的層次和水平，激發學生創新創業的興趣，而興趣是研究創新創業的基礎。

（2）強調團隊合作。競賽規定了參賽方式必須是以團隊方式參賽，不能以個人名義報名參賽，目的是培養學生的團隊合作精神。在現場加工、裝配、調試、答辯展示環節中，每個成員既有明確的分工，又需要通力合作，不同學科背景的人合力完成一件作品，需要打破專業、學科壁壘，進行有效的溝通，這需要良好的團隊合作精神和溝通能力。

（3）培養實驗習慣。競賽要求參賽學生提前提交“預習和設計報告”和詳細的實驗記錄，參賽作品在本校完成，需要長時間的進入實驗室進行設計、加工，要求學生具備良好的實驗操作規范和科學嚴謹的工程素養。同時，虛擬實驗、仿真技術的推廣，線上線下學習共存、共生、共促進，旨在培養學生良好實驗習慣和學習興趣。

（4）強化安全意識。學生頻繁進入不同學科實驗室進行操作和訓練，感受不同學科實驗室安全氛圍，接受不同學科實驗室安全教育，能培養學生跨學科的工程視野和良好的實驗室安全意識及習慣。同時，學生進行網絡在線學習，還要具備良好的網絡安全意識和數字素養。

（5）提升自我管理。團隊成員要完成競賽作品需要進行大量的文件查閱、分析處理，長時間進行線上線下自主學習，充分利用信息技術提供的個性化、精準的學習輔導和數據，要求學生要有良好的學習習慣和自我管理能力，為學生終身學習、個性化學習打下堅實的基礎，培養終身學習的習慣。

4 結語

當前的教育方式已經從應試教育向素質教育轉變，專業設置從過細、過窄向寬口徑、厚基礎的跨學科、大類培養轉變，人才培養觀念從單一專業型向復合型、創新型轉變。新工科實驗競賽作為新工科實驗教學改革的突破口，將為教育數字化轉型背景下新工科人才培養提供了一條可行的實施路徑。新工科實驗競賽體系構建是一項復雜的系統工程，要與時俱進，多頭并舉，重構競賽體系，最終為本科教學和人才培養服務。