學科競賽賦能大學工科專業課程教學

［摘 要］大學工科專業為國家發展培養了大量的人才。然而，受諸多因素的影響，部分大學工科教師、學生的實踐能力偏弱、工程素質偏低。文章以“中國大學生機械工程創新創意大賽：鑄造工藝設計賽”為例，分析了學科競賽的宗旨、競賽過程、評價指標等，結合參賽學生的切身體悟和指導教師的實踐經驗，介紹了學科競賽對提高大學生的團隊協作能力、解決實際工程技術能力、建立工程價值觀等方面的多重作用；同時剖析了學科競賽對提高指導教師的實際工程能力的賦能效果。學科競賽的指導經驗表明，有益的學科競賽能夠實現“校企融合”“以賽促學、以賽促教”目標，極大地吸引大學生參與工程實踐，同時有助于增強指導教師的工程意識和實踐能力，為解決大學工科理科化的問題提供參考。

［關鍵詞］學科競賽；工程能力；鑄造工藝設計賽；工科專業課堂教學；雙賦能

［中圖分類號］G642 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2025）01-0006-06

2023年9月，習近平總書記在黑龍江考察調研期間首次提到“新質生產力”。新質生產力是以創新為主導，擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑，具有高科技、高效能、高質量特征，符合新發展理念的先進生產力質態[1]。新質生產力的“三高”特征要求高校進一步更新育人理念和模式，培養更多高水平的人才。《中共中央關于進一步全面深化改革 推進中國式現代化的決定》提出，“教育、科技、人才是中國式現代化的基礎性、戰略性支撐。必須深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，統籌推進教育科技人才體制機制一體改革，健全新型舉國體制，提升國家創新體系整體效能”[2]。近年來，我國高等教育規模不斷擴大，在促進高水平人才培養和科技創新上取得了長足的進步，但是仍存在傳統教育理念“知識中心主義”“先理論后實踐”的弊端，對學生尤其是工科大學生的自主性與開創性培養不足，導致出現部分學生工程素養不足、工程價值觀失衡、工科理科化嚴重等問題[3]。在材料成型及控制工程專業（涵蓋鑄造、鍛壓、焊接、注塑、增材制造等熱加工方向）相關的專業課程教學中，上述問題尤為明顯，課程體系設置缺乏充足的實踐環節，導致部分學生內生動力不足。

針對工科專業的工科理科化癥結，各界嘗試了各種辦法試圖解決，譬如推進新工科建設[4]、學習德國工程教育的模式等[5]。新工科建設要求提升學生的工程實踐能力、創新能力、分析與解決工程問題的能力。通過動手實踐解決復雜工程問題的能力是多元化和復合化的，要靠大量實踐項目鍛煉才能逐步形成。但根據現有的課程體系，學生進行動手實踐的機會不多，且實踐環節后置。通過聯合社會力量和行業力量，引入學科競賽不失為一種增強大學生工程意識和實踐能力的方法。學科競賽能有效激發學生創新思維、培養學生創新能力、鍛煉學生工程實踐能力、提高學生團結協作和管理能力。

本文結合項目組多年指導“中國大學生機械工程創新創意大賽：鑄造工藝設計賽”（以下簡稱中國大學生鑄造工藝設計賽）的實踐感悟，將學科競賽對于教師和學生的雙賦能作用進行分析，力爭為廣大工科院校打破工科理科化的困境提供實踐參考。

一、大學工科專業課程教學痛點分析

大學工科理科化，是指工科教育復制或應用了理科教學的模式和內容，核心特征是重理論輕實踐、產研用能力較弱[6]。大學工科專業課程教學主要存在兩個問題：一是以理論教學代替實踐教學，套用理科的人才培養模式進行工科人才培養，忽視了工程人才培養應強化實踐教學的規律；二是在強調實踐重要性的同時，將實踐教育狹隘化，過于強調實踐的“獨立性”，在實踐與理論之間形成新的壁壘，非但沒有強化實踐教學，反而使實踐對理論教學的支撐逐漸弱化[7]。近年來，受到實踐教學安全壓力較大、專業課堂課時少、大學生考研考公導向等多重因素的影響，加之“理論課程教學為主、實踐教學為輔”的傳統工科課程教學方式的習慣使然，大學工科教學的理科化現象愈加嚴重。

當前部分大學存在一定的同質化現象，評價體系較為單一，導致部分工科院校不得不關注“大科研”成果、“高水平”論文等量化指標。部分工科院校引進教師的條件側重于科研成果，而不是教學能力和實踐能力。工科院校對教師的考核更重視科研項目和“高水平”論文等科研成果，使得部分教師更為關注科研項目，而忽略了實踐積累，工程應用教學能力不足。

如何引導工科院校教師將主要精力集中在教學和人才培養上，將科研與實際應用關聯，推動教研成果轉化以及產業技術的進步，培養更多的工科人才，是當前廣大教育工作者需要思考和探索的問題。

二、學科競賽賦能指導教師

（一）中國大學生鑄造工藝設計賽要求

中國大學生鑄造工藝設計賽旨在為材料成型相關專業在校大學生提供實踐平臺，鼓勵學生緊跟鑄造技術發展，學習鑄造專業知識，提高鑄造工藝設計能力和相關操作技能，提升工程實踐能力與創新能力。該賽事自2009年舉辦以來，歷經14屆，已累計有150余所高校的2.5萬余名大學生參賽。競賽憑借參與人數多，影響范圍廣，連續入選“全國普通高校學科競賽排行榜”。該賽事的競賽等級、賽制形式、賽事成效和社會影響得到了行業和各參賽高校的認可。華中科技大學參與該項賽事的人數年平均近百人，獲得一等獎（本文提到的獎項均指全國決賽獎項）的人次約為8人次/年，該競賽是最受歡迎的國家級大學生學科競賽之一。

表1是中國大學生鑄造工藝設計賽評分細則。可以看出，工藝設計和設計優化、對零件的理解與分析、鑄件成型后處理和缺陷預測等在整個設計評分細則中占比較大。整個賽事對競賽作品的完整性、合理性、嚴謹性有嚴格的要求，主要考核參賽選手對基礎知識的掌握程度、專業知識的運用能力、協同創新的綜合思維方式。

（二）中國大學生鑄造工藝設計賽賦能指導教師

對于作品的評價采用賽評分離的原則，即高校指導教師不參與作品的評價，評委不參與競賽的指導、不提供任何形式的幫助。對作品的評審采用盲審的方式，避免了主觀因素的干擾。

中國大學生鑄造工藝設計賽對于工科教師是一大考驗，也是破解工科理科化的一個有效方式，更是一個實踐賦能的契機。由于大賽的評委多是在國內一流企業多年從事鑄造工作的高級工程師甚至總工程師，且從出題、初賽、復賽、決賽全程無高校教師的參與，因此這種方式對于高校指導教師來說是一大考驗。

中國大學生鑄造工藝設計賽對指導教師的指導能力要求如圖 1所示。從圖中可以看出，競賽對指導教師有5大能力要求，其中第2、3、4項能力著重考查指導教師的工程能力，且要求較高，指導教師需不斷提升自身工程能力。部分高校邀請行業內資深工程師到校舉辦講座或系統培訓師生。這些舉措對教師的成長、實際工程能力的提高大有裨益，同時提高了教師指導學生競賽的水平。

圖 2是2023年和2024年中國大學生鑄造工藝設計賽的題目案例。圖2（a）是2023年一個大型鑄鋼件，牌號ZG15Cr2Mo1/SQ（zh.H.Q）。競賽組委會提供的是二維CAD零件圖，作為指導教師，要會讀圖、準確畫出三維圖，了解零件的成型特點和難點。譬如圖2（a）的零件屬于大型不銹鋼鑄件，且為耐壓件。保證順序凝固是其首要設計要點，要選擇開放式澆注系統，避免夾雜缺陷。圖2（b）的零件屬于中小型球鐵件，牌號QT400-18L。該牌號的球鐵件有良好的低溫韌性。根據零件大小、材質和模數，設計工藝時首先要保證平穩充填、快速澆注，并且盡量避免過快冷卻。這些知識點并非單純依靠書本就能掌握，須在生產實踐中才能領悟。因為這些知識點直接影響工藝設計是否合理、有效。如果指導教師缺乏這類工程能力，學生就更不可能了解，設計出來的工藝便只是紙上談兵。近幾年，通過指導大賽評委的點評和企業技術人員的指導，指導教師的實際工藝設計能力得到顯著提高，可見該賽事對于指導教師實際工程能力的提升具有顯著效果。

三、學科競賽賦能大學生

（一）提高自信心

據不完全統計，參賽學生里大二學生占比約30%，材料成型及控制工程專業大學生占比約80%，另有功能材料專業、電子封裝專業和機械工程專業等專業的大學生參與。他們基本上沒有學習過專業課程。大部分學生剛開始組隊時非常忐忑，認為自己缺乏專業知識基礎，難以應對該學科競賽。但經過培訓，大部分學生在3個月后能夠基本完成設計任務，在預定的時間內能夠通過校賽選拔。圖 3是2024年競賽指導步序圖，其指導方針為：以問題為導向自主學習；小問題借助互聯網交流群解決，大問題面對面研討，共性問題集中培訓攻克；每組學生必須確保每周至少一次和指導教師面對面匯報討論。通過這樣有針對性的高效學習，真正做到“教—學—做”合一，學習效果較為顯著。自賽事開展以來，獲得一等獎的隊伍共有15支，其中有4支隊伍是來自非材料成型及控制工程專業的學生，有5支隊伍由大二學生組成。據統計，這些獲得過二等獎以上的大學生，大多進入國內外一流高校進一步攻讀研究生。他們一致認為，中國大學生鑄造工藝設計賽帶給他們最大的收獲就是增強了自信心。一名獲得一等獎的女生自豪地說：“這個學科競賽對我影響很大，我以后面對學科競賽、創新創業之類的賽事，都有勇氣和自信邁出第一步，這是我最大的收獲。同時，競賽極大地加深了我對這個專業的理解和認識，拓寬了我的眼界，對我大三的專業課學習有很大的幫助，不管是學習還是復習都輕松不少，因為已經對知識框架有大體的了解。”

（二）增強團隊協作和有效溝通能力

根據中國大學生鑄造工藝設計賽組委會的要求，該競賽的參賽團隊每組人員不超過4人，指導教師不超2人。競賽細分項目繁雜，且工作量大、時間長，因此團隊成員如何有效分工協作非常重要。一旦小組內出現1～2名學生“打醬油”，就很難完成競賽任務。取得好成績的團隊基本具有以下特點：一是推選出的隊長責任心強，組織能力強；二是團隊分工明確，學習氛圍濃厚；三是嚴格執行競賽時序，和指導教師的交流多、討論多。圖 4是中國大學生鑄造工藝設計賽參賽團隊分工協作圖。

獲獎學生表示中國大學生鑄造工藝設計賽對提高團隊協作能力最為明顯。一名獲得一等獎的學生感言：“在參賽中，通過團隊協作，與指導教師溝通，和隊友討論，不斷推進項目，提高了自身團隊協作與溝通能力；完整地參與到工程項目中，有助于積累專業知識，深化專業認知，增強專業自信；在就業及升學過程中，競賽經驗可以作為個人能力的佐證之一。”

另一名獲得一等獎的學生表示：“通過參加競賽，深入了解了鑄造工藝的各個環節，包括模具設計、材料選擇、熔煉過程和質量控制，鍛煉了與他人有效溝通、分工合作、共同解決問題的能力。這種團隊協作精神在學習和工作中都非常重要，在競賽中學到的很多知識和技能在其他領域同樣適用。”

（三）培育工程價值觀

工程價值觀是指工程企業或個人在工程實踐中所遵循的一系列價值觀念和原則，反映了工程人員對工程實踐的態度、行為規范和價值體系[8-9]，其包括以下幾個方面：一是堅持誠信和質量第一，二是注重安全和環保，三是強調創新和發展，四是秉持共贏和責任擔當。可以說，工程價值觀是工程人員必須遵循的一系列行為準則和價值觀念，只有堅持這些原則，才能推動工程實踐不斷發展和進步。

當前，工科院校課程體系設計思路多為“先理論后實踐”，即大一安排公共基礎課、大二設置專業基礎課、大三講授專業課、大四開展畢業設計。這一體系中，專業課程和專業實踐直至大三才開始，短暫的認知實習和生產實習難以深入有效地支撐工程訓練，不利于學生獲得很好的專業視野和實踐能力，學生很難在一年到一年半時間內對所學專業形成全面、深入的認識，難以形成良好的工程價值觀。這種工科課程體系的“結構性”問題，導致部分學生認為“理”“工”一體，這也是“先理論后實踐”的傳統工科課程體系的不足。

“工程即造物，工程具有獨立于科學的本根”的觀念是新工程本體論，主張課程體系的設計應以工程實踐創新能力為導向，將產學協作、工程實踐與數學物理、人文社科和專業技能等的學習進行整合，即從“先理論后實踐”轉變為“邊實踐邊理論”，實施工程導向型教育。而中國大學生鑄造工藝設計賽等各類學科競賽不僅能夠實現“邊實踐邊理論”，而且能很好地體現“教—學—做”合一的教學理念。

學科競賽最大的特點是強調設計的創新性和工程性協調統一，即設計的創新性、實用性、環保性、資源節約性等要素的協同。由于對作品的工程實用性要求極高，大學生對工程實踐的重視程度大幅提高。中國大學生鑄造工藝設計賽評價體系如圖 5所示，評價人員是在國內一流企業多年從事鑄造工作的一線高級工程師。

實踐表明，大二學生通過半年以上學科競賽的鍛煉，其工程能力得到了鍛煉，能夠樹立良好的工程價值觀。一名獲獎學生感慨：“中國大學生鑄造工藝設計賽使自己得到了鍛煉，更像是自己在完成一件工藝品，不斷檢測、不斷修改、不斷完善，團隊協作能力得到了鍛煉，專業素養和工程實踐素養也得到了提升。”

四、結語

第一，多年來的全國性學科競賽指導實踐表明，工程性較強的學科競賽能夠融知識學習和能力培養于一體，不僅鍛煉了大學生，而且鍛煉了教師，實現了良好的雙賦能。

第二，學科競賽重點圍繞行業實際應用，融合行業實踐優勢和高校智力人才優勢，為行業培養了優秀專業人才。競賽強調作品的完整性、合理性、有效性、創新性等，極大地提高了大學生的團隊協作能力，有助于其樹立良好的工程價值觀。

第三，學科競賽采取賽評分離的原則，高校指導教師不參與考核評價，評價標準以企業實際應用為重點，真正做到了公平、公正、公開。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 汪大海，莫雪楊. 新質生產力賦能教育治理的行動邏輯與路徑探索[J]. 現代教育管理， 2024（7）：25-33.

[2］ 吳丹. 統籌推進教育科技人才體制機制一體改革：訪教育部黨組書記、部長懷進鵬[EB/OL].（2024-08-08）[2024-09-08].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2024/2024_zl11/202408/t20240

808_1144687.html.

[3］ 楊潔，葉雨婷，王浩昆. 如何破解工科人才培養困局（一）：紙上談兵的畢業設計、工科教師理科化、論文壓力“連環套”、校企融而不合[EB/OL].（2023-05-08）[2024-09-08].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1765278390923648474amp;wfr=spideramp;for=pc.

[4］ 溫才妃. 破解工程教育困局，不只是打破“工科理科化”[N].中國科學報，2023-08-29（4）.

[5］ 張端鴻，殷婧冉. 德國高等工程教育為什么沒有理科化[J]. 中國科技人才， 2023（5）：1-8.

[6］ 吳春桃，左文健，閆佳，等. 工科理科化問題下工科教師評價的導向機理[J]. 航海教育研究， 2023，40（4）：47-51.

[7] 孫康寧，傅水根，梁延德，等. 賦予實踐教學新使命" 避免工科教育理科化[J]. 中國大學教學， 2014（6）：17-20.

[8] 于波，馬秋蔚. 工科院校素質教育中的大工程觀教育研究[J]. 科教導刊（上旬刊）， 2017（7）：10-11.

[9] 周鐘揚. 對綠色工程管理及其工程價值觀的相關思考[J]. 科技創新與應用， 2015（16）：248.

［責任編輯：蘇祎穎］