面向卓越工程师培养的学科竞赛体系探索

肖春

(浙江工业大学化学工程与材料学院，浙江杭州310032)

“卓越工程师教育培养计划”是为了贯彻落实党的十七大关于走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署而提出的高等教育重大改革计划，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。高等学校作为实施“卓越计划”的主体，要转变办学理念，调整人才培养目标定位，积极探索培养模式和培养途径。实践证明，学科竞赛是培养学生动手能力、解决问题能力，培养创新能力和实践能力行之有效的途径之一。在新形势下，如何更好地发挥学科竞赛的作用，为学生创新活动搭建平台，培养学生成为卓越工程师，是值得探索的课题。

一、学科竞赛与卓越工程师培养的关系及其意义

(一)学科竞赛与卓越工程师培养的关系

美国工程院提出的面向2020年的工程师必须具备的关键特征是:分析能力、实践经验、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德和终身学习能力［1］。按照“卓越计划”，21世纪我国需要培养的卓越工程师是“创新能力强”、“高质量”的“工程技术人才”，且具有10大培养通用标准，如人文素养、技术知识、分析解决问题能力、信息获取能力、创新意识和创新能力、法律意识、组织能力和团队合作能力、学习能力、国际化视野等，同时，要在培养过程中追求“卓越”［2］。综上所述，我们认为，高等学校要培养的卓越工程师应该是具备健全人格、专业知识结构合理、创新能力和实践能力突出、国际视野宽广的工程创新人才，其中创新能力和实践能力是核心。而学科竞赛是在紧密结合课堂教学的基础上，以竞赛的方法，激发学生理论联系实际和独立工作的能力;通过实践培养学生创新意识、科学思维、团队精神、组织协调能力［3］。它是一个让学生发现问题解决问题，从而展示竞争能力的系列活动过程。学科竞赛，同卓越工程师创新能力、实践能力、学习能力、人文素养等核心素质的培养联系密切。

(二)学科竞赛的意义

1.促进创新能力的培养。从学科竞赛的宗旨和目的来看，学科竞赛一般都以科技进步为背景，立足于学科前沿，内容涵盖多个学科，突出创造性、创意性，要求学生具有很强的实际动手能力和创新能力，从而很好地完成竞赛过程。所以，这种竞赛的挑战性，不仅有利于激发学生求知的欲望和热情，而且更是对他们创新意识、创新思维、创新精神和创新能力的综合训练和检验，可以说，开展学科竞赛就是对学生实施创新教育的过程，其实质就是培养学生的创新能力。

2.促进实践能力的培养。从学科竞赛的命题来看，无论是课程竞赛还是专业综合类的模拟实践竞赛，题目一般都涉及有现实意义的问题，要求对问题提出解决方案或根据某些题设立条件，设计制作成作品。题目往往具有综合性，且难度较大，一般并没有标准答案，但对知识的综合运用有很高的要求，需要学生利用自己掌握的各类知识去分析问题、构建思路、选定方法、验证方案、实施运作，将理论知识外化为解决实际问题的技能，这也正是培养学生工程实践能力的有效途径。

3.促进学习能力的培养。从竞赛的形式看，学科竞赛一般采用半开放形式或开放形式，通常限定时间，并安排现场答辩等项目。在限定时间内，参赛学生需要在网络、书籍、文件中运用现代化工具收集资料［4］。资料收集的完整性和新颖性、信息分析的全面性和深刻性、方案提出的创新性和可行性、答辩的自信度和可信度都对结果有着重要的影响，因此学科竞赛可锻炼学生发掘资源、自主学习、善于表达的能力。

4.促进人文素养的培养。从竞赛的内容来看，随着科学技术综合化的发展，学科竞赛的内容已不仅仅停留在工程、工艺、设计、产品等纯技术领域，而是向一个融科学、技术、经济、人文、社会等因素于一体的综合性方向发展，需要学生求真、求善，有人文素质和精神。因此，通过学科竞赛，不仅能培养学生坚持不懈、求真务实的科学精神，互相包容、互相鼓励的团队协作精神，而且还有利于他们的社会责任意识、诚信意识、审美意识和工程伦理意识等人文社会科学素质的养成。

当然，目前学科竞赛还存在着一些问题。譬如学科竞赛种类越来越多，涉及的专业也越来越广，但往往只考虑单项赛事本身对人才培养的作用，而忽略了系统性，缺乏与人才培养和成长规律的对接，缺乏连续性;过分看重竞赛成绩，忽略了竞赛本身意义;学科竞赛的影响力和受益面，还远远没有达到竞赛的目的。因此，必须针对卓越工程师培养的要求及人才培养规律，来整合、构建适合卓越工程师培养的学科竞赛体系。

二、构建学科竞赛体系的原则

构建科学、系统的学科竞赛体系必须基于对本科学生培养规律的认识和实践，必须基于对本科学生工程实践教学形势的把握，必须基于对“卓越工程师教育培养计划”的认识和理解。

(一)坚持卓越工程师培养标准为指导

“卓越工程师”的培养标准分为通用基础标准、行业专业标准和学校培养标准三个层次。当前高校培养的卓越工程师不应是整齐划一、统一标准的，而应该因专业而异，兼具学校特色，以创新能力和实践能力为重点，统筹学习能力、管理和沟通能力、国际化视野等综合素质。因此，构建科学、系统的学科竞赛体系必须以卓越工程师的培养标准为指导，依托学校专业的特色，在构建学科竞赛体系、设计学科竞赛内容时考虑针对性、协调性和全面性，着力于创新能力和实践能力的培养，并兼顾其他相关素质的培养和提升。

(二)遵循人才成长的规律来整合学科竞赛

科学的人才观认为:人才具有多样性、层次性和相对性，多数都可以成为不同层次、不同领域具有创新潜质的人才。大量工程师成长历程表明了发展规律:(1)实践效应规律。实践周期越长，经验积累越多，现场解决问题的能力越强，工程实践能力越强。(2)阶段效应规律。人才的成长既是连续性过程也是阶段性过程，卓越工程师的成长过程也是一个从创新意识到创新精神再到创新能力逐步提升的过程。为此，按照人才成长的规律来整合不同的学科竞赛，可以构建科学合理的竞赛体系，服务于卓越工程师的培养，并显得十分重要。

(三)以三个阶段为依据安排工程实践教学

一般而言，大学生工程实践教学主要分为三个步骤:第一阶段，基础知识，即以基本知识、基本技能为主要内容，帮助学生打好专业基础，是强调掌握和运用于工程项目有关的大量技术基础知识;第二阶段，专业化知识，使学生深入了解和掌握所选择领域的专深知识，是强调以动手能力、实践能力为主的专业性课程实践教育;第三阶段，综合知识，将所学知识应用于本专业领域的实践，是激发学生创新思维，培养学生创新能力，取得创新成果的应用性教育［5］。在所有三个阶段课程学习中，需要学生参与各类学科竞赛，将理论付诸实践，在工程的背景下发展解决问题能力、创新能力、团队协作能力和管理能力。如图1。

图1 大学生工程实践教学培养步骤

三、构建新型的学科竞赛体系——“金字塔”学科竞赛体系

“金字塔”型结构，本意指古埃及王朝统治者——法老所修建的巨大陵墓建筑物，后来应用于人文社会科学中，其意义迁移到指一种等级层次结构模型，并具有良好的稳定性和发展性。从数学上讲，金字塔形的三面体任何一个横截面都是平面锐角三角形，而牢靠稳定是三角形的一个重要特征。从现代统计系统科学理论上讲，三面体又可看成是从低层逐渐上升到最高层(点)的一种层次系统模型。本文基于“金字塔”型结构的启发，结合学科竞赛对卓越工程师培养所具有的独特功能，对两者进行探索与研究，构建一种适合卓越工程师培养的“金字塔”型学科竞赛模型。“金字塔”型学科竞赛模型不仅仅是多增加一些竞赛类别或者是多安排一些实验和实践环节，而是根据低年级到高年级各个不同层次学生的不同知识结构、不同专业技能，宏观把握，整体设计的一套适合于各个年级的呈“金字塔”型的完整学科竞赛体系，以此来营造“卓越工程师培养”环境，在加强基础课程、专业实践课程的基础上，着重培养学生的创新意识、创新精神、工程能力和创新能力。如图2。

首先，“金字塔”学科竞赛体系，充分遵循了第一课堂人才培养的规律和要求，实现了第二课堂与第一课堂在人才培养内容与目标上的有机结合。归根到底，第二课堂必须为第一课堂人才培养目标服务，因此，学科竞赛必须根据学术发展特点、针对课程教学要求和不同年级学生知识掌握情况来开展。而“金字塔”型学科竞赛体系就是根据人才培养“三阶段”的规律和要求，将竞赛分为三个层次，分别对应“三个阶段”，进行由浅入深、由面向点的安排。体系中既有面向广大同学的基础性竞赛，也有面向尖子生和兴趣生的综合竞赛，同时在设计竞赛内容和形式时也有不同的侧重点和针对性，既培养学生的创新意识和创新能力，也考虑到工程实践能力的培养，或是训练个人独立解决问题能力，训练学生团队合作能力等。“金字塔”学科竞赛体系既遵循了现阶段人才培养的要求，又让学生在不同的成长阶段，有不同的选择，充分体现了开放性和发展性，有利于调动学生学习积极性和创造性，使第二课堂与第一课堂相互衔接、相得益彰。

图2 “金字塔”学科竞赛模型结构

其次，“金字塔”学科竞赛体系，充分体现了人才成长与培养的规律性，在扩大学科竞赛覆盖面的同时，可以为学生综合素质的养成打下坚实的基础。根据累积效应规律，人才队伍的自然结构是逐层收缩的“金字塔”型，高层次人才位于塔尖。同理，人的综合素质也成逐层收缩的“金字塔”型，底层是一些基本素质，塔尖包括一些高层次素质和复合素质。“金字塔”的高度与其基础的宽厚程度成正比。同样，卓越工程师等创新人才的高层次素质生成数量取决于其个人基础素质的宽厚。“金字塔”学科竞赛体系的底部包括量大面广的基础知识竞赛、创意竞赛及课程设计竞赛、实验操作技能竞赛等，这些竞赛为培养学生的创造意识、理论联系实际、分析和解决实际问题能力提供良好的平台，可以为他们更高素质的养成打下坚实的基础。当然，对于学有余力的学生而言，则可以在本竞赛体系中进行不断的训练和提高，满足他们自我成长成才的需要。

再次，“金字塔”学科竞赛体系，具有较强的专业性、针对性，可以很好地满足卓越工程师的培养要求。按照卓越工程师的培养要求，对于某一专业而言，卓越工程师培养必须充分涵盖通用标准，还必须根据行业和不同学校的具体情况涵盖行业标准和学校标准，因此，学科竞赛体系必须具有鲜明的专业特色。以笔者所在学校化学工程与工艺专业卓越工程师的培养为例，针对卓越工程师的通用标准、化工行业标准和学校特色，构建了化学工程与工艺专业“金字塔”学科竞赛体系。面向本科一年级全体新生组织开展“工程创意设计竞赛”以及数、理、化和计算机应用等学科基础知识竞赛，着力培养学生的好奇心、探索精神、创新思维和发现问题的能力，以活跃思维、激发对学科专业和工程设计的兴趣。面向本科二、三年级组织开展“基础化学实验操作技能竞赛”、“化工原理课程设计竞赛”、“SKECH UP三维模型设计”和“ASPEN PLUS大型流程模拟设计竞赛”，着力培养学生专业基础知识综合运用能力、实践动手能力、分析问题和解决问题的能力，以进一步增强学生的创新能力和实践能力。面向本科三、四年级组织开展以某一化工产品的实际生产为导向的“化工设计”学科综合竞赛，着力培养学生理论联系实际、团队协作以及沟通、表达、学习、实践、创造等作为一名卓越工程师所应具备的综合素质。

四、“金字塔”学科竞赛体系运行的基本思路

(一)应注重实践和创新的结合

卓越计划培养的是面向21世纪的工程师，工程能力是关键。实践是工程的灵魂和根本。目前，在工程师培养过程中存在着许多教学与应用脱节的问题，因而在学科竞赛体系的设计运行过程中要特别注重工程实践性和创新性，注重理论知识的实际应用和解决实际问题时的创新和探索。以笔者所在学校的化学工程与工艺专业“金字塔”学科竞赛体系为例，按照化工专业卓越工程师的培养要求，化工技术人才的创新能力集中体现在工程实践活动中，是创造新的技术成果的能力，包括新产品和新技术的研发，新流程和新装置的设计，新的工厂生产过程操作运行方案等，而学科竞赛体系中的化工设计大赛、创意设计竞赛等从主旨、形式、题目、评选标准、组织过程等都体现了卓越工程师培养的工程实践性和创新性，是培养学生这些能力的重要载体。

(二)应纳入卓越工程师培养的教学体系中

卓越工程师的培养是个系统工程，理论教学是重点，工程实践是关键。要加强跨专业、跨学科的复合型人才培养，要推动基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种研究性学习方法的教学改革。实践证明，学科竞赛在一定程度上能推动专业课程与教育教学改革，推进实验室的建设和实验教学改革，推进学科间的交叉与融合，起到学科竞赛反哺教学的作用［6］。因此，应将学科竞赛体系纳入到教学体系中，明确与人才培养方案的接口方式，统一谋划，通过学科竞赛体系的组织和实施，更好地发挥其在卓越工程师培养过程中的独特功能。

(三)应构建学科竞赛体系的整合机制

没有管理机构介入和组织，学科竞赛就会一盘散沙。单一的学科竞赛只能满足学生某项能力的培养，无法发挥培养卓越工程师的系统性作用。卓越工程师的标准分行业分学校都有区别，因此学科竞赛体系中的各类竞赛并不局限于某一院系某一专业，只有建立学科竞赛管理机构，完善学科竞赛的各项管理和保障制度，才能充分调动各承办单位的积极性，更好地发挥学科竞赛体系对人才培养发展性的功能。同时，高素质的指导教师队伍是保证学科竞赛顺利进行、提高卓越工程师培养质量的关键。因此，学科竞赛的开展离不开教师的大力支持与参与，除了选派责任心强、教学经验丰富、工程实践能力强、创新动手能力强的老师担任指导老师外，还应大力提倡年轻教师积极下企业、下基层、参加各类国内外的培训与交流，增强教师的实际工程设计、工程实践、工程创新能力，提高教师的指导水平，并不断扩大指导教师队伍。

［1］张倩，叶明.创新型工程科技人才启蒙培养分析——科技哲学视阙的解读［J］.东南大学学报(哲学社会科学版)，2008，(12):42-46.

［2］林健.谈实施“卓越工程师培养计划”引发的若干变革［J］.中国高等教育，2010，(17):30-32.

［3］董方旭，况晓慢.高校学科竞赛运行体系的构建［J］.中国成人教育，2010，(14):32-33.

［4］柏连阳，等.基于学科竞赛的新建本科院校技术创新人才培养探析［J］.中国高教研究，2010，(8):65-67.

［5］李曼丽.独辟蹊径的卓越工程师培养之道——欧林工学院的人才教育理念与实践［J］.大学教育科学，2010，(2):91-95.

［6］严巍，等.学科竞赛与创新人才培养［J］.实验室研究与探索，2008，(12):107-108.