基于合作学习模式进行科技竞赛和大创训练培养应用型人才

林权 林燕

（武夷学院 福建 武夷山 354300）

基于合作学习模式进行科技竞赛和大创训练培养应用型人才

林权 林燕

（武夷学院 福建 武夷山 354300）

以武夷学院机械专业为例，依托大学生科技竞赛和大学生创新训练项目，运用合作学习法探索大学生对职业竞争能力、责任意识、团队合作、创新能力等方面发挥的作用。经研究比较发现，合作学习法不仅有利于培养学生的创新性思维，而且有利于激发学生的学习热情与提高动手能力，是培养大学生的科技创新能力与实践能力的重要手段，为工程应用型技术人才培养奠定了基础。

合作学习；科技竞赛；大创项目；创新能力；人才培养

国内外有众多学者专家对合作学习进行了应用研究，如OzgenKorkmaz[1]发现在线合作学习具备可靠性与可行性，尤其是在远程学历教育上具备不可比拟的优势，NayerehBaghcheghi等[2]比较了合作学习与传统学习对护理学学生掌握护理技巧以及与病人交流能力培养的差异，获知合作学习教学效果明显高于传统学习，Cornelia Schoor等[3]探索了动机对合作学习场景及其学习和知识获取的影响，发现学生的学习动机通过合作学习能明显激发，且能提高学习效率。但目前还未有学者探索合作学习模式应用于大学生科技竞赛和大学生创新训练项目。

大学生科技竞赛和大学生创新训练计划项目（以下简称大创训练）是促进大学生从事科技创新活动的重要途径，也是国家重大教改项目、质量工程的重要建设内容[4]，但是如何鼓励大学生积极、广泛参与科技竞赛和创新训练计划项目，目前应用技术创新型人才培养存在如下问题：（1）以教师为中心，把学生作为知识灌输对象，教学注重专业知识的教授，不利于培养学生的创新性思维，学生在被动学习的环境下也很难保证教学质量，（2）没有非常合适的实践对象和创新平台，难以激发学生的学习热情和提高广大学生的动手能力和创新精神，造成了学生们动手能力差、缺乏专业知识体系结构、知识点凌乱等问题，（3）即便各高校重视科技竞赛和大创项目对学生创新能力的培养，但仍然存在受益面窄的问题。在此提出运用合作学习法探索大学生对职业竞争能力、责任意识、团队合作、创新能力等方面发挥的作用。

1.合作学习理论意义和实际意义

合作学习模式以目标设计为先导，以师生、生生合作为动力，以小组活动为形式，以团体成绩为评价标准，以大面积提高学生的学业成绩，形成学生良好的心理品质和社会技能为根本目标，是当前教学理论和教学方法改革的一项重要内容，此为合作学习的理论意义[5]。

合作学习实际意义是在应用技术人才培养方面，运用合作学习模式，探索学生对职业竞争能力、责任意识、团队合作、创新实践等方面发挥的作用。对教学者而言，合作学习中注重同侪互动、积极互赖，并通过个人绩效提供学生自我成长、肯定等团体动力，可应用于各领域的教学需求，强调学生自主构建知识，引导学生进行有意义、有组织的学习；对学习者而言，合作学习过程强调培养与他人相互合作的能力与习惯，显然有助于提高学习效率，并把“合作”作为学习过程中必要的技能。

2.合作学习应用于科技竞赛

2.1 大学生科技竞赛简介

科技竞赛是指在高等学校课堂教学之外开展的与课程有密切关系的各类科技竞赛活动，是综合运用一门或几门课程的知识去设计解决实际问题或特定问题的大学生竞赛活动[6]。对于机械专业，这类竞赛主要包括全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技竞赛、全国大学生机器人大赛等主要赛事。举办大学生科技创新设计竞赛目的是为了引导学生尽早参与科学研究，使学生了解自己的兴趣与能力所在，适应社会复合型、创新型高素质人才的培养的需求。

2.2 合作学习应用实例

福建省大学生机械创新竞赛，是省内最具影响力的大学生竞赛项目之一，第九届“龙净杯”省大学生机械创新竞赛主题为“同一个地球，同一片蓝天”，竞赛内容为“环保设备（部件）的设计与制作”。本届竞赛题目来自福建龙净环保股份有限公司的生产实际，要求所有的参赛作品选题须从龙净公司生产面临的实际问题中选择，其余题目作品不能参赛，此外还规定，参赛作品不得抄袭他人创意、作品和专利技术。

武夷学院参赛队紧扣教学实践的环节，组建一只由不同学科背景、不同学历、不同年龄的老师作为指导队伍，为了比较研究合作学习法的学生在学科竞赛、创新实践环节中的学习成效，本次赛事分别运用传统授课辅导法与合作学习法各创建三支参赛队伍，分别设置三个对应赛题，合作组明细如下：（1）14机械3班穆天开、杨杰雄、廖仁鑫等同学设计的零泄露卸碱装置，（2）13机械3班舒韦、张鹏、林俊辉等同学设计的尿素自动拆包出料装置，（3）13机械1班叶颜妍、孙宝军、宋正焕等同学设计的灰斗在线松灰装置；传统组明细如下：（1）12机械2班邱真力、连锦、李志亮等同学设计的零泄露卸碱装置，（2）12机械3班谢永发、林永添、陈清玉等同学设计的尿素自动拆包出料装置，（3）12机械2班罗淑鑫、颜伟晗、兰道扬等同学设计的灰斗在线松灰装置。

合作学习组同学在参赛作品设计过程中，注重对机械结构的观察、讨论、争论，在互动过程中澄清认识机械设计机械原理结构知识的应用，教师主要起支持性作用，在队伍中及时回馈学生任何相关疑点，并引导提供一些可能合理的方案或方向，引导化解有碍合作的负面消极反应。学生在分组学习中互相指导、互相帮助，以共同学习为基础进行设计，经讨论形成共同的科技创新方案，完成团队参赛课题。传统授课辅导组同学在参赛作品设计过程中，教师主要负责对参赛所需的课题进行讲解，对于需要的新知识进行授课辅导，然后再由团队自行设计，依据教学内容进行垂直思考法，解决参赛中所能遇到的困难与疑点。

经过近两个月的紧张设计与制作，在第九届省大学生机械创新竞赛中，传统授课辅导组获得三等奖三项，然而合作学习组获得二等奖两项，三等奖一项的好成绩。例如，零泄露卸碱装置设计要求解决龙净公司液碱（NaOH水溶液）运输及装卸问题，龙净公司生产的30%的商品液碱（NaOH水溶液）具有强腐蚀性，而运送的槽车基本是不带动力，一般用离心泵卸车，当卸车完毕拆卸管道时管道内的残留液会流至地面，需及时冲洗但是容易带来环境水污染；而且同时离心泵本身易发生泄漏，导致喷溅，影响装卸员工的身体健康安全，如何实现零泄漏将其卸车至高6米的储碱罐中是该公司迫在眉睫需要解决的困难。合作学习组14机械3班穆天开、杨杰雄、廖仁鑫等同学设计的零泄露卸碱装置，巧妙的运用密封隔离技术，用一介质容器将易发生喷溅的水泵与外界隔离，又利用重力势能将拆卸时管道内残留碱液回流至介质容器内，完成安全零泄露卸碱，此外为了能实习自动化，还在介质容器内部装有传感装置，根据内部液面高度开启或关闭水泵，操作方便不但提高了工作效率，而且减少了污染，从而获得二等奖。传统授课辅导组12机械2班邱真力、连锦、李志亮等同学设计的零泄露卸碱装置，未考虑利用中间介质进行液碱传输，主要考虑如何将液碱提高到6米而不泄露，设计的机构虽然能解决卸碱，但机构比较复杂且有可能发生残留，因而获得三等奖。

合作学习组团队巧妙的将机械设计、机械制造、电子传感器、大学物理等相关课程的知识点结合在一起分析讨论，解决了工程实际问题，而且还通过动手实践将设计模型转化为实物模型，在零泄露卸碱装置作品制作过程中，只在槽车与储碱罐之间增加一个介质容器，未增加其他动力部分，最后分析获知该装置不局限于卸碱，也可以用在其他液体的装卸，团队对相关专业知识的运用灵活自如，动手操作能力也得到了很大的提高，达到了工程应用技术人才培养的目的。

3.合作学习应用于大创训练

3.1 大创训练项目简介

大学生创新创业训练计划项目简称大创训练项目，无论是省级还是国家级大创项目都是为了培养大学生的创新思维和创新意识，同时通过大创项目增强高等教育培养过程中实践教学环节，改变大学生动手能力不强的现状[7]。开展大创项目主要意义如下：

（1）促进高校创新创业教育发展，进一步提升学生实践素质。

（2）实现工程应用型人才培养的需要。

（3）加强实践能力锻炼，熟悉工程环境。

（4）增强创新的精神。

（5）参与项目，培养综合素质。

3.2 合作学习应用实例

大创训练项目注重的不是项目本身的成果，而是在项目实施的过程中对创新人才的培养，然而部分学校对大创训练项目投入精力少，教师技术指导太泛，团队成员主观能动性差。在此提出构建一套基于合作学习法的大创训练项目实践教学模式，并以2011级机械2班何靓同学为组长，陈杰、吴雄飞、邓小明、陈桂梅为组员申报的国家级大学生创新训练项目（基于CAD/CAE技术注塑模残余应力分析优化及实验研究）为例。该团队成员中有机械设计制造及其自动化专业，也有高分子材料与工程专业，能够很好地协调合作完成项目中对机械模具学科知识与高分子聚合物学科知识的要求，但前提条件是团队成员必须进行合作学习，对项目运行当中关键知识进行互相学习互相探讨。

现代塑胶加工行业依靠设计者的经验或试误进行模具设计的模式逐渐被淘汰，随着计算机技术的发展，应用CAD/CAE技术对注塑模进行优化设计代表着先进的生产技术，该团队为了增强自身专业能力，提升专业素质，在指导教师的指导下对课题进行策划申报，成功立项后进入执行阶段，但是对于注塑模具的优化设计没有进行一个系统的合作学习训练是很难完成任务。

在此项目组以鼠标外壳塑胶产品例，进行注塑模残余应力分析优化及实验研究。合作学习训练过程中，教师担当了教学活动的兴趣激发者、讨论的参与者、信息的反馈者等角色，学生则是组织者和执行者，他们知道自己团队要完成目标，需要整合一切相关资源，因此他们需要合作，需要一起学习，直到每个团队成员都掌握了他们所需内容。

针对本项目首先需要进行产品现状分析，再通过市场验证确定该产品的形状规格，确定该产品聚合物成型特点；接着运用计算机辅助技术对产品进行建模、模流分析，获取合理的成型方案及工艺参数；然后开始模具结构设计与模具制图工作；最后依设计完成的模具相关工作图进行零件加工或者委托外单位加工，并进行试生产，试模后针对生产成品及过程中模具所发现的问题进行修正。

因此，项目组中对塑件材料性能掌握比较透彻的高分子专业的同学必须将高聚物产品的物化性能相关知识点在团队内部进行交流学习；项目组中能熟练使用三维建模软件了解工程分析技术的机械设计方向的同学就应该将MOLDFLOW、ABAQUS等CAD/CAE软件进行同侪互动、运用练习，让其他同学了解软件使用的方便性与先进性；项目组中对塑料成型工艺及模具设计掌握较好的同学的就应该将相关模具设计经验与产品模具结构特征进行分享讨论，让团队能迅速地建立起各异的角色而承担起了共同任务，构建适宜的合作学习环境。

最后通过项目组共同学习、共同探索，以及教师的导控，该大创项目不仅提前顺利结题，而且还入选武夷学院大创优秀项目奖，此外还以学生为第一作者发表了2篇科技论文作为项目的研究成果，如：“何靓,林权,陈杰，吴雄飞，邓小明，陈桂梅.基于CAD/CAE技术辅助塑胶产品模具优化设计”，在宜春学院学报2014年第6期公开发表，“陈杰,林权,何靓,吴雄飞,邓小明.注塑模冷却系统的数值模拟分析与优化”，在武夷学院学报2015年第3期公开发表，不仅如此，论文《基于CAD/CAE技术辅助塑胶产品模具优化设计》参加2015“挑战杯”全国大学生课外学术科技竞赛（自然科学论文）获得优秀奖。

4.结语

本课题通过运用合作学习法于大学生科技竞赛，获知合作学习组团队问题解决能力表现显著优于传统授课辅导方式，且团队问题决解能力与竞赛成绩正相关。通过运用合作学习法于大学生创新训练项目，摆脱了传统被动的学习方法，转变为主动构建学习知识的行为模式，使学生认识到自己才是学习的主人，并会根据项目任务要求同侪互动、积极互赖，培养了与他人相互合作的能力与习惯。总之，依托大学生科技竞赛和大学生创新训练项目，运用合作学习法能激发学生的学习热情，提高广大学生的动手能力和创新思维，为工程应用型技术人才培养奠定了基础。

[1］OzgenKorkmaz.Avalidityand reliability study ofthe Online Cooperative Learning Attitude Scale（OCLAS）[J].Computers&Education,2012（59）：1162-1169.

[2］NayerehBaghchegi,Ha m id Reza Koohestani,Koresh Rezaeil.A comparison of thecooperative learning and traditional learning methods in theory classes onnursing students'communication skill with patients at clinical settings[J].Nurse Education Today,2011(31):877-882.

[3］CorneliaSchoor，MariaBannert.Motivation in a computer-supported collaborative learning scenario and itsimpact on learning activities and knowledge acquisition[J]. Learning and Instruction，2011（21）:560-573.

[4］杨威.依托科技竞赛和创新性实验计划培养大学生科技创新能力的研究[J].思想政治教育研究,2010(2)：113-116.

[5］王坦.论合作学习的基本理念[J].教育研究，2002(2):68-72.

[6］李伟伟，高庆华.基于科技竞赛的理工科大学生创新能力培养[J].中国电力教育,2011(4):171-172.

[7］卢艳军.普通高校大学生创新训练计划项目的组织与实施[J].实验室科学, 2015(4):222-224.

Science and Technology Competition Based on Cooperative Learning Mode and Fostering Applicative Talents with Major Innovation Training

Lin quan Lin yan
（Wuyi university Fujian Wuyishan 354300）

The paper takes mechanical engineering of Wuyi University as an example,relies on science and technology competition for university students and innovation training project for university students,and applies cooperative learning to explore college students who play a role in the profession competitive ability,sense of responsibility,teamwork,and innovation ability.Through studying,it is found that the cooperative learning method is not only conducive to cultivate students'innovative thinking,and to stimulate the enthusiasm of students and improve their practical ability.It is also an important means to cultivate students'science and technology innovation ability and practice ability,and laid the foundation for training the engineering applied technological talents.

Cooperative learning；Science and technology competition；Major innovation project；Innovative ability；Personnel training

G307

A

2095-7327（2017）-04-0162-03

福建省中青年教师教育科研项目（社科类）（JAS160561），福建省本科高校教育教学改革研究项目（JAS151341）。

林权(1980—)，男，福建福州人，汉族，副教授，硕士，就职于武夷学院机电工程学院，研究方向为机械专业教学与科研。