融合工程实践教育的学生科技竞赛活动改革创新

边明远+黄海燕

[摘 要] 本文论述了依托大学生科技竞赛活动进行工程人才培养的理念，指出了大学生科技竞赛活动目前存在的问题和局限性，并探索了将学生科技竞赛活动纳入工程实践教育体系，依托学生科技赛事，以优秀工程人才培养为目标导向、以科技竞赛关键难点为任务驱动的基于GOTD理念的学生工程能力和综合素质培养模式。并提出了一种融合工程实践教育思想的学生科技竞赛活动创新改革的组织管理方案。

[关键词] 科技竞赛；工程教育；工程人才；工程能力；实践教学

[中图分类号]G644 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018） 01-0021-03

一 依托大学生科技赛事的工程人才培养理念

随着国民经济的快速发展和工业化建设的需要，国家对优秀工程技术人才的需求日益旺盛。现代工程愈来愈体现为“目标—研究—开发—设计—制造—运行—管理”等环节组成的工程链，这条链越往前技术含量越高，越往后经济含量越高，所以需要懂管理、会经营、具有较强动手能力和创新能力的高素质工程技术人才[1]。

工科大学生是我国工业现代化建设的主力军，如何把他们培养成为优秀的工程技术人才是我国高等工程教育面临的一个重要课题，而综合工程能力和工程创新精神则是优秀工程技术人才的核心和灵魂。立足于全方位培养学生的工程实践能力和工程创新精神，开辟适应现代工程技术背景需求和学生差异的创新性实践教育培养模式，是高等院校工程实践教育改革的工作目标和核心内容[2]。

另一方面，随着汽车工业的迅猛发展，我国作为汽车大国在向汽车强国迈进的过程中，未来实现汽车核心新技术的自主创新开发，形成国家汽车技术优势，还需要大批优秀的車辆工程技术人才。

汽车产业是一个大综合体，涉及机械制造、电子、能源、材料、管理、营销等众多领域，现代汽车行业的迅猛发展要求学生的知识结构越来越广，不仅包括传统的车辆学科领域的专业知识，而且还延伸到其它学科领域。同时，作为广大企业未来从事车辆相关领域新技术新产品开发的主流力量，未来的优秀车辆工程技术人才在深厚的专业知识的基础上还应具备适应现代工程背景下的分析解决工程实际问题的操作能力以及综合工程素质，包括设计、开发能力；与他人协调、合作能力；适应多种工作领域，工程管理能力、终生学习的能力等。学生还必须训练自己的创造性思维能力，掌握创新方法与创新技巧，并灵活应用于实际。创新意识和创新能力最直接、最客观的体现就是学生在工程实践环节中体现出的解决实际问题的能力。

基于知识传授的高校课程教学较好地满足了学生知识基础积累这一任务，但良好的工程实施能力（包括工程设计与实施、分析与概括能力、实践动手能力、创新力等）和优秀的个人素养（如责任感、自信心、领导组织能力、沟通能力与团队精神、敬业精神与职业道德、处事灵活性、终身学习能力等）必须要在实实在在的工程实践训练中得到培养和完善。

以科技竞赛方式进行的大学生科技活动是增强学生创新意识，开展创新实践，培养创新精神和工程实践能力的重要载体。大学生科技竞赛一般要求大学生运用专业知识分析问题、总结思路、设计方案，并实际动手完成具备特定功能和形态的技术产品实物，兼具创新性、趣味性和浸入式参与和操作实践性的特点，这和基于CDIO理念的工程人才培养思想是一致的。同时，大学生科技竞赛往往以团队的方式组织开展，要求参与的学生具有较好的团结协作能力、人际沟通能力，以及组织领导能力等。因此，学生科技竞赛活动具备的专业性、工程性、实践性和创新性的特征逐渐被工程教育的从业者所认知，基于大学生科技竞赛的工程能力锻炼、创新人才及综合素质培养模式等在国内外高等院校的工程教育和管理工作中得到了广泛的关注[3-7]。

二 大学生科技赛事存在的问题及挑战

虽然目前高校大学生科技训练或科技赛事活动“以活动促创新，以创新促成才”的基本理念逐渐形成了高等工程教育过程中的共识，但普遍的做法是为学生科技活动提供资金、场地、政策等硬件支持，尚缺乏从工程实践教育和优秀工程技术人才培养的高度系统性对大学生科技竞赛或科技活动的全程进行监控和管理，也缺乏相应的理论支持。因此现在高校学生的课外科技活动虽然很丰富热烈，但基本上都体现为由学生受热情和兴趣驱使、自发组织、分散的校园学生社团色彩浓厚的活动。虽然通过科技赛事或活动对于学生本人的工程能力及综合素质有一定提高，但由于缺乏统一的教育引导和管理，且学生因个人年龄和经历等因素尚不完全具备系统的自我成长和自我发展的意识，导致校园科技活动整体上对学生综合素质和实践能力的贡献有待进一步提高。缺乏工程教育思想下基于工程人才培养思路的系统引导和教育，其对学生整体的工程实践和创新能力的锻炼贡献有限。而学生科技竞赛活动本身也因为总体规模上学生参与度较低、没有与现有的工程实践教学和学籍管理体系深度契合、良好贯通，其系统化、规模化发展存在一定的瓶颈和障碍，真正把学生科技竞赛活动纳入高等工程教育理论体系进行指导和管理的工作尚没有全面展开。因此，进一步探讨大学生科技竞赛活动现状与存在的问题，结合卓越工程人才培养的目标，提出改进的对策，对增强创新实践教育效果，促进创新人才培养具有重要的意义。

三 基于GOTD理念的大学生科技竞赛组织及管理模式探索

目标导向（GoalOriented）理论是人力资源管理中激励理论的一种，它通过设定正确的目标，有效地激励人们实施达到目标的努力程度和目标趋向行为，从而保证目标的实现。

“任务驱动（TaskDrive）”是一种基于建构主义学习理论的教学方法，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念；创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探索创新的新型学习模式。

大学本科阶段工程教育的最终目标，是培养学生作为未来工程从业人员所具有的个人专业技术能力和综合素质，所有的工程教育环节和教学活动，都必须围绕这个目标而展开。大学生科技竞赛作为工程实践能力培养和工程素质、创新精神锻炼的一个载体，也应该纳入以卓越工程人才培养为目标导向的工程实践教学体系。endprint

大学生科技赛事往往表现为一个探索、分析、设计、问题解决、制造实施、结果评估的完整工程过程，在这样的一个工程实践的过程中学生除了不断积累新的知识、锻炼知识运用能力之外，通过诸多实际工程问题的解决还可以获得工程实践的经验并锻炼其工程实践能力。因此，学生科技竞赛活动体现出明显的“任务驱动”式自我学习和自我提升的特征，它让学生有机会以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，真正实现了“做中学”的知行合一的教育思想。况且，现在学生科技活动基本组织形式为学生团队的集体作业，在这样的一个由团体成员分工协作进行的过程中，学生个人的团队精神、组织协调和管理能力、交流沟通和表达技巧、责任感和个人能动性等非技术层面的素质也会在潜移默化之中得到锻炼和培养，而所有这些能力与素质，则是未来卓越工程技术人才必备的元素。从这个方面来讲，学生从事科技竞赛的活动所达到的结果，也正是目前高校工程实践教育欲达到的目标。

基于上述考虑，可以将大学生科技竞赛活动融入到学校工程实践教育的环节，以优秀工程人才的培养目标为导向，用工程教育的理念和思想指导学生科技竞赛活动的过程管理。另一方面，根据学生科技竞赛活动贯穿整个工程实践过程的特点，可以将赛事过程中每个阶段的关键任务科学地提炼出需重点研究突破的工程难题或科学问题，组织学生以“任务驱动”的方式进行自主研究、协同攻关。同时，基于能力锻炼和素质培养的原则，可以有意识地安排针对性的专业知识教学、技能培训和技术指导，从而达到依托学生科技竞赛活动实现工程教育、达到学生工程能力和工程素质培养的目标，

通过将GOTD（目标导向、任务驱动）的理念和工程实践教学的思想融合到学生科技竞赛活动的引导和管理中去，则有望克服学生科技竞赛活动目前作为校园社团活动而存在的各种弊端，使其真正成为卓越工程人才培养的一个实践教育平台，从而开辟出一种“赛教结合”的工程人才培养模式。“赛教结合”的理念不同于一般意义上高校针对某一门课程教学以科技竞赛或科技活动形式附加实践教学环节的“赛课结合”的做法[8]，是指用系统的工程教育和工程人才培养的思想贯穿学生科技竞赛组织和管理的过程，将学生科技竞赛活动纳入工程实践教学体系，并探索复合型优秀工程技术人才培养的创新模式。这不但是工程实践教学体系的补充完善，也是学生科技竞赛组织管理方面的改革创新，不啻为一个很好的探索和尝试。

四 融合工程实践教育思想的学生科技竞赛管理创新实践

清华大学汽车工程系实践教学课组的教师们曾经探索了在专业实习教学的过程中引入目标导向、任务驱动（GOTD）的管理理念，即以培养学生工程实践能力和锻炼工程素质为目标、以辅助解决企业现场技术和工艺问题为任务，将具体工程问题的解决贯穿实习的整个过程，从而开辟了一种新的校企联合培养学生的模式和生产实习教学改进形式，取得了良好的效果[9-10]。

我们在吸收前人的研究成果基础之上，将GOTD的理念运用到大学生科技竞赛活动的组织管理和指导过程中，提出了一种将学生科技竞赛活动管理与工程实践教学思想系统融合的理论，开辟了以学生能力锻炼为目标导向、以参赛产品研发难点问题解决为任务导向的赛教合一的新型实践教学方式；以期探索新颖的学生科技竞赛管理改革和工程人才培养模式，挖掘促进车辆工程专业大学生实践能力培养的改革措施和新途径。

目前汽车工程系学生参与的科技赛事主要为团队方式进行的新型车辆产品研制和集成运用，体现出系统、完整的产品和技术研发项目工程实践过程的特点。我们针对这样的项目特征，有意识地在项目各个阶段引入工程管理模式，按照相应的工程运行规律对于学生的研发活动给予全方位的管理指导，并在科技赛事的组织管理过程中依托参赛产品开发项目的指导和推进实践活动潜移默化地向学生引入《产品开发管理》、《项目管理》、《經济及成本控制》等管理学、经济学方面的思想。同时，我们还根据赛事设置了技术报告和学术演讲答辩等环节，在学生准备相关参赛材料的过程中有意识地给予《科技写作与演讲技巧》、《学术交流技巧》等旨在锻炼学生工程素养的方面的教育和指导。而针对一般同学的专业知识学习多体现为课堂教学加课后解题的paperwork现状，我们根据产品开发过程的需要，为大家组织诸如《MATLAB使用及编程》、《CATIA/SOLIDWORKS建模》、《ANSYS有限元分析及结构设计优化》等专门的工程设计工具使用技能培训。通过这一系列的依托实际工程过程的工程思想传输和工程技能训练，我们期望为学生将来走向工作岗位进行必要的基本能力入门引导、基本技能培训和发展潜力的锻炼，帮助他们完成由单纯的课程知识学习者到优秀的准工程师角色的平滑过渡，提高其将来走向社会时的竞争力。

科学研究能力的培养也是研究型大学本科教学的重要目标，我们将参赛产品开发过程中的关键技术难点进行提炼，提出一系列科学技术问题，通过指导教师团队的甄别筛选，挑选出合适的项目，组织学生参与或开展成校内范围的SRT（StudentResearchTraining）项目、挑战杯科技竞赛项目、机械设计竞赛、电子设计竞赛、汽车设计大赛等大学生课外科技活动项目，并在项目申请、成绩考评、学分认定等方面实现了与原有专业实习实践教学环节的替代和贯通。同时，我们还选择有一定综合性和难度的技术问题，开辟为本科生毕业设计课题，从项目选题、项目进行、技术攻关、项目总结等各个环节对学生提供全方位指导，在保证项目良好运行的同时给予学生从事工程科研实践的空间，力求达到全面锻炼学生工程科研实践能力的教育目的。

在“依托学生科技赛事、贯穿工程实践教育的思想、培养创新工程人才”的理念指导下，实践课组教师积极从事学生科技活动的指导工作，同时大力从事学生科技活动及工程实践基地的建设工作，为学生提供充分发展的空间和自我成长的工程实践平台，开辟了形式灵活多样的学生工程实践训练模式。汽车工程系的同学们在获得工程能力和综合素养锻炼的同时也取得了优异的科技活动成绩。endprint

五 结论

在现代工程科技背景下培养优秀工程人才应具备的工程实践能力和综合素质是高等院校工程实践教育的核心内容。大学生科技竞赛活动可以作为工程能力锻炼和创新人才培养的实践平台已形成广泛的共识。本文研究了如何把学生科技竞赛活动组织管理和高校的工程实践教学环节相融合的思想，探索了将大学生科技竞赛活动纳入专业人才培养方案和工程实践教育体系的理论。在此基础上基于卓越工程人才培养目标为导向、以大学生科技竞赛关键难点问题为任务驱动的GOTD教育理念，提出了一种将工程实践教学思想贯穿学生科技竞赛过程进行引导和管理的创新型工程人才培养相结合的创新模式和校园学生科技竞赛管理创新改革方案。通过多年来的工程实践教育和学生科技竞赛活动组织管理改革的实践，验证了这种创新人才培养模式和管理改革构想的有效性，对于研究型大学的工科专业提高实践教学质量、实现工程科技人才的培养目标具有一定的指导意义。

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