体育工程学学生创新能力培养体系构建与实践

易名农 彭李明 郑伟涛 蒋立兵 胡璞 王虹 李铎 孟延荣

摘  要：创新人才培养是时代赋予高等学校的历史使命，文章运用创客理念与方式构建体育工程学“创客教育生态模型”，强调“在创造中学习”、“基于项目的学习”、“通过协作、交流与共享深化对知识的意义建构”、“关注学生动手能力和问题解决能力的培养”。建立支撑学生创新能力发展的创客空间，为学生提供创新与创造的物理空间、硬件设备、软件环境以及用于自主学习的多种资源。形成了四维一体的实践教学体系，形成“科研促进创新”的人才培养策略。通过配套相应的保障体系，使学生的创新能力得到了显著提高。

关键词：创新能力;人才培养;体育工程学

中图分类号：G640 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）25-0028-05

Abstract： The cultivation of innovative talents is a historical mission entrusted to colleges and universities by the times. this paper uses the concept and method of creators to construct the "creator education ecological model" of sports engineering. It emphasizes "learning in creation"， "project-based learning"， "deepening the meaning construction of knowledge through cooperation， communication and sharing"， and "paying attention to the cultivation of students' practical ability and problem-solving ability".By establishing a creator space to support the development of students' innovative ability to provide students with physical space for innovation and creation， hardware equipment， software environment and a variety of resources for autonomous learning， a four-dimensional practical teaching system has been formed and the talent training strategy of "scientific research promoting innovation" has been formed. Through supporting the corresponding guarantee system， the students' innovation ability has been significantly improved.

Keywords： innovative ability; talent training; Sports Engineering

20世紀80年代，国际学术形势发生巨大变化，世界涌现出大量新兴学科，体育工程学孕育而生[1]。国内高校开设体育工程学科本科专业始于2005年沈阳工业大学，我院于2008年率先在体育院校开设体育装备工程本科专业，在此之前，我院已与华中科技大学联合培养“体育电子信息工程方向”的博士研究生，与武汉理工大学联合培养“水上运动方向”的博士研究生[2]。十多年来，国内开设体育工程学专业高校在专业建设和人才培养模式上进行了积极探索和研究，郑伟涛[3]（2007）从体育工程专业研究生参加国家队备战奥运会科技攻关和服务，探讨了研究生科技创新能力培养的途径。张秀波[4]（2007）提出以“大工程”观为指导，建立培养目标多层次、多规格的体育装备工程人才培养模式。张雪临[5]（2008）认为，体育装备工程专业隶属于工科门类，与机械工程、材料科学、体育学三个一级学科和某些二级学科共同组合形成新的专业方向，它突破了体育学单一学科专业模式。韩军生[6]（2008）认为体育工程学科建设，一是要强调多学科的综合运用，二是要与现代体育科技紧密结合，三是要体现中国的特色，四是要为大众体育与健身服务。郭辉[7]（2009）认为专业定位与人才培养目标是以体育科学与机械工程为基础，培养体育装备的开发、设计和制造的高级工程技术人才，提出了完整的体育装备工程专业人才培养方案和课程体系。张娜[8]（2010）认为，主要目标为培养应用开发型工程技术人才，面向体育装备、材料的开发、设计、制造企业，服务于奥运争光计划和全民健身计划，主要特色为体育装备设计与制造技术及现代电子控制技术在体育运动中的应用，强调学生的实践能力和掌握大型工程软件的能力。李旭天[9]（2010）研究了国外体育工程课程的现状，发现国外几所大学的体育工程课程内容有一定的差别。共同点是体育工程学科与机械工程和体育科学关系密切。徐碧鸿[10]（2010）从绿色体育的视角，探讨了体育工程学科发展的责任与定位。上述研究形成的人才培养方案旨在培养熟练的技术人才。在当今知识经济时代，社会对人才的需求已从熟练技术人才向创新型技术人才转变，这就要求高等院校开展创新人才培养，即将学生培养成具有创新意识、创新精神、创新思维、创新知识和创新能力并兼具良好的创新人格，使其未来能够通过自己的创造性劳动取得创新成果，为社会发展和人类进步做出创新贡献。我院以湖北省教育科学“十二五”规划课题“体育院校理工科专业创新人才培养体系的研究与实践”（2012B106）为依托，旨在通过构建体育工程学创新人才培养体系，培养学生的创新意识、创新精神、创新思维、创新能力。

一、创新人才培养体系的构建

（一）构建体育工程学“创客教育生態模型”

体育工程学“创客教育生态模型”解决了创新人才培养的思路问题。创新人才培养的呼声已经铺天盖地，但是究竟如何培养学生的创新能力是高等教育教学改革的关键。2009年以来兴起的创客教育为创新人才培养提供了新思路。创客教育有两种内涵：一是“创客的教育”，旨在培养创客人才;二是“创客式教育”，旨在运用创客理念与方式改造教育。这里的创客教育是指第二种，即运用创客理念与方式培养创新型人才，强调“在创造中学习”“基于项目的学习”“通过协作、交流与共享深化对知识的意义建构”“关注学生动手能力和问题解决能力的培养”。体育工程学（Sports Engineering）是一门崭新的学科，是工程学与体育学的有机结合，其研究范围涉及流体力学、机械工程、计算机应用技术、材料工程、生物工程与生物力学、检测与控制技术、机器人技术等多学科边缘交叉领域。我们在办学过程中，注重学生创新能力的培养，在具体实践中试图利用创客教育的理念和方式开展创新人才培养。在利用创客教育培养学生创新能力的过程中，遇到的最大的问题是：缺乏创新与创造的氛围和环境，教师、学生参与创新活动的动机未能激发，创客教育与创新活动难以有效开展。在摸索过程中，我们利用社会生态模型指导创客教育的开展，利用生态环境的作用改变师生的思维方式和行为方式，取得了较好的效果。社会生态模型作为一个全面的、跨学科的分析框架，即综合考虑个体内、人际间、组织、社区和政策五个层次构成的社会生态系统改变个体的思维习惯和行为方式，从生态环境构建的维度上解决问题。基于创客教育的创新人才培养也需要构建一个由环境支持、人际支持、政策支持、组织支持、学科支持的生态系统，通过生态系统的多层次作用，形成个体的创新意识和组织的创新文化，让创客教育落到实处。构建的体育工程学创客教育生态模型如图1所示。

（二）建立支撑学生创新能力发展的创客空间

构建的开放创客空间解决创新人才培养所必备的场所问题。开展创客教育，需要为学生提供创新与创造的物理空间、硬件设备、软件环境，以及用于自主学习的多种资源。为了给创新教育提供场所，体育工程学在办学过程中，通过多种途径申请重大科研课题、申请特色专业建设项目、申请学校实验室建设等，为学生建立了五个开放实验室：运动功效实验室、电子工程实验室、软件工程实验室、数字媒体实验室、数字仿真实验室。实验室除了为学生创新实践提供物理空间外，还引进了促进体育工程学学科发展所需要的硬件设备、软件和资源等。另外，为了保证创新空间能够有效地为开展创新教育服务，每个实验室由专人负责，同时制定实验室准入制度、退出制度、值日制度等管理规范。实验室全天对创新创业团队开放，为体育工程学院学生创新创业活动提供可靠的环境支持。经过几年的发展，体育工程学创客空间被学校团委挂牌“大学生科创基地”，近五年吸引了机械工程、电子技术、教育技术、运动人体科学、运动训练学等专业约上百学生参与大学生创新创业活动。

（三）构建学生创新能力发展的实践教学体系

创新实践教学体系解决创新人才培养具体策略问题。体育工程学专业创新人才培养逐渐形成了四维一体的实践教学体系：“导学-导研-导创”的人才培养理念、“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径、开展导师负责制的“兴趣小组”第二课堂、形成“科研促进创新”的人才培养策略。

1. “导学-导研-导创”的人才培养理念。学院提出三个引导理念，构建两种培养模式，实现三个结合。教师由教变为导（导学、导研、导创），引导学生学习、引导学生探究、引导学生创新;两种培养模式：课内培养+第二课堂，由理论课程体系和实践课程体系构成课内人才培养体系;积极开展第二课堂活动，设置兴趣小组，组成导师组，为学生提供课外指导，提高学生动手能力;三个结合：教学、科研、竞赛相结合，即鼓励优秀学生参与科研项目、鼓励优秀学生参与学科竞赛，以实现“科研促进教学、竞赛促进创新”的目标。

2. “学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径。学科竞赛是指与学科相关的以竞赛的形式激发学生通过实践来发现问题、解决问题，培养学生实践创新能力的活动。学科竞赛是一种可行的教学行为，有着常规教学不能相及的特殊的创新教育功能，它能培养学生对科学产生浓厚兴趣，使其具备发展型的知识结构、探究型的学习方法。学科竞赛在培养学生的创新能力、协作精神和实践能力，提高学生问题解决能力中具有重要推动作用。我院积极鼓励大学生参与各级各类学科赛事（“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、大学生创新创业项目、全国电子设计大赛、全国计算机设计大赛、全国机械设计大赛等）;同时组织举行每年一度的校内科创文化节（包括软件设计大赛、网站设计大赛、贺卡设计大赛、DV大赛、课件设计大赛等）。利用学科竞赛平台，建立“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径对培养学生创新能力具有重要价值。

3. 开展导师负责制的“兴趣小组”第二课堂。导师负责制本是研究生培养模式，但这里的导师负责制是指导老师对兴趣小组“第二课堂”的学生课外学习负责。第二课堂是在第一课堂之外，在教师指导下以发展学生的个性特长，开发潜力，培养学生探索创造和应变能力，特别是以创新意识和创新能力的培养为目的的有组织、有计划、有要求的教学活动。导师负责制的“兴趣小组”第二课堂是指学生经过大学一年级基础专业课程学习之后，选择一个“兴趣小组”，利用课余时间，由“兴趣小组”指导教师完成对兴趣小组的教学，教学形式包含授课、指导、讨论、项目等形式。我院为本科生开设软件设计、平面设计与动画制作、网站开发、视频节目制作、电子技术、机械设计等6个兴趣小组，每个兴趣小组配备由若干教师组成的导师组，导师组为学生提供第二课堂的教学与指导，每个导师组有一名组长，负责第二课堂教学活动的安排。在小组内形成高年级带低年级的“传帮带”机制。

4. 形成“科研促进教学”的人才培养策略。科研是大学活力的源泉，教学与科研之間的关系犹如鸟之两翼，车之两轮，二者相互依赖，相互促进，缺一不可。以科研促进教学是提高大学教学质量的重要途径。科研不仅可以增强教学的深度、拓展教学的广度，而且可以更新教师知识结构、完善教师的知识体系，提高教学效果。同时可以让学生参与到科研项目之中，不仅可以深化其知识结构，还可以培养其严谨的科学态度和科研方法。我院在理工科办学过程中，始终倡导“科研促进教学”，形成了“科研促进教学”的人才培养机制。首先，重视教师的项目申报和科研工作。学院积极鼓励教师根据自身情况申报各类科学研究项目，教师在完成科研工作的同时一方面提升了自己的业务水平，另一方面也可以利用科研项目指导学生。其次，倡导学生积极参与教师的科研项目。大力倡导教师将科研任务分解到课程实践、综合实践、兴趣小组项目实践、毕业设计之中。第三，鼓励教师进行教学研究，利用教研成果促进教学改革。鼓励教师根据专业教学需要申报省级和校级教学研究课题，对优秀案例和先进经验进行推广和表彰。

二、实施创新人才培养的保障体系

在实施创新人才培养的过程中会遇到，创新人才培养缺乏思路、缺乏文化氛围、缺乏环境支持和未找到具体策略等问题，为此，需建立有效的保障体系。

（一）利用社会生态模型指导创客教育的开展

创客教育与创新教育如果缺乏思路很容易“飘在空中”，尤其是在学科内尚未构建创新教育文化氛围的背景下，师生创新的激情难以被激发，在此种情况下不少创新教育与创客教育被扼杀在摇篮之中。体育工程学科在开展创新人才培养过程中，利用社会生态模型构建了“体育工程学创客教育生态模型”，从组织支持（建立兴趣小组、建立项目小组、建立学科决赛队）、学科支持（电子技术、机械工程、信息技术、体育科学）、环境支持（物理环境、硬件设备、软件资源、经费来源等）、政策支持（学分政策、奖励政策、保研政策、竞赛制度）、人际支持（指导教师、学科专家、创新同伴）等维度激发师生参与创新与创造的热情，从而改变师生的思维方式和行为方式，营造体育工程学学科内部良好的创新文化氛围，让创新活动成为学生发展、教师发展的重要途径。

（二）开放创客空间为创客教育提供环境支撑

传统的实践教学在实验室进行，但是由于受到时间、空间等条件的限制，实验室资源未能得到充分利用。体育工程学科在开放已有实验室基础上，通过申请重大科研课题、申请特色专业建设项目、申请学校实验室建设项目等方式，新建了几个开放实验室：运动功效实验室、电子工程实验室、软件工程实验室、数字媒体实验室、数字仿真实验室。实验室全天候为本科生、研究生开放。实验室除为学生创新实践提供物理空间外，还引进了促进体育工程发展的硬件设备、计算机软件等。另外，为了保证创新空间能够有效地为开展创新教育服务，每个实验室由专人负责，同时制定实验室准入制度、退出制度、值日制度等管理规范。经过几年的发展，体育工程学创客空间被学校团委挂牌“大学生科创基地”，近五年吸引了机械工程、电子技术、教育技术、运动人体科学、运动训练学等专业约上百学生参与大学生创新创业活动。

（三）基于项目驱动的小组合作激发参与动机

传统的实践教学以学生个体参与居多，不少学生积极性不够，往往难以取得良好的效果。因此，我们引进了基于项目的小组合作方式。“项目”涵盖多学科知识，并且项目一般是真实的任务，大多来源于学科竞赛、科研课题、创新创业计划等。具体做法是：在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由小组处理，信息的收集，方案的设计，项目实施及最终评价都由小组负责，小组通过项目的开展，了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。以行动为导向的项目合作，它把整个学习过程分解为一个个具体的事件，设计出一个个项目方案，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的创新思维和问题解决能力，尤其是解决问题的方法、接纳新知识的学习能力以及与人的社会协作能力等。基于项目的小组合作具有以下特点：1.小组自行负责地、全身心投入地实施较完整的工作项目;2.学习的最终目的在于完成具有实际利用价值的成果;3.为了完成项目，学生要把不同专业领域的知识结合起来。由于项目一般是真实的任务，学生在完成项目后一般会获得丰富的收获：获奖认可、项目结题等。

（四）工作场所的顶岗实践提高问题解决能力

顶岗实习，即在完成基础课程学习之后，到专业对口的工作场所直接参与生产过程，综合运用本专业所学的知识和技能，以完成一定的实际任务，并进一步获得感性认识，掌握操作技能，养成正确劳动态度的一种实践性教学形式，对创新人才培养具有重要价值。为了提高体育工程学学生在工作场所中的问题解决能力，我们充分利用体育工程学专业多学科交叉的特点，为学生提供多种顶岗实习工作岗位，比如单招过程中设备的调试与使用、各类运动会的志愿服务、学校各部门的勤工俭学、教师科研项目的助手等。学生在这样的顶岗实习过程中，真正参与到工作场所的问题解决中，其问题解决能力和创新能力得到锻炼和发展。

三、学生创新能力培养的成效

（一）学生创新能力得到显著发展

1. 本科生学科竞赛获奖情况

学院为加强体育工程学学科建设，提高该专业学生的科技创新能力，精心组织学生参加了“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国大学生计算机设计大赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生电子设计竞赛等相关学科竞赛、创新活动。2012年至今，体育工程学学生在校本科生竞赛成绩斐然，获得国家级奖39项、省级39项，如表1所示，其中2015年参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，《灵敏素质测试系统》荣获国家级二等奖、《户外科学健身驿站》荣获三等奖，创造了武汉体育学院在全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛上的历史最好成绩。学院获奖励的学生占学生总数的30%。

2. 大学生创新创业项目情况

学院十分重视大学生创新创业项目训练计划工作，从2013年开始广泛动员，积极参加，截止到2016年，学院本科生获批国家级大学生创新创业训练计划项目12项，获批湖北省大学生创新创业训练计划项目27项如表2所示。

3. 学生的创新成果应用情况

学生参加发明专利1项，实用新型专利14项，如表3所示。

4. 学生受邀参与实践工作情况

体育工程学的学生每年承担着湖北省考试院、武汉体育学院、北京体育大学、天津体育学院、武汉理工大学、江汉大学、湖北省公安厅所组织的高水平运动员測试、体育单招、公务员招考等体育专项考试的仪器测量操作任务。

武汉体育学院的毕业设计管理网站一直由本专业学生负责研发与维护;国家帆船帆板队、国家蹼泳队的训练数据分析任务也由本专业学生承担;2015-2016全国高校电子竞技联赛（CUEL）总决赛由国家体育总局体育信息中心主办，在本次比赛中，本专业学生负责组装电脑、摄影摄像、嘉宾礼仪、新闻通讯等各项工作，为比赛的顺利开展提供了人力保障和专业保障。

（二）本科生就业情况明显改善

从2012-2016年，培养的本科生就业率保持在93%以上，一直名列学校前列，考研录取率保持在16%以上，考取的大学有清华大学、浙江大学、北京师范大学、中南财经大学、上海交通大学、华中师范大学等985、211重点大学。多名学生出国（境）留学，有法国克来蒙费朗大学、香港教育学院、香港理工大学等。毕业生就业岗位分布在IT行业（如腾讯、华为等），体育用品行业（如安踏、乔丹、虎扑等），教育行业等。

四、结束语

本文运用创客理念与方式构建体育工程学“创客教育生态模型”，强调“在创造中学习”“基于项目的学习”“通过协作、交流与共享深化对知识的意义建构”“关注学生动手能力和问题解决能力的培养”。建立支撑学生创新能力发展的创客空间为学生提供创新与创造的物理空间、硬件设备、软件环境，以及用于自主学习的多种资源。形成了四维一体的实践教学体系：“导学-导研-导创”的人才培养理念、“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径、开展导师负责制的“兴趣小组”第二课堂、形成“科研促进创新”的人才培养策略。通过配套相应的保障体系，使学生的创新能力得到了显著提高。

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