强化学科竞赛牵引 聚焦“专创融合”培养

刘战合，杨 波，田秋丽

(郑州航空工业管理学院 a.航空工程学院；b.学科办；c.经济学院，郑州 450046)

当前多种新兴经济形式的快速发展，刺激了新一轮科技变革，要求人才具备较高的人文素养、科学素养、工程素养及融入社会的沟通交流能力。着眼未来产业发展需求，具备优秀创新创业能力和跨界整合能力的人才培养成为高等教育的重要任务[1-2]。国务院、教育部多次印发了高校本科教学质量与教学改革方案，重在激发本科教学活力，通过“双一流”体系建设、“金课”等具体实施，综合提高专业建设水平和专业教育能力[3-4]。为推进本科教学改革的深度和广度，国务院要求把双创教育和实践课程纳入高校必修课体系，逐渐明确了教学、科研及实践紧密结合的培养思路，以加强学生创新精神、创业意识和双创能力的培养[5]。教育部在《关于加快建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力的意见》中提出，以双创教育改革为高等教育综合改革突破口，发挥“互联网+”大赛引领作用，推动创新创业教育与专业教育的紧密结合。开展“专业教育、创新创业教育”的深度融合(“专创融合”)已成为大学本科教学共识，是未来高等教育教学改革的重要举措。尽管目前在专业教育、双创教育上开展了大量教育教学研究[6-7]，但从教学内容、教学方法、教学体系、教学实施等来看，“专创融合”仍缺乏较为深入的理论与实践研究，也缺乏内在驱动和实施途径探索[8-9]。针对以上问题，教育部在《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》中再次强调，“以高水平科学研究提高学生创新和实践能力”，“达到以赛促教、以赛促学效果”，肯定了学科竞赛对本科教学的积极推动作用。可见，结合科研实践的学科竞赛已逐渐发展成为高校双创教育持续推进的重要驱动力，以高水平学科竞赛为出发点开展专业教育、双创教育改革研究，从而推动高等教育教学模式探索和实践。

一、学科竞赛、“专创融合”的内涵逻辑

本科教学的核心任务是专业教育，主要包含理论教学和实践教学。提高理论教学和实践教学效果，对于学生知识体系的建立、创新能力的培养具有至关重要的作用。传统本科教学以理论教学为主，实践教学为辅，理论教学承担学科理论知识、专业知识传授的主要任务；实践教学基本配合理论知识传授而设置，多为相应理论课程的针对性实验，实验缺乏系统性、完整性，对学生的实践能力和知识完整性培养支撑不够。双创教育的核心目标是创新创业，大多数高校已在人才培养方案中设置了相应的创新创业课程(如大学生创业基础等)和相应的创新创业实践学分，由创新创业中心或创客中心等承担教学任务。尽管学生在本科阶段有了一定的创新创业基础知识，但在创新创业能力的提高上却很难达到预期效果，主要是由于创新创业的本质是实践，离开了实践，创新创业教育成了无根之水、无缘之木，往往流于形式而失于行动。

图1学科竞赛、专业教育、双创教育三者内在关系

当前专业教育、双创教育改革探索的共性环节是实践，是回答在专业教育、双创教育中“实践什么、如何实践”的问题，也就是说，专业教育、双创教育不可分割，是高校本科教育的重要组成部分。实践需求为专业教育、双创教育的融合提供了必要途径。传统的实践教学多依赖于专业教学内容，不同的专业教育体系基本采用同一教学模式，将实践教学大致分为课内实践、课程设计、认识实习、生产实习等内容，实践内容大多相对不变，与专业知识先进性、学科发展方向、行业市场等联系较少，容易给学生造成“走马观花”的印象，不利于专业建设和专业知识教育水平的提高。学科竞赛的本质属于典型的实践活动，且与专业知识、创新创业意识密切相关，是传统实践教学的重要补充和提升。高水平学科竞赛为实践教学提供了可行途径，兼具专业教育、双创教育的双重属性。因此，学科竞赛、专业教育、双创教育的逻辑关系即为高水平学科竞赛牵引的“专创融合”人才培养模式，如图1所示。

高水平学科竞赛，从竞赛功能、竞赛内容、影响范围、评价体系上来看，主要有面向跨学科实践的综合性竞赛、面向专业实践的学术性竞赛及面向应用性实践的双创训练项目等。各类竞赛虽各有侧重，但都是立足专业知识，通过创新或创业活动规划、实践训练等，提高学生的专业知识水平、实践能力，培养创新意识和专业精神。一方面，学科竞赛一般以某一学科或专业的科学问题、应用技术为核心，面向专业未来技术发展或市场需求，由学生团队相对独立完成调研、设计、分析、试验等过程，在竞赛实施过程中，可正向促进专业理论知识再升华，锻炼学生理解专业知识、运用专业知识及分析解决专业问题的综合能力，提高理论实践结合的科学素养。另一方面，与当前本科教学改革匹配，学科竞赛已发展为创新创业能力培养的重要途径，通过引导、组织、指导学生团队参与以“互联网+”、“创青春”为代表的创新创业大赛，在竞赛中培养学生的创新意识、创业精神，推动双创教育基础知识的应用。可以看出，学科竞赛推进的同时可促进专业教育和双创教育的共同提升，是“专创融合”人才培养的核心驱动力。

二、丰富“专创融合”内容，贯通竞赛指导体系

以飞行器设计与工程专业教学实践为例，结合专业课程体系、双创教学内容，协同推进学科竞赛的科学指导和内容优化，提升专业教育、双创教育能力。如前所述，第一类面向跨学科实践的综合性竞赛，以“互联网+”大赛、“挑战杯”为代表，围绕飞行器设计、制造、工艺、仿真、试验和国际国内航空器应用市场发展情况，从通航飞机、无人机角度出发，形成“专业+市场”融合意识，通过参赛指导、学生主动学习，丰富专业教育、双创教育内容体系；第二类面向专业实践的学术性竞赛，重在飞行器设计专业理论知识内容的掌握和扩展，其核心是专业知识凝练，使学生在解决科学问题的过程中，有目标、有步骤地完成专业课如飞行器总体设计、飞行器控制、空气动力学等内容的巩固和连通；第三类面向应用性实践的双创训练、科技创新项目等，以校、省、国三级“大学生创新创业训练项目”为主要依托，结合其它学生创新支持项目，有较为清晰的研究目标、方案和计划，通过教师指导、学生团队为主参与，实现专业知识、实践能力、创新意识的同步提高。

以“贯通式”思维开展学科竞赛指导。首先，结合专业课程、实践课程教学体系，实现与学科竞赛指导的“贯通”，由专业教师组建学科竞赛指导团队，在飞行器总体设计、无人机工程设计、空气动力学、飞行力学等专业核心课程教学中，聚焦专业科学问题，配合专业知识课题式教学方法，根据专业知识内容特点和学生个人兴趣，设置不同研究目标、内容、应用的课题。在课内实践中，有针对性、有计划地开展课题式科研训炼，提高学生对理论知识的理解和应用能力。在飞行器设计与工程专业教学实践中，对实践课程内容进行改革，采用学生分组+课题式策略，以飞行器总体设计、飞机空气动力学仿真试验、结构力学前沿问题研究、新概念无人机设计制作等为实践内容，有效提升了学生实践能力。其次，根据三类竞赛不同特点，对团队研究内容、成员进行优化调整，吸收相关专业学生，实现多学科、跨专业的“贯通式”培养。在课程教学中，课题或项目在内容上保持延续，结合学科竞赛要求，专业教师主要负责学生实践团队的跟踪指导、宏观规划引导、专业知识传授，对学生实践团队优中选优，使得部分科研内容饱满、研究方法创新性高、专业素养优秀的团队成长为高水平学科竞赛团队。最后，参与不同类学科竞赛，提升学生专业知识的综合应用、创新及创业能力，形成专业知识共性+竞赛个性、科研共性+学生个性的“贯通式”培养，兼顾专业知识共性培养和不同方向竞赛个性培养，科研问题的共性研究培养和学生个性化培养，推进学科竞赛、“专创融合”教育的同向同行。

结合以上“贯通式”学科竞赛培养思路，建立以科研项目为主线、融入专业知识的高水平学科竞赛培养体系，如图2所示。综合考虑教师的专业知识及科研方向、学生实际能力、个人兴趣性格等因素，以科研项目为背景，由指导教师研究并制定合理的课题方向和研究计划，跨学科、跨年级组建学生科研创新团队，开展面向未来、面向应用的新概念航空器设计，提高专业知识实践能力。为提高双创教育水平，基于课题式学科竞赛团队，以多级双创平台(专业课实践体系+飞行器创新实验室+众创空间)形成创新创业团队，共同推进双创教育。在此基础上，以影响力最为广泛的“挑战杯”“互联网+”大赛为主要目标，对已有课题式科研项目进行适应性升级和改进，重点考虑飞行器设计在总体布局、气动设计、自动控制等关键问题上的创新设计，或以通航及无人机市场需求为目标的创新创业策划，通过校、省、国赛对项目的多轮优化改进及路演锻炼，使学生理解和掌握专业知识、了解和认识相关学科、培养团队合作意识。

图2 高水平学科竞赛培养体系

三、学科竞赛牵引，聚焦“专创融合”

结合专业教育特点，基于“挑战杯”“互联网+”“中国创新创业大赛”等综合性赛事的竞赛内容、方法与专业教育的相关性，以专业教师指导团队、学生竞赛团队为主体，对飞行器相关专业知识、工程问题、市场问题进行梳理，形成具备一定独立性的研究问题，根据学生团队研究情况参与学科竞赛，反向驱动专业知识能力提升。对培养方案、课程体系进行优化，改变现有专业教育中内容相对孤立、过度重视理论教学的现状，以综合性赛事为依托，以课题式研究为主线，组建科研团队，改善学生跨学科专业知识培养生态。以专业教育需求为出发点，瞄准本专业高端学术性竞赛，优化专业教学知识体系，梳理构建专业知识体系与学科竞赛的相融依托关系；基于课题式专业知识研究内容，结合本科生“四年一贯制”教学理念，开展专业知识理论、实践教育，提高学生专业学习主动性，彰显个性化培养优势。基于国家航空产业发展脉络、地方区域经济等行业需求，以双创训练项目、科技创新项目等为载体，积极开展科技创新、创新创业活动，考虑到新工科领域的航空航天技术、智能化、信息技术、大数据等方向，以学校“众创空间+飞行器创新实验室”为平台，开展项目推进及锻炼，形成多专业参与、竞赛推进、创业能力等相融合的人才培养模式。

图3学科竞赛驱动“专创融合”培养策略

结合创新创业活动基本过程和学科竞赛活动，丰富专业知识教育内涵，优化航空专业知识教育体系，整合校内外资源和平台，从飞行器设计专业知识体系和与双创活动相关的其它专业知识体系两方面开展“专创融合”，提升学生专业综合运用能力。飞行器专业知识体系包含理论知识和应用技能，理论知识如飞行器总体设计、空气动力学、飞机结构、航空材料、飞行器制造、生产工艺等，可结合专业课程进行实践训练，应用技能如新概念飞行器设计技术、三维建模技术、性能仿真分析技术、试验及测试技术等，可通过课外科技实践活动、科技创新驱动提升专业技术分析能力。由于双创活动的实践性，会涉及管理类、经济类、法律类等知识，结合航空技术、航空管理、航空服务、政产学研等不同层面开展协同双创活动，全面提升航空专业知识能力，拓宽学生知识广度，实现学科竞赛牵引的跨学科“专创融合”。学科竞赛驱动的“专创融合”培养策略如图3所示。

基于专业学科情况，引导学生调研国家航空产业、地方区域经济发展需求，如黄河流域生态保护对飞行器设计、应用等的技术需求，结合专业特色情况，从航空特色、市场融入角度分析对专业人才、就业能力的需求，反馈人才培养过程。考虑市场和人才需求，借助高水平学科竞赛推动和课题式科研项目，在实际专业知识教育、创新创业教育中融入需求，从专业知识体系、教学方法、教学内容、教学过程等入手，有效融入双创活动、竞赛项目，通过合理分工、个性培养、团队合作、师生共创，提升学生专业综合能力。结合“贯通式”高水平学科竞赛培养体系，在科研创新团队、双创团队的基础上，组建成员稳定、航空特色明显的竞赛团队，吸收航空经济、管理学、计算机、机械、电子等相关专业指导教师和学生，以课题式科研项目和跨学科双创活动为两翼，形成学科竞赛驱动的“专创融合”人才培养模式，实施全过程实践能力培养。

四、教学实践成效

梳理航空类专业知识、双创教育内容，结合学生现状，组织和策划实践活动内容，以科研支撑鼓励学生参与“互联网+”大赛、挑战杯、航空航天锦标赛等高端学科竞赛，形成了趣味性、专业性、竞技性、工程性、双创性等结合的综合能力培养方法。以新概念飞行设计及应用为核心，结合飞行器总体设计、空气动力学、飞行器制造、飞行器结构力学等专业知识点，充分考虑航空工业发展趋势和市场需求，创新性地提出了新型水陆两用连翼式物流运输无人机、高稳定性环形翼航测无人机、模块式货舱都市群物流无人机、新型可变气动布局农用物流无人机等多种飞行器设计概念。例如，学生团队承担设计、制作、试飞等全过程，根据设计目标和应用方向，完成了多轮设计和技术迭代，创新性地提出了环形翼结构、双机身+连接翼结构、船身+连接翼结构等飞机设计新概念，完成了所有方案验证分析，综合提升了“专创融合”的专业能力。

通过飞行器设计与工程专业教育研究与实践，加深了学生对专业知识的理解，结合无人机制作、飞行试验，真实参与了新概念飞行器设计研究，提高了专业技能和科研素养。2015年开展教学实践以来，学生团队取得多项突破，其中2017、2019年分别获“挑战杯”大挑国赛三等奖2项、省赛奖30余项，2020年再获“创青春”国赛银奖1项、铜奖2项，2017年、2020年获“互联网+”国赛铜奖2项、省赛奖10余项，其它学科竞赛获奖50余项，学生申请专利10余项、发表学术论文20余篇。学生专业综合素质的提高是教学实践成果的重要表现，与其它专业相比，飞行器设计与工程专业学生连续三年考取西北工业大学、北京航空航天大学等高校硕士研究生比例较高；教师、学生团队分别获第一届(2017)、第二届(2019)“最美郑航人”称号，得到学校、师生一致认同，凸显了以学科竞赛牵引的“专创融合”教学效果。

五、结语

从学科竞赛、专业教育和双创教育的本科院校教育现状出发，以学科竞赛为突破点，聚焦专业教育、双创教育的融合理念，鉴于学科竞赛、专业教育、双创教育共性为实践，学科竞赛兼具有专业教育、双创教育的双重属性，构建了学科竞赛牵引的“专创融合”理念内涵逻辑。结合专业教育与双创教育的关系，理清了学科竞赛的分类并结合飞行器设计专业实际，丰富了学科竞赛内容，分析了学科竞赛和专业教育、双创教育的依托支撑作用，根据专业教育、双创教育特点，建立了“贯通式”竞赛培养体系，采用课题式、进化制、延续制、跨学科等多种形式，推进学科竞赛与“专创融合”的同向同行。构建了学科竞赛牵引的“专创融合”教育及实践体系，结合三类学科竞赛特点，以飞行器设计与工程专业为例，开展了“专创融合”培养策略研究及实践研究，推进了专业教育和专业建设，为学生综合能力提升提供了重要培养途径。