以学科竞赛为途径的理工科大学生创新人才培养实践研究

高哲，杨开一，刘俏含

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁沈阳 110036；2.辽宁大学教务处，辽宁沈阳 110136）

以学科竞赛为导向，提升理工科学生创新能力是深化高校创新创业教育的重要改革途径[1]。2015年，国务院办公厅印发了《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》[2]，指出高校要强化创新创业实践教育，并明确指出要举办全国大学生创新创业大赛，办好全国职业院校技能大赛，支持举办各类科技创新、创意设计、创业计划等专题竞赛。辽宁省人民政府办公厅也印发《辽宁省深化普通高等学校创新创业教育改革实施方案的通知》[3]，明确了要每年组织开展省级大学生创新创业竞赛、大学生创新创业年会等系列活动，营造创新创业良好氛围。为进一步深化创新创业教育改革，培养大学生创新意识和创新能力，2021年辽宁省教育厅共遴选了110 项各类大学生创新创业竞赛项目[4]。

学科竞赛以专业课堂教学知识为基础，以创新课题为导向，激发学生的理论联系实践和独立学习能力。从而提升学生自主发现问题、解决问题的能力。学科竞赛培养了学生的创新创业能力、动手实践能力、团队合作精神、自主学习模式，因此学科竞赛是促进创新创业教育的重要措施，是提高学生综合素质的重要途径[5]。

理工科学科竞赛更着重于学生的动手实践能力的提升、创新思维的培养和团队合作协调能力的培养。目前，理工类学科竞赛种类繁杂，既有政府和高校主办的学科竞赛，又有企业主办的学科竞赛，对学生创新实践能力的要求也不相同。中国高等教育学会制定了《高校竞赛排行榜评估项目遴选办法（2019年修订）》，遴选出优秀的学科竞赛项目。

学生面对种类繁多的学科竞赛，必须有优秀的创新创业指导教师团队。以学科竞赛为导向的理工科人才培养改革不但包括学生创新能力的培养，也包括创新实践平台和教师团队的建设[6]。本文对学科竞赛为导向的理工科人才培养改革进行深入研究，提出了学生竞赛管理、实践平台建设和指导教师团队三方面的教学改革措施，完善理工科学生创新创业教育。

1 以学科竞赛为途径提升学生创新实践能力过程中存在的问题

1.1 学科竞赛学生管理的问题

辽宁大学是一所具有一流学科的综合性大学，参与学科竞赛的理工科学生专业繁杂，既有纯理科专业如化学、数学、物理类等专业，又有纯工科专业如计算机、电气、通信类等专业。由于各个专业的学科特点不同，如何实现学生学科竞赛的有效组织和管理是提升理工科学生创新实践能力的关键问题。因此，解决理工科学生参与学科竞赛的共性问题是实现学科竞赛有效管理的重要途径。

由于大三年级的学生存在考研保研的客观情况以及专业课程繁重，大一的学生专业知识储备不足，参与学科竞赛的学生主要是大二的学生。由于各类理工专业课程体系的特点，各专业知识的学习都是循环渐进的，因此大二年级的学生具有一些专业知识，但是也存在专业知识储备不足的缺点[7]。此外，大二年级的学生虽然已经完成一年的学习，但是对未来缺少规划，缺乏参与学科竞赛的热情，缺少对学科竞赛提升自身创新能力的认识。理工科竞赛参与的学生来自不同专业不同年级，因此学生之间的协调问题也是组织学科竞赛遇到的重要问题。学生之间从开始认识到变成竞赛团队作战的亲密战友，这种转变需要指导教师进行积极引导，学生队员之间的沟通协助问题是学科竞赛中学生管理的重要问题。

1.2 学科创新实践平台建设的问题

大部分理工类专业的学科竞赛都涉及实验设备的操作，并且对竞赛实验场地有所要求，因此要有效对实验场地和实验设备所构建的实践创新平台进行建设。学科竞赛一般都是一种综合性的竞赛，不是针对某一门课程的竞赛，因此学科竞赛的创新实践平台必须是一个综合性、系统性和前沿性的实践平台[8]。学科实践平台也需要指导教师团队的有效管理，维护实验室设备和实验室的安全运行，因此学科竞赛平台的管理也是学科创新实践平台发挥作用的关键因素。

1.3 学科竞赛教师指导团队建设的问题

学生参加学科竞赛需要有优秀的指导教师队伍，优秀的导师团队是学生参加各类学科竞赛的重要保障。因此，学科竞赛中导师团队的建设是重中之重。学科竞赛的导师团队是否有敬业精神、年龄职称是否合理、业务能力是否具备是学科竞赛导师团队建设的重要问题。只有合理解决这些问题才能有效地建设一支能够全方面指导学生参加学科竞赛的导师团队。因此，如何制定方案鼓励青年教师参与学科竞赛，是影响全面提升竞赛指导水平的关键问题。

2 以学科竞赛为途径提升大学生创新实践能力的方法

2.1 完善学生学科竞赛的管理制度

理工科学科竞赛的选题都需要参赛学生掌握一定的专业理论知识和动手实践能力。以大二为主的学科竞赛团队参赛学生需要自我学习部分相关理论知识，这些知识涉及高年级的专业知识和课堂外前沿学科知识，因此培养参赛学生的自我学习和解决问题的能力也是学科竞赛培养理工科人才的一个重要方面。理工科的学科竞赛不但是面向某一个专业或者某一门课程的竞赛，参加某一个学科竞赛的学生来自不同专业和不同年级，因此指导教师应引导学生找到合适的切入点，满足创新实践教育的基本需要。

2.2 建立完善的学科竞赛平台

理工科学科竞赛基本上需要学生掌握一定的专业知识和实践能力，利用所学的专业知识解决实践工程项目问题。理工科学科竞赛的选题一般以项目为导向，以实际的科学问题和工程问题作为题目，锻炼学生的创新实践能力。因此，建设理工科竞赛创新平台需要满足以项目为导向的学科竞赛要求。学科竞赛平台可以采用原有的综合类实验室、工程训练中心，采用实训平台、校企联合实验室以及虚拟仿真实验平台作为学科竞赛的训练场所，充分挖掘现有的实验创新平台。目前，企业主导类学科竞赛较多，可以和赞助企业合作，以校企联合的形式开展指导教师的培训、实验设备的使用以及学科竞赛题目的深入理解，实现以企业实际项目为主导的学科竞赛实验平台的建设。

2.3 制定完善的实验室管理规章制度，落实实验室安全责任

学生利用课余时间完成学科竞赛的题目，由于学生利用学科竞赛实验室的时间不固定，因此必须完善实验室使用的规章制度，协调学科竞赛的实验室设备使用时间和落实安全责任。数学类学科竞赛一般不需要特殊的实验室设备，仅涉及计算机和仿真软件，因此此类实验平台建设需着重学科竞赛数据资源的挖掘。化学类、材料类、生物类相关的学科竞赛存在化学药品的使用和实验设备的安全使用问题，必须加强学科竞赛学生的实验设备安全责任意识。因此，学科平台的管理需要结合学科竞赛涉及专业的特点进行合理管理。

2.4 建立优秀的学科竞赛团队

理工科学科竞赛指导教师团队的建设问题关系到学生是否在学科竞赛中锻炼、提升创新实践能力，因此要重视指导教师团队的建设问题。指导教师团队应该多元化，既要包括专业课授课教师也要包括学生管理教师，以及实验室管理教师。重视教师团队的建设，不断补充教师新生力量，组织具有学科竞赛专长的指导教师定期开展经验交流活动，提升学科竞赛指导教师协作能力。

3 以学科竞赛为途径提升大学生创新实践能力的效果

3.1 提出了完善的学科竞赛学生组织和管理模式

参加学科竞赛的理工科学生一般来自不同专业不同年级，因此参加学科竞赛的学生掌握专业知识各不相同，队伍成员之间互不熟悉，首次参加学科竞赛的学生对学科竞赛的准备并不充分。针对这些问题，指导教师团队以“西门子杯”中国智能制造挑战赛为例，提出了一系列解决方案。在每年比赛结束后都会总结比赛过程中存在的问题，尤其是学生队伍管理的欠缺之处。秋季学期，组织竞赛成绩优异的学生队伍从竞赛性质、竞赛任务、竞赛收获和如何准备竞赛方面做宣讲会，激发学生参加学科竞赛的积极性和自信心，同时也锻炼了获得学科竞赛优异成绩的学生队伍的组织能力和表达能力。建立学科竞赛对应的学生社团，以学生兴趣社团的形式管理参加学科竞赛的学生，形成以学生管理学生、学生负责学科竞赛的管理模式。学生参加西门子杯赛前练习学生组织自主学习，2020年，1 名学生成为辽宁大学－西门子校园学习中心的优秀学生负责人。2021年，1 名学生成为了辽宁大学－西门子校园学习中心校园大使，负责“西门子杯”中国智能组织挑战赛的宣传、运行和管理。通过学科竞赛的大力宣传，每年都吸引大量的理工科优秀学生参加“西门子杯”中国智能制造挑战赛。

为了选拔更优秀的学生，学院承办一年一度的辽宁大学大学生智能制造挑战赛，每年参赛人数都超过50 人。通过校赛的选拔，每年都会踊跃出动手实践能力强、思维敏捷、有创新精神、有责任心和使命感的学生。通过校赛既可以让学生了解省级、国家级学科竞赛涉及的基本知识，又可以选拔优秀的学生和学生负责人。2017年至今，辽宁大学参赛学生获得了辽宁省赛特等奖1 项、一等奖6 项、二等奖15 项、三等奖10 项，参赛人数从开始2017年的10 名学生发展到2021年的44 名学生，参赛学生的人数逐年增加，学生参与的积极性高。经过学生的努力和指导教师团队的精心指导，2017年获得全国总决赛三等奖2 项，2021年一等奖队伍代表辽宁大学也获得了进入全国总决赛的资格。

3.2 以校企合作为依托建立学科竞赛的创新实践平台

学院以辽宁大学－西门子联合实验室为依托，建设以“西门子杯”中国智能制造挑战赛为例的学科竞赛实践平台。通过和西门子公司合作，建设学生竞赛的实验场200 余平方米。学院以联合实验室为依托，连续四年成功了举办辽宁大学大学生智能制造挑战赛，并且三次得到了华为公司的赞助，也成为辽宁大学3C 科技节重要组成部分。每年联合实验室作为学科竞赛基地对全校理工科专业学生进行开放，并且制定了严格的安全管理制度。参赛学生可以在课余时间申请上机练习，通过创新平台提升学生的创新实践能力。2018年至今，学院依托联合实验室举办的校级比赛得到了辽宁大学理工科各专业学生的广泛参与，参赛学生人数逐年递增。

2018年，辽宁大学－西门子校园学习中心建立，实现了以“西门子杯”为例的学科竞赛实践创新平台的有效管理。为了进一步规范实验室学生使用实验设备，学习中心的指导教师还申请并且通过学校团委批准，成立了辽宁大学智能制造学生社团。参赛学生在社团的组织下，在学习中心指导教师的引导下，能够有效合理地组织安排创新实践平台的使用，充分发挥学生自主学习能力和组织协调能力。

3.3 建立完善的学科竞赛指导教师团队

通过学科竞赛提升理工科学生的创新实践能力需要优秀的指导教师团队。2018年通过资源整合，辽宁大学－西门子校园学习中心正式成立，成果第一完成人也成为学习中心的负责人。2020年，该学习中心获得了“优秀组织单位” 称号，2021年通过了三年期的考核。该学习中心每年遴选优秀的青年教师加入指导教师团队，并且也指定了具有责任心的学生负责人负责学习中心的管理。该学习中心的指导教师定期开展学科竞赛的经验交流，对学科竞赛遇到的问题进行分析和研讨，提升指导学生竞赛的能力。此外，指导教师通过QQ 群和微信群的形式加入“西门子杯”中国智能制造挑战赛的教师群，和参加学科竞赛的其他学校的指导教师进行广泛的经验交流，极大地开阔了指导教师学科竞赛组织和管理的视野，和竞赛的主办方也进行了学科竞赛相关的建设性研讨，极大地促进了指导教师学科竞赛指导经验的提升。2017年至今，指导教师团队中的3 名教师获得了“西门子杯”中国智能制造挑战赛辽宁省省赛5 项“优秀指导教师奖”。

4 结语

以项目为导向，以实际工程对象为背景，学科竞赛成为提升理工科大学生实践能力的有效途径。完善参赛学生的管理制度，积极培养学生的创新意识，鼓励学生参加学科竞赛。通过建设创新实践平台和指导教师团队，确保高质量的创新教育成果，营造良好的学生参与学科竞赛的氛围，可以促进创新型理工科大学生培养模式的改革。