新工科背景下基于学科竞赛的材料成型及控制工程学生创新能力培养探索

胡 励 ，周 涛 ，李明骜 ，时来鑫

（1.重庆理工大学材料科学与工程学院，重庆 400054；2.重庆理工大学重庆市模具技术重点实验室，重庆 400054）

针对我国制造业创新能力、整体素质和竞争力与欧美发达国家仍存在明显差距的现状，国务院于2015年5月正式发布了《中国制造2025》（国家行动纲领），对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署，提出了我国制造业由大变强的“三步走”战略。为实现上述目标，从2017年2月开始，教育部紧锣密鼓地推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》和《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等一系列文件[1]，大力支持国内各类高校积极开展新工科建设，培养面向未来产业需求的多元化、复合型和创新型卓越工程人才。

本质上讲，“创新能力”是优秀复合型工程人才的核心属性。因此，高校工程人才培养质量的试金石就在于其培养的学生是否具备良好的创新能力。研究表明，学科竞赛可有效促进课堂理论教学知识的实践化，实现多学科知识体系的交叉融合，是助力创新型人才培养的有效途径[2]。本文以重庆理工大学材料成型及控制工程专业为例，分析学科竞赛在教学实践中面临的问题，总结在推进学科竞赛进融入教学实践过程中的有益探索，旨在为高素质材料成型及控制工程人才培养提供有价值借鉴。

1 材料成型及控制工程专业特点与现状

材料成型及控制工程专业是典型的多交叉学科专业，其与机械、计算机、力学等学科存在广泛交叉，相关知识体系涵盖铸造、冲压、锻造、焊接等众多技术领域[3]。重庆理工大学材料成型及控制工程专业创办于1990年，依托重庆汽车产业、电子信息产业、高端装备制造产业和兵器装备产业等产业强大背景，经过30多年的快速发展，目前已发展成为国家级“特色专业”、国家级“一流本科专业”、重庆市首批“特色专业”、重庆市首批“三特行动计划专业”、重庆市首批高等学校“一流专业”、重庆理工大学首批“本科品牌专业”；拥有从“材料制备—成形加工—组织分析—性能检测”在内的全链条完备实验条件，已成为重庆乃至其他地区材料成形及控制工程专业重要的人才培养基地和科学研究基地。

2 材料成型及控制工程专业学生学科竞赛现状

（1）学生对学科竞赛的关注度不够，参与积极性有待提高。在新工科建设的大背景下，虽然学院和专业系构建了两级联动的学科竞赛组织体系，出台了相关后勤保障与竞赛激励文件，并公示于学院主页。但通过对各年级学生的实际调研表明，对学科竞赛有所了解的大一学生不足20%；大二学生虽然对学科竞赛的了解及关注显著增强（70%），但普遍认为参与学科竞赛的门槛较高，因而参与的积极性不够；大三和大四学生由于课程设计、毕业设计（论文）、准备考研和找工作等因素，其更缺乏参与学科竞赛的积极性。

（2）学科竞赛知识体系与实际教学实践不匹配问题突出。当前我校开设的材料成型及控制工程专业课程大多难以摆脱传统学科观念的束缚，课程分类杂乱，未能形成相关课程群，且在授课环节未能突出学生的学习主体地位，侧重学生对理论知识的掌握与应用，对学科交叉理论知识及相关前沿热点关注不足。上述问题导致学生在参与学科竞赛过程中创新视野受限，不能针对行业痛点或热点问题提出创新性的专业解决思路或方案，或者即使有了较好的解决方案，亦不能综合运用所学专业理论知识来有效阐述，相关竞赛作品的完成进度与质量不理想。

（3）学科竞赛受众面窄。学科竞赛由于其内禀的“竞争”属性，一般对高校参与队伍的数量及每支队伍人数有严格限制。为此，一般采用“院级”—“校级”逐层选拔模式来最终挑选参赛队伍，进而导致仅有少量的学生能最终参赛，受众面窄。因此，难以通过学科竞赛这种方式，提高学生的整体创新能力和培养水平[4]。

3 以学科竞赛为载体的材料成型及控制工程专业学生创新能力培养举措

（1）针对学生对学科竞赛的关注度与参与积极性不高的问题，本专业积极利用多种渠道加强对学科竞赛的宣传。在大一的专业宣讲课程上，即从“为什么参加学科竞赛—如何参加学科竞赛”不同维度对学生说明并强调参与学科竞赛重要性，尤其是学科竞赛对未来就业及深造的正面效应；从大一到大四期间，充分利用班会、科研讲座、网络平台、校园广播和校园海报等不同媒介在全校范围内对学科竞赛进行全面宣传，以营造浓厚的学科竞赛氛围，提高学生对学科竞赛的认知与热情[5]。同时，有意识地让低年级学生加入高年级学生的学科竞赛项目中，通过这种“以老带新”的模式，打破学生参与学科竞赛的畏难情绪，让参与学科竞赛在学生中成为一种“潮流”，促使学生积极参与到其中。

（2）针对学科竞赛知识体系与实际教学实践不匹配的问题，本专业一方面积极开展专业课程教学改革，在吃透学科竞赛对学生专业知识要求的前提下，结合材料成型及控制工程专业多学科交叉特性，将学科前沿技术与研究方向引入课程教学；同时，开展研讨式教学，结合企业实际作业场景或利用往届学科竞赛赛题来设置启发性强的学科问题，培养学生的创新意识与创新能力[6]。另一方面，开设“材料成形创新创业课程”，引导学生进行创新思考与创新实践，实现专业理论知识的实践化，促进多学科知识体系的交叉融合，提前开展学科竞赛项目资料撰写培训，为各类型学科竞赛赛事做好准备，使得竞赛的组织更加有序。

（3）针对学科竞赛受众面窄的问题，本专业精心挑选出了适合材料成型及控制工程专业学生参加的相关学科竞赛：中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生系列科技学术竞赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、中国大学生工程实践与创新能力大赛、全国大学生机器人大赛（RoboMaster和RoboCon）、“西门子杯”中国智能制造挑战赛、全国大学生金相技能大赛、中国大学生机械工程创新创意大赛（过程装备实践与创新赛、铸造工艺设计赛、材料热处理创新创业赛、起重机创意赛和智能制造大赛）等。采用“兴趣分组、自由组队、问题导向、导师指导、团队合作”的模式组队参赛，以不同级别学科竞赛为引导，形成渐进式创新能力培养机制，实现学科竞赛在本科教学阶段的全覆盖。

4 结语

当前，以新技术、新产业、新业态和新模式为特征的新经济迫切需通过高校新工科建设，尽快培养出大量具备创新能力与创新思维的高素质复合型工程人才。学科竞赛作为提升学生创新能力的重要渠道，受到了日益广泛的关注。本文以重庆理工大学材料成型及控制工程专业为例，在综合考虑专业实际和学科竞赛现状的基础上，探索学生创新能力培养的方法和路径；通过将学科竞赛融入课堂教育和打造“学科竞赛常规化和全员化”的环境，逐步提高学生的创新思维和创新能力，最终培养出符合时代发展要求的工科人才。