基于学科竞赛的机械类专业综合实践教学模式*

陈婷卓 杨彬 晁栓

摘  要  针对目前机械类专业综合实践人才培养中存在的教学内容单一、学生被动实践等问题，提出将机械类学科竞赛与专业综合实践相结合的模式，通过“以赛促教、以赛促学、赛教融合”，充分利用学科竞赛知识前沿等优点进行专业综合实践探索。介绍江苏大学机械工程学院近年来在学科竞赛与专业实践教学结合方面的经验，为培养新工科创新型卓越人才提供新的培养模式。

关键词  新工科；学科竞赛；机械类专业综合实践；实践教学；创新型卓越人才

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）22-0148-04

0  引言

为应对新一轮科技革命和产业变革的挑战，国家提出推进新工科建设，为我国工程教育改革指明了方向，同时对高校人才培养提出新的要求，培养多元化、创新型卓越工程人才已成为高校刻不容缓的重要任务。专业实践教学是机械类人才培养中必不可少的过程，是加深理论知识学习理解的有效途径，已成为培养创新精神、提高动手能力的重要环节。目前，实践教学仍存在教学内容陈旧、与时代需要脱节，实践项目固定、难以激发学生兴趣等问题。学科竞赛则紧跟科技发展热点，强调以学生为主，彻底打破学生被动实践的现象，更加注重创新能力培养。

为了培养学生的实践创新能力，江苏大学长期以来一直重视各类大学生学科竞赛，近几年根据不同学科、不同专业人才培养计划，确定国家级A类学科竞赛50余项、机械类学科竞赛九项。江苏大学机械工程学院在实践教学和学科竞赛方面进行长期探索与实践，通过“以赛促学、以赛促教、赛教融合”的方式，在学科竞赛与实践教学有机融合方面积累了一些经验，对培养新工科多元化、创新型卓越人才具有一定的现实意义。

1  目前机械类专业综合实践在人才培养方面存在的问题

1.1  实践教学内容陈旧，难以适应时代需求

新工科是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养多元化、创新型卓越工程人才[1-2]。当今社会，新知识呈指数级发展，科学技术不断更新，学科交叉融合快。但目前而言，实践教学仍大多针对某一门课程，并且课程之间相互独立、衔接不够紧密。比如机械类专业的机械系统创新设计项目实践、机电液控制技术项目实践等，课程内容更新缓慢、知识陈旧，学生很难将各部分知识结合在一起，显然滞后于时代发展需求。

1.2  学生被动实践，难以激发兴趣和积极性

目前的专业实践教学，教师布置任务题目，学生被动接受专业实践课题，难以从根本上激发兴趣和积极性。学生发挥空间较小，按部就班进行实践，局限在教师规定的内容和思路框架内，难以自主独立地把所学的理论知识与本专业或科技前沿领域联系起来，难以培养创新精神，难以达到锻炼能力的目的。

1.3  实践教学内容缺乏思政教育，难以兼顾育德与育才

新工科对机械专业大学生的思想政治素养提出较高要求。课程思政要求发挥大学课堂教学主阵地的作用，将德育元素渗透机械专业课程教学的各个环节，引导大学生树立正确的世界观、人生观、价值观，培养适应新工科发展要求的机械专业卓越人才[3-4]。当前的实践教学缺少思政教育，难以育才与育德并重。

2  学科竞赛推动实践教学改革

2.1  以赛促教：推进实践教学内容与方法更新

学科竞赛的主题顺应时代发展，主要来自科学研究需要及实际工程应用。目前，竞赛主题大多涉及交叉学科，涉及的内容往往是一个课程群，而非一门单一的课程。比如由共青团中央、全国学联、深圳市人民政府联合主办的全国大学生机器人大赛RoboMaster竞赛，涉及机械控制、嵌入式系统设计、机器视觉、人机交互等众多学科的相关知识。根据学科竞赛每年主题切换，不断丰富课程新内容，教学内容与时俱进；以学科竞赛为载体，推动实践教学内容和方法革新，构建协同育人的实践教学体系。目前，江苏大学机械工程学院开设了智能小车创新设计、慧鱼机电模型创新训练、无碳小车设计与制作等实践课程，将比赛内容和评分规则引入实验课中，改进传统的教学模式。顺应时代发展要求，面对越来越多的学科类竞赛，学院将针对不同学科竞赛陆续开设相关课程。

2.2  以赛促学：构建学科交叉的知识体系，培养创新意识和工匠精神

学生在学科竞赛选题、设计实验方案、探索解决问题、成果展示等环节主动思考、主动学习和主动实践，充分发挥主观能动性，通过竞赛不断丰富现有知识结构，促使学科交叉融合，达到学习、实践与社会需要相结合的目的。在不断探讨、不断学习打磨的过程中，既有助于理论与实践的结合，又可以培养创新思维能力和创新实践能力。部分学科竞赛时间周期长、要求高，不仅考验学生的实践动手能力，更考验学生积极探索、坚持不懈及永不放弃的精神，从而培养学生的工匠精神。在竞赛过程中，通过合作形成团队精神，培养创新的人格，投入艰辛的劳动，体会丰硕的成果，最终达到培养创新型人才的目的。教师在整个过程中发挥启发、激励和引导的作用，改变了由教师领着学生完成实践教学的方式，创新了人才培养模式。

2.3  赛教融合：新工科多元化、创新型卓越人才的创新培养模式

对准新工科建设目标，将学科竞赛融入专业实践教学模块，同时解决实践教学内容陈旧以及学科竞赛与专业实践教学脱节问题，创新专业实践教学与学科竞赛相互贯通促进的教学模式。学科竞赛的获奖作品和参赛要求贯穿课堂，教师将专业理论知识及先进创新的工程设计思想和创作过程呈现在课堂，使学生掌握利用理论知识有效解决实际工程问题的方法。通过这种教学模式，有效调动学生学习积极性，增强学习热情，而课程教学又能有效、有针对性地指导学科竞赛，为竞赛服务，两者相融相促。

3  江苏大学机械工程学院竞赛驱动机械类专业综合实践模式探索

3.1  学科竞赛三级管理体系

为进一步保证学科竞赛组织工作的高效、有序开展，实现竞赛育人作用最大化，经过长期摸索和实践，江苏大学构建了学校—学院—竞赛管理工作小组三级学科竞赛管理体系。学校层面印发《江苏大学学生学科竞赛管理办法》，按照“整体推进、分类引导、系统组织、分级负责”的原则，做好大学生学科竞赛的组织与管理工作，确定国家级A类学科竞赛51项（2021年），出台奖励政策鼓励师生积极参与。学院作为学科竞赛实施的主战场，负责学生竞赛组织、指导、协调工作。江苏大学机械工程学院专门成立竞赛管理工作小组，落实竞赛所需的设备仪器、材料、场地，全面负责学院各级各类竞赛的组织、宣传、指导、参赛及赛后学生创新学分认定等工作，全过程、全方位参与学科竞赛。目前，江苏大学机械工程学院主要承办全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生先进成图大赛、全国三维数字化创新设计大赛等九项赛事，如表1所示。

3.2  设备齐全、全时段开放的实践平台

学科竞赛的开展离不开实验室、实训场地资源。江苏大学机械工程学院依托工业中心（国家级实验教学示范中心）建立学科竞赛平台，根据学科竞赛项目专门开设机器人、智能车、机械创新设计、RoboMaster机甲大师比赛等专用实验室，对参加比赛的师生常年开放，为竞赛提供仪器设备、场地支持，为师生提供技能训练及沟通交流平台。

3.3  师资队伍及学生队伍建设

学科竞赛的优异成绩离不开高水平教师的指导，这对指导教师的专业理论基础和工程实践能力提出更高的要求。江苏大学机械工程学院专门选拔一批年龄结构合理、专业素质过硬的教师作为竞赛指导教师，负责参赛学生选拔、培训，开展竞赛指导工作，做到备赛过程全程指导。为保证师资队伍质量，学院定期组织指导教师参加培训及会议，学习先进经验。为保证师资队伍稳定性，鼓励教师参加学科竞赛，学校、学院出台一系列制度和措施，按照竞赛类别给予获奖项目指导教师一定金额的奖励，获得国家级竞赛成果可作为职称评聘、导师遴选、职务晋升、评奖评优等的依据。

学科竞赛以学生为主体，因此，吸引一批有兴趣并且能坚持的学生参与是学科竞赛顺利开展的基础保证。学院成立多个社团，如机器人社团、慧鱼创新设计社团、智能车社团、机甲大师社团等，为学生提供深入学习和实践的机会，鼓励高年级学生带低年级学生，形成“传帮带”，有利于队伍的发展与传承。江苏大学也出台相关政策鼓励学生参加学科竞赛，获奖者可依据《江苏大学本科生创新创业学分评定与管理办法》申请获得创新创业实践学分：根据竞赛级别不同，可获得1～4个创新创业实践学分。学生参加学科竞赛也作为学生推免研究生、评奖评优等工作的重要依据。江苏大学从2016级本科生开始，创新创业学分绩点纳入总学分平均绩点核算范围。在一系列政策的支持下，学生踊跃报名参加学科竞赛，利用寒暑假积极准备，通过院内竞赛推荐参加学校竞赛，最后推荐参加省级竞赛或国家级竞赛。

4  目前存在的主要问题

国家近年来把提高教学质量、培养优秀创新人才提升到战略高度，培养一批多元化、具有创新精神的人才已成为高校的重要任务。对此，高校在专业实践、学科竞赛方面不断开展研究与探索，目前已经达成广泛共识，大学生学科竞赛在专业实践教学改革、人才培养等方面具有重要作用，是培养学生创新意识、增强学生创新能力的有效载体。就机械类大学生专业实践改革与学科竞赛而言，在师资队伍、支撑条件、教学资源等方面仍存在问题。

4.1  师资队伍建设方面

部分教师仍存在重科研轻教学、重学科建设轻人才培养的观念，对指导学生参加学科竞赛不重视，导致人才培养效果不佳。虽然学校已经把学科竞赛成果与职称评聘、导师遴选、评奖评优等挂钩，但个别教师以职称晋升为导向阶段性地参与学科竞赛，造成师资队伍不稳定。因此，应培养一批有专业知识、丰富竞赛经验又热爱指导学科竞赛、具有一定奉献精神的教师参与学科竞赛工作，保证师资队伍的稳定性。此外，目前学科竞赛广泛涉及机械、材料、电气、计算机等学科，而各学院教师知识结构单一，因此需要组建多学科融合的指导教师队伍。

4.2  实践平台与学科竞赛场地建设方面

开展学科竞赛的场地较为紧缺是多数高校面临的问题。机械类学科竞赛尤其是竞技对抗类的竞赛需要较大的场地进行设备调试，目前场地仍是各二级单位、系部自行解决、管理，导致有些竞赛场地建成后利用率不高、空档期较多，而其他学科竞赛面临缺乏场地等问题。后续可以通过打造学校、学院公共共享场地，借助大数据平台实行预约，充分提高场地利用率，实现场地共建共享。

4.3  专业实践教学资源方面

专业实践教学资源建设是实践教学团队的重要任务，目前可供使用的教学资源尤其是精准对接专业实践课程与学科竞赛的教学资源较少，教师往往前期做了大量准备工作，查阅了大量的前期教材和在线课程等数字教学资源后，仍没有获得较为理想的资料[5]。因此，要进一步加强课程教学资源建设，针对学科竞赛涉及相关知识的特点，可以充分发挥“互联网+”的优势，从教学课件、应用型课程教材、案例库等方面加强教学资源系统化建设，注重吸取学科竞赛取得的经验，增加大量竞赛获奖作品实例，为培养优秀的创新型学生提供坚强的支撑。

5  结束语

江苏大学机械工程学院经过多年专业实践与学科竞赛结合的探索，现已针对全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生机械设计创新设计大赛、全国大学生机器人大赛RoboMaster竞赛等，陆续增设相应的专业综合实践课程，在专业实践教学过程中结合竞赛取得一些成绩。2021年，江苏大学机械工程学院在全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国3D创新设计大赛、全国大学生光电设计竞赛、中国大学生工程实践与创新能力大赛、机器人大赛、智能汽车竞赛、工程机器人及人工智能大赛、RoboMaster等赛事中，共获省级及以上一、二、三等奖92项，其中国家级奖30余项。在获得成绩的同时仍存在一些问题，比如部分比赛时间周期较长，专业实践教学资源整合不理想、实践基地不足等。这些需要学院及学校进一步探索，达到专业实践教学与学科竞赛真正融合，有效提高学生实践创新能力的目的。

参考文献

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2] 周静，刘全菊，张青.新工科背景下实践教学模式的改革与构建[J].实验技术与管理，2018，35（3）：165-168，176.

[3] 刘昊，郝敬宾，刘新华.机械制造工程学课程思政教学内容设计[J].中国教育技术装备，2021（20）：61-62，65.

[4] 傅志红，罗筱英，李蔚.新工科背景下机械制造工艺学课程教学改革探索[J].中国现代教育装备，2022（1）：81-83.

[5] 王宏宇，朱长顺，吕翔.面向复杂工程问题的专业综合实践课程建设探索[J].高等理科教育，2021（5）：99-104.

*基金项目：2021年教育部产学合作协同育人项目“工业机器人创新实践教学平台建设”（202102528016）；2021年江苏大学机械工程学院教改项目“以赛促学、以赛促教、赛教融合机械类专业综合实践教学探索（JX20211515）。

作者：陈婷卓，江苏大学机械工程学院，实验师，研究方向为机械专业实践教学、学科竞赛组织与管理；杨彬，江苏大学机械工程学院，实验师，研究方向为专业实践教学、学科竞赛组织；晁栓，江苏大学机械工程学院，实验师，研究方向为实践教学创新与平台建设（222013）。