学科竞赛赋能多专业协同的创新实践教学模式研究

黄群艺，富海鹰，王艺霖

（西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031）

引言

学科竞赛是在紧密结合课堂教学的基础上，以竞赛的方式，激发学生理论联系实际和独立工作的能力，提高自身的实践和创新能力，通过实践发现问题、解决问题，培养大学生的专业学习兴趣和创新意识的活动。目前，它已经成为高校实践教学的一种主要形式，并作为高校教学内容的组成部分在创新性人才培养中发挥着重要作用。

国内外的实践研究表明，学科竞赛是高校进行创新性人才培养的一条可行途径，不仅可以为高校发现和培养各个学科领域的优秀大学生，也是世界范围内高校进行同场竞技和学术交流的重要平台。参加高层次的学术竞赛已经成为国内外大学生体现创新精神、学术能力及团队合作的重要方式。目前，国际大学生学科竞赛的影响力正在不断攀升，如：美国大学生数学建模竞赛、ASC世界大学生超级计算机竞赛、美国中太平洋赛区土木工程竞赛等每年都能得到世界范围内众多知名高校的积极参与，通过大赛平台，推动各高校、各国及地区之间青年创新人才的培养和交流，提升高校的全球知名度和世界影响力，促进学科与产业的创新发展。

为进一步提升“双一流”建设背景下的创新性人才培养质量，提出学科竞赛赋能多专业协同创新实践教学模式研究，对前期学科竞赛的实践成果进行归纳、梳理、总结，在此基础上构建基于学科竞赛的多专业协同融合机制，探索在“双一流”建设背景下创新实践教学新模式，以此促进我校教育教学研究与改革，推进我校高等教育内涵式发展，不断提高人才培养质量。

一、学科竞赛赋能多专业协同创新实践教学模式的实践内容

（一）组建多专业融合协同的指导教师团队

考虑传统单科性的“专才”培养模式越来越不适应日益综合化的科学发展需求和日益复杂化的社会发展需求这一现状，我国一些传统性、专业性较强的学科竞赛正逐步向开放性、前沿性、交叉性发展，鼓励大学生通过学科竞赛活动项目培养跨专业、跨学科技能和思维，以更好满足当前高素质复合应用人才的实际需求。以全国大学生结构设计大赛为例，在第八届、第九届、第十届、第十一届赛题中就涵盖了建筑、桥梁、水利、计算机等多专业内容（见图1、图2），依靠传统的单一专业教师指导模式，在个人时间、精力、专业知识覆盖面上将难以满足竞赛指导要求。为此，通过主动思变、积极求变，适时组建涵盖学科竞赛专业知识内容的多专业融合协同的指导教师竞赛团队，将学科竞赛涉及的学科、专业知识点进行梳理、归纳，以学科竞赛作为项目主线，指导教师为引导，学生为主体，进行相应的学习。

图1 第十届国赛题目示意图

图2 第十一届国赛题目示意图

（二）探索学科竞赛牵引、多专业协同的创新型实践活动教学

以学科竞赛为牵引，多专业融合协同的指导教师竞赛团队积极指导参与学校、学院的本科生科研训练计划项目（SRTP）、个性化实验项目、产学研项目等创新型实践活动，广泛开展相关的教育教学改革研究，探索多专业协同创新实践教学模式。如：遴选了《福州国际金融中心BIM应用》《河北师范大学综合楼BIM应用》2个BIM工程应用项目及轻质秸秆混凝土砌块的材料性能研究、玄武岩纤维改性混凝土的配合比及基本力学性能研究2个大学生科研创新训练计划项目（SRTP）作为多专业协同创新实践教学模式实践载体，分别组建了来自建筑工程、造价、施工管理、铁道、桥梁等多专业的师生团队。而后，根据项目所需具备的专业知识点，同时结合不同专业及年级的学生专业素养，对学生进行合理的项目分工，在此基础上，对其进行分阶段、跨专业的单项技能培训及提升，促进学生夯实完成项目所需的基本专业知识储备，并逐步形成跨专业知识构架。最后，结合项目实例，针对具体的工程问题，引导学生不拘泥于自身专业限制，尝试从跨学科多角度去审视问题、解决问题。如：在BIM应用中，项目所涉及的电气管线设计、给排水设计就需要团队成员进行跨专业的学习及应用。通过学科竞赛赋能下的各类创新型实践活动，在多专业协同创新实践教学模式下，充分调动学生的学习主动性，全面提升学生的创新能力，从而推进学生科研创新精神、团队意识、组织能力等综合素质的提升。

（三）构建全过程、多维度、多元化的创新型实践环节评价体系

在传统的专业基础课程、专业课程的评价体系中，主要采取考试作为考核方式，分数通常以百分制为主，其侧重点在于考查学生对专业知识的理解和掌握程度。而在实习实践环节中，特别是学科竞赛、SRTP、个性化实验项目等创新型实践环节中，对于学生在这些创新型实践环节中的评价，提出采取全过程、多维度、多元化的评价体系，即对整个创新型实践活动项目全过程中学生所体现的个人专业知识能力、跨专业与跨学科思维能力、团队协作能力、创新能力、抗压能力、解决新问题的能力、团队奉献精神及项目最终学习成果等进行全面多元化的评价（见图3），以培养学生充分发挥特长，同时克服专业局限，全面提升个人的综合能力，适应当前社会对复合型人才的培养需求。

图3 全过程、多维度、多元化创新型实践环节评价体系

（四）建立开放式、多功能、跨学科的创新实践平台

以学科竞赛为契机，在竞赛实践教学中采取多专业协同指导，同时成立开放式、多功能、跨学科的创新实践平台，并制定日常运行与维护的管理规章制度。创新实践平台面向不同专业的学生或教师开放，鼓励合作开放性，不拘泥于某一个单一的学科、方向、形式，鼓励创新。除支持学科的学生竞赛外，平台将大学生科技创新试验、创业实践活动、教学改革研究、学科探索实践等内容融入平台建设、运营和维护管理服务工作中，实现了平台的多功能化和高效综合利用，避免资源浪费。随着开放式、多功能、跨学科创新实践平台的建设与发展，极大鼓励了师生跨学科、跨专业、跨院校合作，不仅有利于学科之间的知识互补，而且容易在学科之间产生思想碰撞，挖掘新的学科交叉点，通过学科融合，促进彼此教学和科研水平的提升。

二、学科竞赛赋能多专业协同创新实践教学模式要解决的问题

（一）解决传统理论教学中学生侧重利用单一专业知识解决相对确定和狭窄问题所形成的思维局限问题

以学科竞赛为载体，组建涵盖学科竞赛专业知识内容的多专业融合协同的指导教师竞赛团队，将学科竞赛涉及的学科、专业知识点进行梳理、归纳，并以学科竞赛作为项目主线，指导教师为引导、学生为主体进行相应的学科竞赛实践活动的学习。在学科竞赛取得良好成果的同时，又逐步扩展延伸至大学生科研训练计划项目（SRTP）、个性化实验项目、产学研项目等创新型实践活动，较好地解决传统理论教学中学生侧重利用单一专业知识解决相对确定和狭窄问题所形成的思维局限问题，从而培养学生在面对综合性、复杂性的工程问题时，能够利用跨专业、跨学科的思维方式解决问题。

（二）解决集中实习实践教学中学生主观能动性发挥有限等问题

将学科竞赛与实践教学相互耦合，主要是以学科竞赛为载体，将实际工程问题浓缩化、项目化，形成实践教学项目，并以实践教学项目为核心，学生为主体，教师为引导，在项目学习、实践过程中，最大限度地激发学生的主动学习能力、创新思维能力、团队协作能力。此外，根据项目所需具备的专业知识点，进一步夯实学生的基础理论、专业知识，同时结合不同专业及年级的学生专业素养，对学生进行合理的项目分工，在此基础上，进行分阶段、跨专业的单项技能培训及提升，然后促成学生完成项目所需的基本专业知识储备，并逐步形成跨专业知识构架。通过这种方式有效激发学生的主动学习兴趣，增强学生分析问题和解决工程实际问题的能力，提升团队协作能力和合作精神，较好解决了传统“授课式”实践教学模式和集中实习实践教学环节学生的主观能动性发挥有限、团队沟通协调及合作程度不高等问题。

（三）解决创新实践教学活动的评价问题

传统的专业基础课、专业课的课程学习评价体系中，主要采取考试作为考核方式，分数通常以百分制为主，其重点在于考查学生对专业知识的掌握和理解程度。而在实习实践环节中，特别是学科竞赛、SRTP、个性化实验项目等创新实践教学环节中，如何进行科学有效的评价，做到与理论学习和集中实践学习中的评价体系相辅相成尤为重要。为此，通过构建全过程、多维度、多元化的创新型实践环节评价体系，解决创新实践教学活动的评价问题，即对在创新型实践教学过程中学生所体现的个人专业知识能力、跨专业、跨学科思维能力、团队协作能力、创新能力、抗压能力、解决新问题的能力、团队奉献精神及项目最终学习成果等进行全过程、多维度、多元化的评价，以鼓励学生充分发挥特长，同时克服专业局限，全面提升个人的综合能力，适应当前社会对复合型人才的培养需求。

（四）助力解决专业的新工科改造升级问题

实践教学是新工科背景下工科人才培养的重要环节之一。在新工科教育背景下，如何凸显学生的实践创新能力对于本科教育尤为重要。以大学生结构设计竞赛为例，从工程角度来讲，其赛题本身就是一个实体项目的高度浓缩，涉及方案比选、结构选型、设计计算、制造加工、施工建造、运营评估等方面；从科学角度来讲，涉及安全性、经济性、适用性及创新性。学生参与此类学科竞赛，不仅可以作为理论教学的拓展和延伸，也有利于达成新工科人才培养中所要达到的目标。学科竞赛作为实践教学的重要平台和有效载体，将二者相耦合，不仅可以进一步强化“以本为本”教育方针，凸显学生的实践创新能力在本科教育中的重要性，而且为学校学院专业建设在“双一流”学科建设背景下实现新工科改造升级提供了思路。

三、学科竞赛赋能多专业协同创新实践教学模式的应用成果

（一）在结构设计大赛中的实践应用成果

大学生结构设计大赛是土木工程学科培养大学生创新精神、团队意识和实践能力的学科竞赛。学生参与的结构设计大赛涵盖校区、校级、省级、国家级四个层次的比赛。通过在各级比赛中应用多专业协同的指导教师团队模式，改变了学生对赛题理解存在知识盲点、部分知识点过于零散和片面等问题，可以得到系统性的多专业知识学习与能力训练。同时，与项目教学法相结合，在结构设计大赛中既有“教”的设计，又有“学”的设计，既有自主学习、实践，又有合作探究，充分发挥学生的主体作用和教师的指导作用。经过多年实践，获得全国结构设计大赛一等奖2次、二等奖2次，四川结构设计大赛一等奖2次等优异成绩。参与学生不仅收获了比赛成绩，更重要的是在备赛过程中所收获的跨专业知识、锻炼的能力和磨炼出的合作与竞争精神对其今后的学习生活起到明显的帮助作用。

（二）在BIM比赛中的实践应用成果

BIM比赛是为尽快推动建筑业信息化的发展，加强建筑院校在BIM领域的经验交流和成果展示，实现高校建筑类专业之间的BIM协同，提高学生的实践及创新能力，增强选手的团队协助能力而设置的专业比赛。通过充分利用BIM工程项目涵盖建筑学、建筑结构、建筑材料、电气自动化、给排水设计、环境学等多门专业学科，具有跨专业、跨学科的特点，建立了以BIM工程项目为核心、学生为主体，以学科竞赛作为项目成果检验的新型实践教学模式。通过应用多专业协同创新实践教学模式，强化学生跨专业、跨学科的学习协作，鼓励学生积极参加国家级、省级各种BIM比赛，获得了优异的比赛成绩，包括：全国高校BIM毕业设计作品大赛特等奖1项，一等奖6项，二等奖3项，“品茗杯”首届全国高校BIM应用毕业设计大赛一等奖1项，四川省开明杯BIM大赛一等奖1项，二等奖1项等。