新工科背景下與專業教育融合的學科競賽體系研究

徐 容， 柳軍劍

(重慶交通大學 土木工程學院，重慶400074)

一、引言

信息化時代帶來了新一輪的科技革命和產業變革，同時對高等工程教育提出了新的要求，如何培養能有效支撐和服務“創新驅動發展”“中國制造2025”等一系列國家戰略以及“一帶一路”倡議的高層次創新人才，成為我國當前高等教育面臨的主要任務[1]。2017年我國高等教育正式提出新工科建設，先后形成“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發出了全面開展新工科研究與實踐的號召[2-4]。全國高校積極響應并依據自己的發展定位及優勢，深入開展新工科理論和實踐研究，并嘗試新工科工程教育改革試點。作為新工科改革核心目標之一的工科學生創新創業能力培養，受到高校的普遍重視并將其放在人才培養的突出位置。大學生學科競賽作為學生實踐創新能力培養的重要抓手，在新工科背景下得到突飛猛進的發展。根據中國高等教育學會關于高校競賽評估與管理體系研究數據表明，在2006—2015 年期間，全國性大學生學科競賽新增的數量達 85 項，特別是僅“互聯網+全國大學生創新創業大賽”，參加的學生就達數百萬之多[5]，足見各高校和學生對學科競賽的重視程度與參與激情和熱度。然而細觀當前學科競賽現狀，不難發現大學生學科競賽沒有實現與專業教育的深度融合，造成一方面學科競賽活動轟轟烈烈，另一方面對專業培養目標的支撐度明顯不足；學科競賽與專業課程教學結合不夠緊密，學科競賽對學生沒有硬性要求，參與學生不能實現全覆蓋，從而影響培養目標的實現度；支持學科競賽的平臺資源不足、教學運行體系不完善等因素也影響了學科競賽與專業教育的有機融合。隨著大學生學科競賽項目數量和參賽規模的不斷擴大，在琳瑯滿目的學科競賽中，如何讓學科競賽更加有效地服務于專業人才培養目標，成為當前新工科背景下高校創新人才培養亟待解決的重要問題之一。

新工科背景下的大學生學科競賽體系構建，不少學者進行了大量的探索與實踐，如胡群等人對于與土木工程專業相關的各種競賽，從競賽特點、涉及的知識結構、參賽狀況等方面進行了分析，并提出了將競賽作為創新創業可選學分、在課程教學中引入研究性教學理念、教師利用科研項目為學生參賽進行選題等競賽實施路徑建議[6]；丁廣龍等人則從學科競賽所需支持平臺、競賽訓練構架和運行保障等方面提出了學科競賽的組織運行體系[7]。這些成果在推動大學生實踐創新能力培養上具有重要的意義，但仍然未能解決學科競賽與專業教育的深度融合問題，學科競賽也未能發揮其在實現新工科專業培養目標中的作用，換言之，即使學科競賽自成體系，也僅僅能對參賽學生實現創新能力的培養，要讓學科競賽資源有力支撐新工科專業培養目標的實現，必須將學科競賽納入專業教育計劃，形成學科競賽與專業教育深度融合的完整體系。本文針對新工科對大學生創新創業能力培養的新要求，結合重慶交通大學的新工科建設特點，在深入分析當前學科競賽存在的主要問題的基礎上，分別從學科競賽對創新創業的支持、與培養目標相融合的項目設計、基于科技平臺與校企協同的平臺建設、指導教師隊伍建設、教學管理運行與評價等方面，提出新工科背景下與專業教育相融合的學科競賽體系構建思路，希望能對高等學校學科競賽的組織實施與體系創新有所借鑒。

二、學科競賽在新工科建設中的地位與作用

新工科從內涵上講包括工程教育的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系[8]，最終目標是培養能適應新一輪科技革命與產業變革的、掌握新技術和具備創新能力的高層次人才。學生除了要掌握學科交叉融合知識、前沿知識和解決復雜工程技術問題的基本能力外，還必須在社會能力、倫理道德和職業素養等方面具有較高水準。學科競賽作為大學生創新思維、創新技能、組織協調和團隊協作訓練的有效途徑與重要載體，在新工科背景下的大學生創新創業能力培養中發揮著重要而不可替代的作用。

(一)學科競賽是推動新工科創新人才培養的重要途徑

為了適應信息化時代經濟社會快速發展對人才需求的變化要求，高校人才培養必須適時優化調整培養目標、持續創新培養模式和不斷完善培養過程。新工科創新人才培養則更加注重結合實際工程的項目訓練，在訓練中培養學生的產品設計能力、實施建造能力和管理服務能力，同時強化工程倫理意識與職業道德素養，培養具有創新精神和創新能力的現代高級工程技術人才。縱觀當前高等教育模式，許多高校由于人力、教學環境等諸多因素的限制，依然采用傳統的教學方法和考試模式，重視課本基礎知識和傳統知識的講授，忽視對科技發展前沿知識的傳授，教育模式相對封閉，學生實踐時間短，實踐內容少，缺乏培養綜合創新能力的實踐活動。學科競賽不僅能把行業前沿、最新技術、學科焦點、社會熱點問題融入學生的學習內容，而且能把正確的人生觀、價值觀、質量觀植入人才培養環節。因此，在當前新工科背景下，學科競賽已經成為高校新工科創新人才培養的有效路徑。

(二)學科競賽是推動學科交叉融合的重要抓手

新工科建設的一個典型特征就是要推動多學科的交叉融合，培養復合型創新人才。而學科競賽作為相對獨立的實踐教學環節，可以充分發揮學生的主觀能動性，綜合運用多學科知識解決某一特定的工程技術問題。近年來，學科競賽從傳統的以單一學科知識研究為主逐漸發展為多學科交叉融合，不論是在項目類別還是在知識廣度上都有所增加，比如“互聯網+大學生創新創業大賽”“挑戰杯”等，決定了學生必須掌握多學科復合型知識，才能解決復雜的工程實際問題。因此，以學科競賽為抓手，通過組建跨院系、跨學科、跨專業競賽團隊，可有效推動學科交叉融合，提升學生的學科知識融合和綜合能力。以中國公路學會、中交公路規劃設計院有限公司聯合主辦的世界大學生橋梁設計大賽為例，凡是獲獎的項目均為多學科專業組建的競賽團隊的成果，如重慶交通大學將土木工程、建筑與城市規劃、藝術設計等專業的學生聯合起來組建參賽隊伍，學生團隊成員通過發揮各自專業特長，橋梁與藝術學科知識深度融合，使橋梁設計在功能、審美、文化上融為一體，他們完成的《霽月》和《“爾”橋》設計成果雙雙獲得一等獎。這充分體現了學科交叉融合的優勢，對培養創新型、復合型人才發揮了積極作用。

(三)學科競賽是推動產教融合匯集資源的重要載體

國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見明確提出，要逐步提高行業企業參與辦學程度，健全多元化辦學體制，全面推行校企協同育人[9]。在產教融合體系建設中，學科競賽作為涉及產教融合因素相對較少、組織相對獨立的教學環節，更有利于推動校企合作與協同育人的實施。通常可以項目的形式，圍繞某一領域的技術需求和成果轉化，通過共同開發學科競賽平臺、共同組織實施、聯合指導競賽、競賽成果共享，來實現某一項具體的學科競賽。企業通過參與競賽組織，可以獲得成果優先使用權，避免給企業帶來過大負擔；通過引進社會資源構建競賽平臺，彌補學校在人才培養資源上的不足，提升學生的創新創業能力；同時也為產教融合體制機制的探索和創新提供有益支撐與借鑒。

三、當前高校學科競賽存在的主要問題

學科競賽在新工科建設、工程教育改革和創新人才培養中具有重要的地位與作用，但細觀當前高校學科競賽現狀，不難發現明顯存在與專業教育的融合缺乏系統性、與專業課程教學結合不緊密、因學生參與的自愿原則造成不能實現全覆蓋、校企協同支持學科競賽的平臺資源不足、學科競賽的運行管理體系有待完善等一系列問題。

(一)學科競賽融合專業教育缺乏系統性

近年來，在政府機構、行業協會學會和高校的共同努力下，各級各類大學生學科競賽項目和數量不斷增加，每年有數以百萬計的大學生在學科競賽中展示他們的智慧和活力。然而，目前學科競賽無論是從學生的角度還是學校的角度，主要以參加競賽獲得獎勵為驅動，學生獲得獎勵可以在評優評先、研究生推免、就業選擇等方面多一些砝碼，學校通過學科競賽獲獎成績增加人才培養質量的顯示度，因為能夠反映人才培養質量的顯示度指標并不多，而學科競賽是學生在校期間創新創業能力方面較為有顯示度的指標之一。目前學科競賽雖然學生非常積極，但只有部分學生有選擇性地參與，缺乏與專業教育的系統性融合；也就是說，結合專業教育，系統設計學科競賽的項目，應當有結合理論課程的競賽、結合實踐環節的競賽、結合綜合專業訓練的競賽、結合學科交叉的競賽等，所有競賽項目都應當圍繞專業教育，以實現專業人才培養目標為導向，納入人才培養方案或教學計劃，從而實現人人能參與、人人能得以鍛煉、人人有各自的收獲。在競賽團隊中，參賽學生各自發揮特長和作用，在看重獲獎結果的同時，更加注重學生參與鍛煉的過程。

(二)學科競賽支持平臺資源不足

基于學科競賽為專業教育服務的理念，不能僅限于參加國家、省市、行業學會設置的競賽，而是依據專業培養目標的要求，自主設置需要的競賽項目。要實現這些項目必須有相應的平臺資源作為支撐，大到包括場地設備、軟硬件系統的投入、校企聯合的指導教師團隊、競賽專項經費的支持等，小到試驗耗材、競賽用品等。目前存在的主要問題在于：一是地方高校資源缺乏、投入不足；二是有限的重點實驗室、科技研發平臺資源由于缺乏有效的體制機制，不能全面服務本科生的創新訓練，更不用說服務學科競賽；三是校企協同建立的平臺資源不足，即使有少量的共建平臺，也主要服務科技研發，難以服務專門的學科競賽；四是學科競賽的量大面廣，對學校學科競賽的承載能力是一種考驗，特別是涉及需要設備作支撐的學科競賽，設備數量必須滿足要求。

(三)學科競賽教學運行體系有待進一步健全

以獲獎為驅動的學科競賽運行管理體系，主要通過將學科競賽納入學生綜合素質測評、研究生推免、指導教師績效考核等激勵措施，鼓勵學生積極參與、教師精心指導，從而營造學科競賽的氛圍；在運行管理形式上，主要以學校發布信息、學生自愿組隊、教師自愿指導、學校經費支持的松散管理方式進行。當以專業人才培養目標為導向開展學科競賽時，學科競賽成為專業教育的一個重要環節和必修內容，必須納入教學執行計劃統籌管理，學生必須全員參與，而不是自愿行為；此時，上述管理模式顯然已經不適應以專業人才培養目標為導向的學科競賽要求，還必須有一套與之相適應的完備的學科競賽運行管理體系作為支撐。

四、與專業教育相融合的學科競賽體系研究

為了充分發揮大學生學科競賽在新工科建設、工程教育改革與復合型創新人才培養中的作用，解決當前學科競賽存在的問題和不足，推動學科競賽與專業教育的深度融合，高校應當在國家大學生學科競賽體系框架下，結合學校自身辦學特色、學科專業體系和軟硬支撐條件，構建與專業教育相融合的、符合本校新工科人才培養目標的學科競賽體系。

(一)構建以學科競賽為重要支撐的創新創業教育體系

要構建符合新工科人才培養目標的學科競賽體系，應將學科競賽納入學校的創新創業教育體系，將其作為實現新工科人才培養目標與創新創業教育的核心內容之一和重要環節之一；將學科競賽納入課程體系、創新實踐體系，并配套與之相適應的平臺支持、資金保障以及指導教師隊伍保障。

以重慶交通大學為例，自2017年以來通過深化人才培養模式、教學管理服務、課程教學改革、學分積累與轉換、質量評價體系、人事激勵機制等六大專項改革，構建了創新創業課程、實踐、服務和保障四大支持體系，相繼建設了實驗、實踐、眾創空間三大實踐平臺。其中就學科競賽而言，一是將通識教育與專業教育深度融合，通過開設創新方法、學科導論、科技前沿、批判性思維、人工智能、大數據等課程，構建依次遞進和有機銜接的創新創業課程體系，為學生參加學科競賽提供知識和技能儲備。二是將學科競賽納入創新創業實踐教學體系，開展國家—市—校—院四級學科競賽活動，打造科技創新品牌賽事，并對全體學生提出學科競賽基本要求。三是設立學科競賽專項資金，加大資金扶持力度，支持大學生參與學科競賽活動和項目成果孵化。四是通過聘請企業專家和名家名師，打造學生創新訓練與學科競賽活動指導教師隊伍。實踐表明，通過上述四項措施將學科競賽納入學校創新創業教育體系后，學生緊密結合自身專業所發表的學術論文、專利技術、競賽獲獎等級、創新學分等，無論是數量還是質量都大幅提升。

(二)構建與專業教育培養目標相融合的學科競賽項目體系

學科競賽要符合新工科人才培養目標，必須將學科競賽融入專業教育，在學生不同學習階段，按照課程目標要求設計不同的學科競賽項目。換言之，就是在設計專業人才培養方案時，應當同步考慮學科競賽的內容，每個專業都應當有能體現自身特色的學科競賽項目體系，不同的學科競賽項目分布在學生的不同學習階段，對應不同的課程或學科知識，學科競賽的成績作為課程或階段能力測試的重要組成部分，從而可實現全體學生均能獲得創新能力訓練和鍛煉的機會。

以重慶交通大學土木工程專業為例，目前土木工程學院通過實施一院一賽一活動，為土木工程專業乃至全校學生開設了14項土木工程師能力訓練與競賽活動，而且這14項活動均與土木工程專業及其相關課程密切相關。因此，我們完全可以將這14項競賽活動按照不同年級學生、不同專業課程分別嵌入培養計劃的不同階段，如圖1所示。

在學生學習基礎類課程時，結合高等數學課程開展大學生數學建模競賽和大學生數學知識競賽，學生任選1項參加；結合大學英語課程開展大學生英語競賽；結合大學物理課程開展大學物理競賽；結合力學課程開展力學工程建模競賽和周培源大學生力學競賽，學生任選1項參加；結合地質、測繪等課程開展地質知識競賽和測繪技能大賽以及GIS應用技能大賽，學生任選1項參加。在學生學習專業類課程時，結合結構設計類課程開展結構設計大賽、橋模設計大賽和混凝土設計競賽，學生任選1項參加；結合工程安全類課程開展工程安全大賽；結合橋梁工程、結構工程、隧道工程、道路工程等課程開展橋梁設計大賽、橋梁承重大賽、地下車庫設計規劃大賽、城市道路重要節點立交方案設計競賽、山區公路路線方案設計及建模競賽、隧道設計大賽，學生任選1項參加。通過與專業相融合的系列學科競賽，實現專業的人才培養目標，有的放矢，提升專業人才的創新能力；由于與課程對應的學科競賽被納入培養計劃，學生必須完成，可使學生全員參與，讓每位學生均能得到創新創業訓練，綜合素質得到有效提升；同時通過校級競賽活動進一步選拔參加市級和國家級競賽的團隊，校級競賽活動的成績直接計入培養計劃規定的實踐環節，而對于獲得國家級和省級學科競賽獎勵的學生，按照學分和課程認定辦法，可以直接認定為對應課程的學分和課程成績。所列競賽項目雖然針對土木工程專業相應年級學生設計，但由于學科競賽的屬性必將向全體學生開放。通常情況下，學科競賽分為專業組和非專業組，本專業相應年級學生參加專業組，其他學生參加非專業組，不僅實現專業教育的培養目標，也可全面提升學生的創新能力。

(三)構建基于校企協同的多樣化學科競賽平臺支持體系

學科競賽的支持平臺，不同類型的學科競賽所需平臺條件不同。如數學知識競賽只需要相當數量的考場即可；建模競賽則需要有機房、電腦、網絡的支撐；而機械設計大賽或結構設計大賽需要各類材料實驗設備、加工設備、測試設備等。沒有相應的平臺作支撐，將難以保障學科競賽的順利實施。對于不同專業的學科競賽項目體系，必須構建與之相適應的平臺支持體系。

從學科競賽平臺的建設途徑來看，無非兩種模式，即利用學校自身優勢資源進行建設和采用校企合作共建的方式。一是充分利用學校已有的工程實訓中心、專業教學實驗室、虛擬仿真實驗室資源，通過運行機制的創新實現資源共享，為學生學科競賽提供平臺支持。二是充分發揮學校高端研發平臺優勢資源作用，以國家級省部級重點實驗室、工程研究中心為支撐，通過機制體制創新服務大學生創新訓練與學科競賽。三是充分利用行業高校優勢，加強與行業企業的合作，引入社會資源，聯合共建科技創新平臺、實踐教育基地和創新工場，共同承辦學科競賽，服務學生創新能力培養。如重慶交通大學依托校企聯合成立的學科競賽平臺，聯合舉辦大學物理創新大賽、水利設計創新、結構設計大賽、隧道設計大賽等活動。四是通過校企協同共創學科交叉的特色平臺支持學科競賽，如重慶交通大學橋梁與藝術、土木與建筑、交通與文旅、交通與經濟等系列學科交叉融合的學科競賽平臺。

(四)構建校企協同育人的大學生學科競賽指導教師隊伍

指導教師隊伍是大學生學科競賽的一個重要支撐，特別是以實現新工科專業培養目標為導向的學科競賽。指導教師隊伍建設應當符合三個要素：一是指導教師應為該專業的課程主講教師和學科研究人員，熟悉新工科專業人才培養目標和課程目標；二是具有豐富的工程實踐經驗、科技創新經歷和科技成果專業化思路，熟悉專業發展動態和科技前沿；三是具有校企協同聯合組建和多學科交叉融合的特點，并保持相對的穩定性。與之相對應，指導教師隊伍建設與培養應當采取如下舉措：一是將教育教學改革與研究納入教師聘期考核必備指標之一，引導指導教師積極參與教育教學研究、專業建設、課程建設等；二是充分發揮教師發展中心的作用，定期開展教師教育理念、教學方法、科技前沿等有利于教師個人發展的繼續教育培訓；三是進一步強化和落實教師到行業企業的掛職鍛煉，增強工程實踐經驗；四是通過校企協同，采取內培外引、專兼結合等方式，構建相對穩定的指導教師隊伍。近年來，重慶交通大學以高層次人才牽頭組建的橋梁健康診斷、隧道設計與監控、水利工程設計創新、地質災害預測與分析、建筑設計與藝術、交通文旅與創意等學生創新創業指導團隊，均可很好地服務于大學生學科競賽的指導。

(五)構建有利于學科競賽新體系高效運行的教學管理體系

學科競賽一旦納入專業教育的人才培養計劃，就必須有與之相適應的教學管理運行體系。從經費投入上，由于學科競賽涉及平臺建設、隊伍建設、校企協同和組織實施，必須有相應的資金投入，這種投入可以是在原有課程體系框架下增設專項，也可以納入專業人才培養計劃，實施教學一體化經費投入。從教學管理上，學科競賽除了作為學生創新創業學分載入學生學業檔案外，應當與對應課程有實質等效的成績管理辦法，對于與專業課程緊密結合的學科競賽項目，應當有配套的課程認定和學分轉換管理辦法。從激勵政策上，一方面修訂完善現行學科競賽激勵措施，在確保學科競賽作為專業必修內容高質量實施的基礎上，能進一步提升參加國家級和省部級競賽團隊的獲獎層次；另一方面對于學科競賽獲得的創新性成果，有進一步成果轉化的后續支持政策。從學科競賽評估上，除了中國高等教育學會發布的學校學科競賽排行榜外，學校內部應當對融入專業教育的學科競賽建立評估體系，通過競賽績效評估和持續改進，不斷提升學科競賽的水平和新工科人才培養目標的實現。

五、結語

學科競賽在實現新工科背景下的專業人才培養核心目標上具有明顯特點和優勢，主要表現在：一是在目前高校創新能力培養的所有環節中，除了必修的實習實訓外，學科競賽是唯一能融入專業教育并實現全員參與的實踐教學環節，對于大多數高校而言，由于受到資源限制，要想實現所有學生參與科研訓練項目和大學生創業訓練是不現實的；二是學科競賽對學生而言吸引力更強，積極性更高，更能激發學生自主學習的動力；三是學科競賽與專業教育深度融合，既有單一學科的競賽，也有多學科交叉融合的競賽，對實現新工科專業人才培養目標更為有利；四是目前國家級和省部級層面學科競賽已經具有相當規模，并逐步得以規范，為學科競賽融入專業教育奠定了堅實的基礎。因此，構建適應新工科專業人才培養目標的學科競賽體系，對于推動新工科建設、將創新創業教育融入專業教育全過程、實現復合型創新人才培養目標均具有重要的理論價值和現實意義。本文在深入分析新工科背景下學科競賽的地位和作用以及當前高校學科競賽存在的主要問題的基礎上，針對新工科對創新創業能力培養的新要求，分別從學科競賽對創新創業的支持、與培養目標融合的項目設計、基于科技平臺與校企協同的平臺建設、指導教師隊伍建設、教學管理運行與評價等方面，提出了新工科背景下學科競賽體系構建的思路，希望能對今后高等學校學科競賽的組織實施與體系創新有所借鑒。