基于科教融合、以賽促學的精益化人才培養探索與實踐1)

馬新玲

(華東理工大學機械與動力工程學院，上海200237)

當今世界正經歷百年未有之大變局，在21世紀的第二個十年，特別是隨著人工智能技術的勃興，現代社會實際上進入了變革時代，新科技革命已經開始[1]。國家實施的創新驅動發展、“中國制造2025”、“互聯網＋”等重大戰略，為中國的創新發展提供了新機遇，注入了新動力[2]。科技競爭歸根結底是人才競爭，科教融合是提高高等教育質量、培養創新引領型工程技術人才、實現創新協同的重要途徑[3]，其本質是把半抽象的探索未知的科研過程向能夠陳述的顯性知識轉化，實現科研與教學的交叉融合，是在傳統認知型教育模式基礎上的提升轉型，有效突破了以教師為中心、重在知識傳播教學模式的瓶頸，全方位培養厚基礎、精技能、廣視野、富有科學精神和遷移應用能力的卓越人才。

1 精益化人才培養模式的核心思想

1.1 新工科背景下人才的核心素養要求

為應對新一輪科技革命與產業變革，工程教育肩負時代重任，始終走在科教興國和改革創新的前沿。教育部從服務國家戰略、滿足產業需求和面向未來發展的高度，提出“新工科”建設這項持續深化工程教育改革的重大行動計劃[4]，培養能夠適應、支撐、引領新經濟、新技術、新業態、新模式的創新引領型卓越工程人才。在此背景下，如圖1所示，本文從關鍵品質、專業技能和工程能力三個維度，總結出精益化人才培養模式的核心思想。新工科教育當是有靈魂的教育，以立德樹人為根本，培養關照人類命運、能夠引領世界發展、有家國情懷和奉獻擔當意識的棟梁之材；專業技能作為基礎保障，對卓越工程技術人才要求十分強調“專業與精深”，穩扎穩打是擁有杰出工程能力的重要前提；工程能力是作為工程教育的最終目標，是前兩個方面的綜合與再提升，是水到渠成的結果。三者相互關聯又層層遞進，構成新工科背景下集態度、知識和能力于一體的人才核心素養要求。

圖1 精益化人才培養模式的核心思想

1.2 基于科教融合、以賽促學的人才培養理念

科教融合是將科研探索過程中的方式方法轉化為能夠陳述、傳授、實踐的教學模式的過程。基于雙創競賽，實行項目驅動、小組化綜合實踐創新模式，以成果為導向，對學生進行精益化深度培養。如圖2所示，學生在項目的學習、實踐與反思中理解“理論–實踐–創新–理論”這一閉環學習認知規律，達到鞏固專業知識技能、收獲創新實踐能力和強化相關工程意識的目的，實現人才培養由學科情境向應用情境的轉變。在這個過程中，教師是知識的轉化者和傳播者，是學生學習的引領者、幫助者以及共同學習的伙伴，學生是轉化過程的參與者與知識的承接者。

圖2 基于科教融合、以賽促學的人才培養理念示意圖

同時以賽促學教育模式又能促進“校、院、系”多元主體協同發力，帶動實驗平臺和實踐基地建設，推進學科交叉，實現教學、師資、實踐場地等資源的協同共享。注重雙創項目學習與課堂教學的螺旋推進，通過創新創業項目經驗成果的優化迭代，加強核心課程教學的內涵設計，融合創新實踐案例、工程實例與企業真實情景到課堂，讓學生更深刻地理解理論與實踐之間的辯證關系，在潛移默化中提升其綜合工程能力。此種教育模式能較好地兼顧差異化和特色化教育，在專業性和綜合性的項目實訓過程中，促進師生深入探索、踴躍嘗試、批判創新和挑戰權威。

2 精益化人才培養模式的設計構思

2.1 精準——育人為綱，科創為徑

主動謀劃未來，回應發展之勢，培養能夠將專業技能應用于不斷擴大的情境之中、快速掌握新技能、擔任新角色的多面手，使他們能夠不斷適應、學習和成長，在快速變化的世界中定位和再定位自己，這是時代的需求和高等教育的責任與使命。在精益化人才培養思路中，堅持以學生為中心，強調每位學生個性的挖掘和潛能的激發。科創作為精準有效的途徑，使先驗知識和特質差異化的個體在被充分尊重、精益培訓、學習實踐的科創環境中逐步獲得工程人才所需的核心素養，即關鍵品性、專業知識與工程能力，三者相互聯系又相互影響。其中關鍵品性是矢量，專業知識在科創競賽這一具體情境中充分發揮關鍵作用，激發學生綜合工程能力的提升，使他們在科創項目中體現出優秀的系統思維、領導協同能力、學習能力和思辨創造力。在工程具體情境中體現為迅速勝任某項工作、統籌兼顧和終身學習的特質，是具有戰略眼光、創新精神和綜合工程實踐能力的領袖人才。

2.2 精益——推陳出新，持續改進

如圖3是精益化人才培養模式的閉環學習認知體系，能一步步引導學生深入理解并靈活運用“理論–實踐–創新–理論”的科學研究方法。

圖3 精益化人才培養模式的閉環學習認知體系

針對第一次參與雙創項目的學生，此階段的人才培養，要聚焦到每個個體，使其獲得扎實且全面的基礎知識儲備、基本的科研思路方法與遷移運用的能力是培養的重中之重。“知”是基礎、是前提，通過引導學生閱讀優秀設計方案、重復再現經典科創作品，將科創過程中探索未知的思路理念、方法步驟情境化。“行”是重點、是關鍵，在臨摹與實踐中揣摩原創的設計思路、總結其研究方法，進一步彌補知識空缺、積累操作經驗。這種以練促學的指導方法，做到了理論知識學習與實踐鞏固的連貫銜接、緊密結合、知行合一。

在進行第一階段系統培養之后，基于創新創業競賽，進行項目驅動的小組化綜合實踐培養。項目從選題開始，小組成員與指導教師反復討論溝通，不斷提出新思路，歸納總結并優化選擇，直至確定方案、計劃實施。深了解、廣調研，緊跟時代步伐、保持專業特色，研究課題的先進性、集成性、需求導向性是使得項目充滿活力的重要保障。學生在討論選題的過程中，創新思維得到激發與引導，文獻調研、總結歸納能力將顯著提升。在第一階段理論與實踐相結合的系統培養基礎上，項目小組獨立進行方案設計、推動其向優質高效方向發展是水到渠成、瓜熟蒂落。在創新創業競賽的實踐環境下，以賽促學、科教融合，學生們能夠靈活運用所學知識，做到推陳出新。在此過程中，學生們潛移默化掌握了從實踐到創新這一重要的科學研究的思路方法。

基于以賽促學的精益化人才培養模式，不止步于雙創競賽取得的累累碩果。引導學生從科創經歷中總結提煉出經驗方法、規律教訓，是育人成果從量變到質變的關鍵。經過諸多比賽的歷練，此階段學生已經擁有豐富的設計知識、經驗積累和過硬的實物樣機制作技能，精益求精、持續改進是該階段對學生更進一步的期望與要求。實行高年級對低年級“傳幫帶”的合作化項目式學習，高年級同學在經驗傳授、方案優化、統籌兼顧的過程中強化了領導決策能力、協調管理能力和交流溝通能力。學生挖掘規律理論、示范引領的過程，是對過去參賽經歷的“取其精華、去其糟粕”，并從中收獲科研能力、系統思維和終身學習意識。低年級在濃厚的科創氛圍下，專業技能、應用能力、執行能力將迅速提升，快速適應“理論–實踐–創新–理論”的科學研究方法，并一屆屆不斷實現突破、精益求精、續延傳承。

2.3 精簡——并行高效，追求卓越

具體到小組化綜合實踐的實施環節，精簡是準則，即進度并行高效、合作各盡其能、項目追求卓越。

進度上力求精簡，追求項目式學習過程的零失敗率。采用并行高效的思路準則，學生團隊準備創新創業競賽的每個階段，并非相互獨立、順次進行，而是彼此關聯、相互影響。要在確立研究方向之初，就綜合考慮文獻調研、構思選題、方案設計、加工裝配和運行調試等環節，并且將這種并行設計理念貫穿始終，最快的速度、最高的質量，是精益化人才培養模式永恒的追求。結合“理論–實踐–創新–理論”科學研究方法的閉環學習認知體系，與高年級對低年級“傳幫帶”的合作化學習模式，確保項目小組成員系統性思維、豐富的經驗與卓越的技能可以統籌兼顧，是并行高效的思路準則得以良好實施的重要保障。

以人為本、各取所長的團隊工作理念，是合作過程高效精簡的前提。“術業有專攻”，任何成果的取得都是集體智慧的結晶。精益化人才培養模式既能夠實現學生素質綜合全面的提升，又十分注重每位成員優點和潛力的挖掘，充分兼顧其個性化發展。通過將任務細化、各司其職的方式，引導每位成員做到“專精尖”。更重要的是，要營造平等尊重的科創環境，每位小組成員不僅是聽從老師和團隊負責人的組織安排、執行任務，還要發揮主觀能動性，提出合理化建議，起到決策和輔助決策的作用。

3 以創新創業訓練計劃為例的培養模式實踐

如圖4所示，以學生為中心、以成果為導向的華東理工大學機械與動力工程學院創新創業訓練計劃，是基于科教融合、以賽促學的精益化人才培養模式的實施，將科研探索未知這一有層次、系統性、從基礎到綜合的過程，具體到實踐參與層面，逐步提升學生科研參與的廣度與深度。

圖4 以創新創業訓練計劃為例的培養模式實踐示意圖

3.1 創新創業訓練計劃的層次設計

針對機械專業以賽促學的項目式學習，從鼓勵積極主動、學有余力的同學申報大學生創新創業訓練計劃項目、參與大學生課余研究計劃等科研活動開始，引領學生探索科技前沿，激發工程興趣，在不斷豐富技能的過程中也促進了學生們核心課程的理解掌握，實現了雙創項目學習與課堂教學的相輔相成。

在學生熟練掌握專業知識，具備扎實的文獻檢索、三維制圖、加工設計能力之后，指導其參加全國周培源大學生力學競賽、大學生先進成圖技術創新設計比賽、機械工程創新大賽等創新類競賽，此類比賽對分析設計或制作裝配有較高的要求，可以綜合力學、機械、控制、計算機編程技術等跨學科知識。此階段的培養實踐，是在靈活運用、融會貫通的過程中對專業核心技能的強化突破。

參與“互聯網+”、“挑戰杯”等創業類競賽，帶動項目從模型到實體、從樣機到產品。此類比賽以新經濟特征為引領，強調跨專業、多學科的深度融合，力求功能豐富、系統智能、清潔低耗，將工程實際分析、設計加工維護和市場經營管理相結合，是對學生協作學習和自主探究能力的挑戰。在此類競賽的歷練過程中，將收獲系統綜合的工程思維，實現向厚基礎、精技能、具有思辨創新精神和終身學習能力的卓越人才的蛻變。

3.2 培養實踐模式的實施條件和資源

歷屆學生以傳承為紐帶，學術氛圍濃厚，能夠為初識雙創競賽、羽翼尚未豐滿的學生們樹立榜樣。學校人才基礎雄厚，科創經驗豐富，能為學生提供廣闊的學習平臺，還把思政教育融匯于傳承與奉獻的實際行動之中，以立德樹人為根本，培養學生的擔當意識，注入新工科教育之靈魂。

精良的實驗室管理條理與規章制度，為項目的實施提供了環境保障。(1)以安全為第一要義。針對各類工具儀器的使用進行嚴格培訓，幫助學生養成定期檢查的習慣。(2)樹立整理意識。建立零件庫，詳細記錄各類零件的型號圖片、材料材質、尺寸公差、使用注意事項等信息，實現從設計繪圖到樣機制作的一步到位，加快查找零部件速度、減少反復整改設計細節的次數，加工制作過程中積累的經驗又能持續優化完善零件庫，形成正循環。(3)灌輸清潔理念。保持舒適明朗的實驗室研究環境，力求整潔、美觀、清潔有序，劃分責任區，做到人人負責。將清潔整理、設備維護的時間成本壓縮到最低。

學校為雙創競賽提供實驗平臺，基于科教融合、以賽促學的精益化人才培養模式又能帶動實踐基地建設，推進學科交叉。創新創業項目式學習的經驗成果反饋于課堂教學，不斷優化完善，達到加強核心課程教學內涵設計的目的。另一方面，大力推進校企合作，建立面向產業需求的成果轉化體系，社會資源的整合，有助于科創項目進一步完善設計、更加符合產品市場化生產流程，實現產品與社會良好地銜接。

4 結語

面對世界百年未有之大變局，培養創新引領型工程技術人才是重中之重，工程教育當順應發展、主動謀劃。從關鍵品質、專業技能和工程能力三個維度，總結新工科背景下人才的核心素養要求，提出基于科教融合、以賽促學的精益化人才培養模式，其精準、精益、精簡的設計構思主要體現為：育人為綱，科創為徑；推陳出新，持續改進；并行高效，追求卓越。大學生創新創業訓練計劃可以實現以學生為中心、以成果為導向的項目式綜合實踐創新，提高學生的綜合素質和科創能力，為國家建設提供厚基礎、精技能、富有思辨創新科學精神和終身學習、遷移應用能力的卓越人才。