基于“科研項目+學科競賽”雙驅動的機械創新設計課程教學改革與實踐＊

秦 濤，楊 沫，王乙坤，劉亞麗，高成慧

（湖北文理學院機械工程學院，湖北 襄陽441053）

“機械創新設計”課程作為機械原理和機械設計的后續課程，是一門培養學生機械系統運動方案和結構方案創新設計能力的重要專業課，具有基礎性、靈活性、實踐性和創新性等特點。該門課程著眼于培養學生的創新能力、實踐能力和創新精神，對于大學生建立創新意識、啟發創新思維、培養機械創新設計能力具有重要意義，近年來已成為國內各大高校機械及機電類專業學生的核心課程[1]。各高校都在對其教學內容、手段、實驗方法進行探討，并創建了各種創新設計實驗室[2-3]。但是大多數高校都存在著學生人數多、課時有限、設備臺套數少的缺點。怎樣充分利用現有的資源，調動學生的積極性，變被動學習為主動學習成為了當務之急。湖北文理學院自2016年面向機制專業開設“機械創新設計”課程以來，也一直面臨如上問題，如何更加有效地提高教學質量和育人效果，調動學生創新參與的積極性，培養學生創新設計的綜合運用能力，加強學生的動手能力和實踐能力，不僅要求在教學內容上創新，還要有教學方法和教學模式的創新。經過兩屆學生的實踐證明，將科研項目和學科競賽導入課程教學效果明顯，學生科研和競賽獎勵成果突出[4]。

1 “科研項目+學科競賽”雙驅動模式的內涵

“科研項目+學科競賽”雙驅動培養模式以應用創新型人才培養目標為宗旨，旨在激發學生主動參與教師科研項目和學科競賽的主動性和自主性，給予學生更多接觸實際項目的機會，將課堂教學掌握的專業理論知識應用于科研項目和學科競賽實踐活動中，幫助學生鍛煉科研創新實踐能力和創新創業技能。在項目和學科競賽實施的過程中，強調以團隊或小組配合形式完成目標任務，培養學生互動溝通和知識分享意識，提升技能互助和團隊協作能力。同時在完成任務的過程中，引導學生將科研項目或學科競賽成果進行創新創業孵化，最終實現對學生理論知識運用和創新實踐能力的全面培養和綜合提升[5]。

2 在“機械創新設計”課程中的教學改革與實踐

將“科研項目+學科競賽”雙驅動模式融入“機械創新設計”課程教學改革，以學科競賽為切入點，以科研項目為升華載體，通過學科競賽和科研項目驅動課程理論和實踐教學。學生主持或參與科研活動，師生在科研活動開展過程中共同探討，充分發揮教師指導、學生實踐的能動作用，在發現、分析和解決問題中提高學生的學習熱情和解決問題的能力，培養其創新意識和能力。

2.1 教學改革與實踐概況

2.1.1 改革教學方案，優化課程結構

組織課程組成員認真學習國務院辦公廳《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》等文件精神和國內外“機械創新設計”課程改革經驗，對課程的教學目標、教學內容、教學方法等進行系統思考，修訂、完善課程教學方案，優化課程結構，重構課程教學體系。將科研項目與學科競賽融入教學內容，將課程內容模塊化、項目化，有效地將課程內容、課題體系、教學進度與教師的科研項目及學科競賽結合起來，注重相關學科的相互交叉與橫向聯合在課程教學體系中的融入度，同時加強項目庫和競賽庫資源建設，完成全新改革的“機械創新設計”課程的授課大綱與教學方案。

2.1.2 改革教學方法，以學生為中心

在教學中理論結合實際，通過采用項目化試點、任務化考核、組內外自評互評等改革性教學方法和模式提升學生自主學習和自主創新能力。根據修訂的教學方案，在2018級“機械創新設計”課程教學中，探索嘗試個性化教學形式與手段，依據學生創新能力和個性差異、學科競賽的要求等，從創新能力培養的規律出發，有針對性地設計項目實踐環節，分層管理、分層教學、分層落實，改變傳統的灌注模式教學，以啟發、引導、交流與解惑方式改變學生被動、畏懼、消極的學習狀態，激發學生自主學習和創新鉆研的熱情，增加學生的參與度占比，嘗試讓學生走上講臺分享項目，相互學習、相互評比，慢慢向“以學生為中心”轉換，有意識地培養學生的創新意識和表達能力。

根據課程組教師主持的科研項目和機械專業重要學科競賽（如機械創新設計大賽、挑戰杯、全國三維數字化創新設計大賽等）主題，擬定10個左右項目方向，要求學生對照機械創新設計理論，結合項目主題搜集案例，充分調研開展創新設計。通過授課、講座、創新強化訓練等方式對組建的學生科創團隊進行專業培訓，結合實際項目進度安排進行科研指導與項目推進，全方位傳授學生創新理論與方法，多方面發掘學生的創新潛力。同時在項目實踐的同時，選拔創新人才和特優人才組建有競爭力的科創團隊，這對于應用型地方本科院校教師科研團隊人才補充也是一種切實有效的手段。

整合學院教學和科研實驗室的相關資源，加大實驗室開放的力度，給學生的創新實踐與項目實施提供軟硬件支撐。各項目組學生可以根據項目主題和需求選擇性地進入實驗室開展相應的實驗、制作等。并且依托機械創新協會和機器人協會等學生社團，組織全國機械創新設計大賽、挑戰杯、高教杯全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等國家大賽校內選拔賽等活動，通過實踐訓練，提升學生項目調研、方案設計、圖紙繪制、模型制作、樣機調試等能力，以工程創新設計思維培養為主線，通過“科研項目+學科競賽”雙驅動模式提升學生的工程設計創新能力。

2.1.3 改革考評方式，激發學習熱情

合理的考評機制對創新人才的培養能起到積極的推動作用，建設一套不同于傳統打分制的新型“機械創新設計”課程考核評價制度，突出過程評價、素質評價和能力評價等多元化的考評方式，既對學生掌握機械系統創新的基本原理、創新思維方法和創新技法的程度進行考核，又對學生創新原理和創新技法的實際應用能力進行考核。還能充分激發學生自主學習和創新實踐的熱情，調動學生全員參與學科競賽和教師科研項目的積極性。學生通過參加學科競賽與科研項目所取得的成果、發表的論文和專利等均可以作為最終考核的依據。“機械創新設計”課程連續三年采用“自主選題、分組考核”的方式對學生的最終成績進行考核，學生參與自主創新和持續性創新的熱情和能力大為高漲，申請專利、撰寫論文、參與學科競賽的次數和成果也顯著提高。

2.2 教學改革與實踐成效

2.2.1 教學效果提升

從連續三年的“機械創新設計”課程考核結果及學生報告自評來看，學生參與學科競賽、加入教師實驗室的積極性顯著提高，課堂出勤率和互動性明顯提升，取得了較好的教學效果。

2.2.2 教學評價提升

從連續三年的“機械創新設計”課程學生評教結果來看，評教成績均在98分以上，2019年達到100分滿分，學生對于“機械創新設計”課程教學改革效果認同度較高。

2.2.3 學生獲獎提升

三年以來，課程組教師先后指導超過100名學生（其中大部分為上過“機械創新設計”課程的學生）參加“互聯網+”、挑戰杯、全國機械創新設計大賽、全國三維數字化創新設計大賽等各類高水平學科競賽，獲省級以上獎勵51項，其中國家級獎勵23項，獲大學生創新創業訓練計劃項目國家級立項2項、省級立項5項，還指導學生發表學術論文18篇、申請專利18項、獲評校優秀學士學位論文3篇。

2.2.4 學生創新意識和能力提升

通過對部分畢業學生的調研及學生報告自評來看，學生普遍反映收獲較大，尤其是對于自身創新意識、創新能力、實踐操作、團隊協作、自我表達等方面提升較大。并且本科生就參與教師科研項目和學科競賽獲獎經歷對于其就業面試、考研復試等均體現出明顯優勢。

3 總結

建立“科研項目+學科競賽”雙驅動教學模式，從教學方案和課程結構優化、教學方法和考評方式改革等方面入手，通過學科競賽和科研項目驅動課程理論和實踐教學，著力推進以學生為中心、師生共同參與的教學模式，培養學生獨立探索、自主創新、主動實踐的精神和能力，對學生創新實踐能力培養、科研創新和成果匯聚、知識運用和團隊協作能力的全面提升具有推動作用和實際效果，同時對于提高教師教學質量、壯大科研隊伍、提升人才培養質量也有顯著意義。