新工科背景下基于學科競賽的材料成型及控制工程學生創新能力培養探索

胡 勵 ，周 濤 ，李明驁 ，時來鑫

（1.重慶理工大學材料科學與工程學院，重慶 400054；2.重慶理工大學重慶市模具技術重點實驗室，重慶 400054）

針對我國制造業創新能力、整體素質和競爭力與歐美發達國家仍存在明顯差距的現狀，國務院于2015年5月正式發布了《中國制造2025》（國家行動綱領），對我國制造業轉型升級和跨越發展作了整體部署，提出了我國制造業由大變強的“三步走”戰略。為實現上述目標，從2017年2月開始，教育部緊鑼密鼓地推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》和《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》等一系列文件[1]，大力支持國內各類高校積極開展新工科建設，培養面向未來產業需求的多元化、復合型和創新型卓越工程人才。

本質上講，“創新能力”是優秀復合型工程人才的核心屬性。因此，高校工程人才培養質量的試金石就在于其培養的學生是否具備良好的創新能力。研究表明，學科競賽可有效促進課堂理論教學知識的實踐化，實現多學科知識體系的交叉融合，是助力創新型人才培養的有效途徑[2]。本文以重慶理工大學材料成型及控制工程專業為例，分析學科競賽在教學實踐中面臨的問題，總結在推進學科競賽進融入教學實踐過程中的有益探索，旨在為高素質材料成型及控制工程人才培養提供有價值借鑒。

1 材料成型及控制工程專業特點與現狀

材料成型及控制工程專業是典型的多交叉學科專業，其與機械、計算機、力學等學科存在廣泛交叉，相關知識體系涵蓋鑄造、沖壓、鍛造、焊接等眾多技術領域[3]。重慶理工大學材料成型及控制工程專業創辦于1990年，依托重慶汽車產業、電子信息產業、高端裝備制造產業和兵器裝備產業等產業強大背景，經過30多年的快速發展，目前已發展成為國家級“特色專業”、國家級“一流本科專業”、重慶市首批“特色專業”、重慶市首批“三特行動計劃專業”、重慶市首批高等學校“一流專業”、重慶理工大學首批“本科品牌專業”；擁有從“材料制備—成形加工—組織分析—性能檢測”在內的全鏈條完備實驗條件，已成為重慶乃至其他地區材料成形及控制工程專業重要的人才培養基地和科學研究基地。

2 材料成型及控制工程專業學生學科競賽現狀

（1）學生對學科競賽的關注度不夠，參與積極性有待提高。在新工科建設的大背景下，雖然學院和專業系構建了兩級聯動的學科競賽組織體系，出臺了相關后勤保障與競賽激勵文件，并公示于學院主頁。但通過對各年級學生的實際調研表明，對學科競賽有所了解的大一學生不足20%；大二學生雖然對學科競賽的了解及關注顯著增強（70%），但普遍認為參與學科競賽的門檻較高，因而參與的積極性不夠；大三和大四學生由于課程設計、畢業設計（論文）、準備考研和找工作等因素，其更缺乏參與學科競賽的積極性。

（2）學科競賽知識體系與實際教學實踐不匹配問題突出。當前我校開設的材料成型及控制工程專業課程大多難以擺脫傳統學科觀念的束縛，課程分類雜亂，未能形成相關課程群，且在授課環節未能突出學生的學習主體地位，側重學生對理論知識的掌握與應用，對學科交叉理論知識及相關前沿熱點關注不足。上述問題導致學生在參與學科競賽過程中創新視野受限，不能針對行業痛點或熱點問題提出創新性的專業解決思路或方案，或者即使有了較好的解決方案，亦不能綜合運用所學專業理論知識來有效闡述，相關競賽作品的完成進度與質量不理想。

（3）學科競賽受眾面窄。學科競賽由于其內稟的“競爭”屬性，一般對高校參與隊伍的數量及每支隊伍人數有嚴格限制。為此，一般采用“院級”—“校級”逐層選拔模式來最終挑選參賽隊伍，進而導致僅有少量的學生能最終參賽，受眾面窄。因此，難以通過學科競賽這種方式，提高學生的整體創新能力和培養水平[4]。

3 以學科競賽為載體的材料成型及控制工程專業學生創新能力培養舉措

（1）針對學生對學科競賽的關注度與參與積極性不高的問題，本專業積極利用多種渠道加強對學科競賽的宣傳。在大一的專業宣講課程上，即從“為什么參加學科競賽—如何參加學科競賽”不同維度對學生說明并強調參與學科競賽重要性，尤其是學科競賽對未來就業及深造的正面效應；從大一到大四期間，充分利用班會、科研講座、網絡平臺、校園廣播和校園海報等不同媒介在全校范圍內對學科競賽進行全面宣傳，以營造濃厚的學科競賽氛圍，提高學生對學科競賽的認知與熱情[5]。同時，有意識地讓低年級學生加入高年級學生的學科競賽項目中，通過這種“以老帶新”的模式，打破學生參與學科競賽的畏難情緒，讓參與學科競賽在學生中成為一種“潮流”，促使學生積極參與到其中。

（2）針對學科競賽知識體系與實際教學實踐不匹配的問題，本專業一方面積極開展專業課程教學改革，在吃透學科競賽對學生專業知識要求的前提下，結合材料成型及控制工程專業多學科交叉特性，將學科前沿技術與研究方向引入課程教學；同時，開展研討式教學，結合企業實際作業場景或利用往屆學科競賽賽題來設置啟發性強的學科問題，培養學生的創新意識與創新能力[6]。另一方面，開設“材料成形創新創業課程”，引導學生進行創新思考與創新實踐，實現專業理論知識的實踐化，促進多學科知識體系的交叉融合，提前開展學科競賽項目資料撰寫培訓，為各類型學科競賽賽事做好準備，使得競賽的組織更加有序。

（3）針對學科競賽受眾面窄的問題，本專業精心挑選出了適合材料成型及控制工程專業學生參加的相關學科競賽：中國“互聯網+”大學生創新創業大賽、“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生智能汽車競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、中國大學生工程實踐與創新能力大賽、全國大學生機器人大賽（RoboMaster和RoboCon）、“西門子杯”中國智能制造挑戰賽、全國大學生金相技能大賽、中國大學生機械工程創新創意大賽（過程裝備實踐與創新賽、鑄造工藝設計賽、材料熱處理創新創業賽、起重機創意賽和智能制造大賽）等。采用“興趣分組、自由組隊、問題導向、導師指導、團隊合作”的模式組隊參賽，以不同級別學科競賽為引導，形成漸進式創新能力培養機制，實現學科競賽在本科教學階段的全覆蓋。

4 結語

當前，以新技術、新產業、新業態和新模式為特征的新經濟迫切需通過高校新工科建設，盡快培養出大量具備創新能力與創新思維的高素質復合型工程人才。學科競賽作為提升學生創新能力的重要渠道，受到了日益廣泛的關注。本文以重慶理工大學材料成型及控制工程專業為例，在綜合考慮專業實際和學科競賽現狀的基礎上，探索學生創新能力培養的方法和路徑；通過將學科競賽融入課堂教育和打造“學科競賽常規化和全員化”的環境，逐步提高學生的創新思維和創新能力，最終培養出符合時代發展要求的工科人才。