理工科學科競賽人才培養模式的優化與創新

李劍 向延鴻

吉首大學，物理與機電工程學院 湖南省吉首市 416000

1 引言

隨著經濟科技的不斷發展，社會對理工科本科畢業生創新能力、應用能力以及工程實踐能力的要求越來越高，各高校在培養理工科學生的培養模式中也非常關注應用和創新能力的培養。學科競賽是提高學生實踐能力、創新能力和綜合素質的有效途徑，也是高校培養“創新型、實用型、復合型”人才的重要方式。在高校普遍存在的理論和實踐脫節的大環境中，學科競賽無疑是理論課堂聯系工程實踐的有效紐帶，因此，學科競賽也受到各大高校專業的關注，重視程度不斷提高，參數的老師和學生人數也在不斷增加。學科競賽項目專業針對性比較強，能夠有效綜合專業基礎知識和專業實踐技能，以機械學科為例，教育部組織的工程訓練綜合能力競賽與機械創新設計大賽，這兩項大賽在高校機械類專業中已經占據了重要位置，該類競賽涉及到各種結構設計、三維建模、力學校核、運動仿真以及生產制造等，把機械專業基礎知識和專業軟件幾乎都涉及到，甚至還與新材料、電氣控制等專業交叉，涉及知識面廣，專業交叉性強，工程實踐性強，能夠極大地提升學生的動手應用與工程實踐、技術創新能力。但與此同時，如何以學科競賽為平臺來推動應用創新復合型學生的人才培養，如何讓學生在競賽的過程中能夠極大程度發揮自己的專業特長，積累更多的工程經驗與創新能力，在學科競賽大力推廣與普及的過程中還需進一步探索與研究。

2 學科競賽中存在的問題

2.1 參與意識感不強

很多學科競賽都具備較大程度的交叉性與普遍性，譬如全國成圖大賽，囊括了機械類、土木、電氣、工業設計等專業，還有創新設計類比賽涉及機械、電氣、計算機、材料等專業，但很多高校競賽宣傳過多地側重某個專業，忽略其交叉專業學生的參與熱情，同時賽事宣傳的普及力度與激發力度都較欠缺，很大學生對賽事的意圖和流程都比較模糊，對競賽認知能力不足。

2.2 競賽支撐平臺滯后

學科競賽質量的提升與優秀作品的創作需要完善的實驗設備平臺支撐，一方面完善的實驗設備、儀器能夠提升學生的實踐操作能力，另一方面作品的生產、加工、組裝、調試、實驗都需要完善的制造設備來保證，高科技的科研平臺與加工設備更有利于精細作品的誕生，但目前眾多高校相應的儀器設備與科研平臺還較為欠缺與滯后。

2.3 指導老師工程經驗欠缺

高校老師普遍存在工程經驗欠缺、實踐動手能力弱的問題，而學科競賽要求較強的工程經驗，作品與企業實際關聯性強，指導老師工程行業經驗的缺乏是制約學科競賽高質量發展的一個重要因素。

2.4 賽事經驗交流欠缺

各高校之間學科競賽體現的更多是競爭關系，對賽事組織經驗、老師培訓與指導技能以及團隊制度、設計、對賽事主題的把握等方面的技術經驗缺乏應有的交流，賽事過程中對不同院校的參賽形勢與主題把握等缺乏了解，同時，各高校間的實踐平臺與儀器設備等共享力度不足，導致很多地方院校作品受實驗平臺局限較大。

3 學科競賽改革創新措施

3.1 增強學科競賽參與意識

學科競賽對學生的專業素養要求較高，并且項目具有長期性與單調性，會擠壓學生很多業余時間，指導老師在帶隊過程中要刻意去培養學生對學科競賽重要性與必要性的認知感。對學科競賽的籌備、過程以及往年參賽作品等要更好地宣傳與推廣，讓學生了解競賽的過程與意義，對競賽培訓過程以及后期的設計、調試進程中可能出現的困難要有必要的準備，隨著競賽進程的深入，專業難度性與失敗的過程會接踵而至，需要學生帶著興趣帶著學以致用、以用促學的心態來完成整體作品的設計。競賽工作室要及時總結每屆比賽的成功經驗，對作品設計過程中的進展、不同創意和結構的突破、以及參數過程中的講解、辯論等需要及時做成視頻或者推文，把競賽的精彩與技術的突破、綜合素質的提高等收獲展現出來，以吸引更多具備專業愛好的學生參與，提高競賽的推廣力度，為更多的學生參與搭建好競賽平臺。每年新生入校的時候，科學競賽工作室要積極宣揚比賽對個人大學生涯、專業技能以及考研、找工作的幫助和促進作用，為團隊招納新鮮血液，越早融入團隊越有利于后期培訓工作以及產品設計過程的順利進行。

指導老師應該主動把握學科競賽前沿動態，把握賽事主題延伸方向，對賽事相關章程、比賽進度、作品形式以及社會企業的需求度應積極宣傳，同時主動聘請其他院校優秀指導老師或者企業相關專家來學校進行專業講座，對參賽的意義、價值、前景進行專業分析，普及賽事對學生發展、學科建設以及國家創新體系發展的重要性，同時對國家、學校、行業在競賽方面的支持政策進行詳解，對往年優秀的作品，進行剖析與講解，分析其他高校優秀團隊、優秀作品的發展模式與成功經驗，讓學生更加深入了解學科競賽的內涵，激發參賽的動力。

3.2 學科競賽團隊的可持續培養

學科競賽具備較強的專業針對性，對學生的專業素養與實踐動手能力要求較高，參賽學生需要經歷較長期的專業培訓才能達到參與設計制造的水平，并且在設計過程中還會出現較多的技術瓶頸。指導老師通常都還有較繁重的教學與科研任務，主要側重作品方案設計以及技術瓶頸的突破，學生的基本專業技能的培養以及作品的具體設計過程還要回歸到學生本身，這就涉及到如何培養團隊的可持續性。學生到大三下學期后，即將面對考研、找工作、畢業實習等事件，慢慢就脫離競賽團隊，因此在新鮮血液的培養過程中，就要及時吸納新成員。筆者在競賽團隊的建設模式中，主要采取以老帶新、興趣為先、學用結合的模式，在大一新生進入課程學習階段的時候，通過賽事宣講及相關考察面試，吸納部分主動性高學習積極的學生，在大一階段及由團隊老成員組織培訓專業基本技能，譬如CAD、三維建模、控制編程、仿真軟件等，掌握專業基本技能以及熟悉參賽的基本流程，在大二專業課學習階段，根據學生的特長與自身的興趣發展狀況，再分別加入團隊結構設計組、編程控制組、生產加工組等，以小團隊的模式分別參與作品的設計，再內部進行作品的競爭與評選，挑選最好的作品參賽，促進團隊技術創新的良好競爭以及團員技術的相互交流，來保持學科競賽團隊的競爭力與創造力。

3.3 競賽實驗平臺的搭建

學生的實踐能力培養以及作品的設計制造需要系統的實驗平臺與師資平臺支撐，完備的實驗設備與操作平臺是競賽順利進行的保障。高校專業實驗室要保持開放模式，由團隊指定成員來負責實驗室的日常管理與開放制度，參賽學生可以隨時進入實驗室進行相關實驗操作，同時可有效利用學校的金工實習基地，里面有較完備的生產制造設備。學生可結合自己對作品的理解與設計意圖，合理利用實驗室的設備平臺來進行自主研究與創新設計，同時與實驗老師保持較好的溝通，以便及時調整設計制造中遇到的困境。合理利用教師的科研項目與設備平臺，高校教師的科研方向大都代表該行業的前沿水平，并且科研團隊擁有較穩定的高端設備，或者與外校有著較好的科研設備合作，學生可以從老師科研項目里尋覓競賽主題方向，能夠更好地關聯專業前沿領域，并且在該方向老師具備更專業的指導以及更高端的實驗設備支撐。

有效利用校外實踐基地與合作企業，學校通常會有穩定的學生實習基地或者教師科研項目合作企業，企業的設計師以及一線的工程師都可以成為學生競賽的實踐指導教師，合理利用企業導師的工程經驗以及相關的生產制造資源，聘請相關專業工程師作為學生的第二指導教師，為學生搭建工廠實踐設計平臺，結合企業現場生產經驗與成熟的加工制作工藝、設備調試手段等，能夠最大程度提高作品的應用性與創新性，同時也有助于學生設計經驗以及創新能力的提升，作品也更加接近生產實際，具備較強的工程應用性。因此，完善的實驗平臺與指導教師資源是學生工程能力提升與作品競爭力度提升的有效保障。

3.4 加大各高校競賽團隊交流

為保證學科競賽的質量以及技術創新的持續發展，對競賽指導老師和競賽學生的整體專業素養、創新思維都有持續發展以及與時俱進。同專業的學科競賽隨著教育部以及各高校的大力普及，已經深入貫徹到每個專業發展進程中，每個學校都有自己的競賽團隊以及指導老師團隊。每個高校因為師資水平與教學科研、實驗平臺的差異，在競賽的指導、準備、培訓以及具體的參賽思路都有較大的差異，高校競賽團隊、指導老師團隊應該積極組織技術交流活動，參觀成績優秀高校的實驗平臺、培養模式、團隊組成以及產品設計制造流程，增加設備儀器共享的機會，觀摩不同院校以往優秀的參賽作品，吸取成功團隊參賽經驗，尤其是團隊建隊思路、專業基礎技能訓練模式、作品設計制作選拔流程以及對每年競賽主題的把握與創新思路等，集思廣益，交流互動，增加高等院校指導老師與參賽學生的交流機會，有助于拓寬指導老師的知識層次以及學生的專業知識儲備。鼓勵盡量多的學生成員參與比賽現場，熟悉整個比賽的流程以及感受國家、社會、學校等對比賽的重視，觀摩其他高校團隊的優秀作品與創新思路，跟不同高校的創新團隊保持交流與聯系，吸收不同高校團隊對技術創新與主題的把握方向，為后期創新團隊的發展模式、技術創新與產品設計提供思路與設計基礎。

3.5 完善的學科競賽規章制度

學科競賽作為專業應用創新人才培養的有效途徑，賽事發展已經具備扎實的基礎與持續性的團隊成員，完善的學科競賽機制要配套合理的規章制度，包括競賽過程管理制度與激勵政策。學校需設置相應的競賽工作室，專門負責某個專業或者某幾類大賽，每項賽事要配備一定的競賽經費，以滿足學生競賽過程中產品設計制造、加工調試費用，每個工作室要有專業的管理團隊，負責整個工作室的運行、管理與宣傳等工作，同時對成員的建設、作品的選拔、賽事的規劃都要有明確的章程，以確保工作室的穩定運行。

對學科競賽的獎勵制度要有一定的調整和創新，要從學生與指導教師的切身利益與實際情況出發。學科競賽也是實踐教學模式的體現，在給予獲獎學生部分物質獎勵的同時，還應考慮學生競賽獎項與課程積分、獎學金評定、考研政策等中有所滲透，切實關注到學生利益與實際用處，從而提高學生參與競賽的積極性，也從側面提高作品的質量與競爭力度。學科競賽最好能配備具備一定工程實踐經驗的指導老師，老師的指導建議直接關乎學生能力的提升與競賽質量的好壞，對指導教師的獎勵可以根據不同高校的實際情況進行不同程度的調整，鼓勵老師能夠投入更多的精力到學科競賽中去，從側面也體現了學校對學科競賽老師和學生的重視與關注，也是極好的宣傳形式。

4 結語

學科競賽有助于提升學生實踐創新思維以及對專業基礎知識和技能的工程應用，是課內外實踐教學的綜合體現，增強了學生對行業發展與專業需求的了解，同時也鍛煉了學生動手實踐與科技創新能力，是學科全面發展的有效途徑。社會的飛速發展與技術的全面創新對理工科學生綜合素質提出了更高的要求，本文基于提升學科競賽水平發展與提升學生專業能力的角度，從學科競賽參賽意識培養、學生參賽團隊的持續性發展、競賽基礎實驗平臺的搭建以及院校之間經驗技術交流、競賽規章制度的建立等角度出發，對高等院校理工科學科競賽的發展以及學生應用創新的培養模式提出了針對性的措施與建議，達到以賽促學、學以致用的培養目的，有助于進一步提升院校專業學科競賽的持續性發展以及學生創新實踐能力的培養。