科創大賽驅動下海洋專業創新培養模式研究

張崇偉，勾 瑩，喬東生，寧德志

（大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室，遼寧 大連 116024）

海洋經濟是國民經濟的重要組成部分和新的經濟增長點，高水平科技人才是海洋經濟的重要支撐點，高等院校涉海專業則是海洋科技人才培養的搖籃。針對當前海洋工程和海洋技術的人才需求特點，有必要探索實踐學科專業協同、校企校所協同、教學科研協同、研究競賽協同和課內課外協同的海洋專業創新人才教學改革方法，以滿足“高層次、復合型、多樣化”高素質海洋專業拔尖人才的培養要求。

近年來，許多高水平科創大賽已將海洋專業前沿科學和技術問題融入賽題，高等院校如果能結合其自身的高水平科研資源，與高水平學科競賽相結合開展以賽促學，可為學生創造寶貴的科研訓練機會，大幅提升學生獨立分析解決問題與實踐創新的能力，并可以在創新實踐中發現人才、在創新活動中培育人才。

本文結合大連理工大學海洋創新實踐班的教學改革實踐，提出一種科創大賽驅動下的海洋專業創新培養模式。分析海洋專業教學改革的背景需求，從教學內容、教學模式和綜合能力三個角度來科學提煉教學改革目標，提出課程內容體系化建設、教學任務模塊化組織、科創能力規范化訓練和培養成效多元化考核四點教學改革實施方案，探索出一條有益的教學改革實踐路徑。

一 教學改革背景

為加快推進我國海洋相關專業向創新引領型轉變，《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確指出，要加快制定海洋創新人才發展規劃，統籌教育部門、涉海院校、科研院所、海洋主管部門和人才需求部門等各方面力量，重點培養涉?；締栴}的基礎研究人才等。圍繞海洋領域創新人才的培養目標，近年來，許多涉海高校和專業學會在其組織的高水平科創大賽中，廣泛融入海洋專業前沿科學和技術問題，包括全國大學生水利創新設計大賽、挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽、中國海洋工程設計大賽、全國海洋航行器設計與制作大賽等。科創大賽已經成為許多高校培養、孵化和選拔海洋領域創新人才的重要平臺。

結合科創實踐來培養大學生的專業創新能力，這一模式已在國內外許多高校得到重視和實踐。陳劍清等[1]討論了學科競賽對應用型本科生培養模式的推動效果。陳龍等[2]介紹了基于新工科學科競賽的大學生創新能力培養模式。毛曉波等[3]分析了鄭州大學“科技創新大學四年不斷線”的課外實踐模式。秦濤等[4]同時結合科研項目和學科競賽，對機械創新設計課程開展了教學改革與實踐。王大慶等[5]結合學科競賽對油氣集輸工程課程開展了教學改革探索。陳業慧等[6]探討了科教相融和科創相助對創新人才培養的作用。單泉等[7]以機械基礎類課程為例，研究了科技競賽項目與任務相結合的教學改革模式。任曉旭等[8]介紹了科創競賽在醫學專業“課程思政”教改中的實踐。

大連理工大學于2007 年創建了海洋創新實踐班，每年從全校不同專業招收學有余力的學生，針對海岸和海洋工程領域的前沿方向動態開展教學任務，實施導師負責制，結合本科生知識體系，以實驗和實踐教學為主、授課為輔，重點培養學生創新精神、獨立思考和解決實際工程問題的能力。經過十余年發展，海洋創新實踐班成為學校海洋相關專業的重要大學生創新實踐基地。近幾年來，海洋創新實踐班密切追蹤海洋領域的科創大賽需求，積極探索和改革教學內容，系統開展了教學改革實踐。依托海岸和近海工程國家重點實驗室，海洋創新實踐班從海洋領域專業賽事所涉及的各類前沿問題出發來設計教學內容，強化對大學生創新實踐能力的培養。在賽事組隊中突出學生的特長和個性，讓不同類型的學生發揮自己的特長。學生通過充分參與不同賽事，可以體會到科研創新的樂趣，進而最大化發掘出其創新潛能。

經過兩年多的教學改革探索和實踐，海洋創新實踐班已經形成了較為詳實的教學素材儲備，積累了豐富的科創訓練和大賽指導經驗。在此基礎上，提煉和形成了“以賽促學、以賽促教、學賽結合”的教學模式，構建了科創大賽驅動下“課賽學”三位一體的專創融合知識體系，充分激發了學生的學習興趣和創新能力，提高了學生自主學習和解決問題的能力，對于海洋相關專業的創新人才培養積累了行之有效的經驗。

二 教改目標規劃

（一）具體目標設置

海洋創新實踐班教學改革所規劃的目標主要包括：

第一，提煉適用于海洋領域科創競賽的跨專業基礎教學內容，構建科創大賽驅動下的“課創學”專創融合知識體系。

第二，形成“以賽促學、以賽促教、學賽結合”的任務式教學模式，激發學生主動學習的興趣和突破創新的能力。

第三，提高大學生壓力條件下分析問題和解決問題的能力，鍛煉學生在競技場合下過硬的心理素質和頑強的拼搏精神。

（二）關鍵問題分析

圍繞海洋創新實踐班教學改革的規劃目標，重點解決了如下問題。

首先，解決了課程教學與專業教學體系割裂的問題。實現了跨學科知識綜合應用，構建了適用于海洋領域科創競賽的課程內容體系，形成了多專業交叉的融合性課程，擴大了學生基本專業知識的“面”。

其次，解決了教學方法和手段單一而無法滿足創新班教學需要的問題。探索了小而活、多樣化和以學生為主的課堂教學模式。使學生變成了課堂上的主角，全程參與教學和實踐。

最后，解決了壓力條件下學生分析問題和解決問題的能力，以及競技場合下學生的心理素質和拼搏精神問題。充分利用競賽的壓力環境，培養和鍛煉了本科生團隊成員之間緊密合作、互相依靠和積極進取的心態，同時通過開展報告撰寫等基本能力訓練，提高了學生完成專業性任務的自信心。

三 教改內容設計

（一）具體內容設置

1 構建適用于海洋領域科創競賽的課程內容體系

作為教改工作的首要內容，要系統研究全國大學生水利創新設計大賽等各類國家級科創賽事的賽題設置和競賽規則，分析和提煉完成比賽內容必備的知識點。圍繞各知識點，編寫適用于海洋領域科創競賽的融合性創新課程內容。以專題的形式對所提煉的基礎課程內容進行分類和編排，形成適合學生自主性學習的知識導圖。圍繞各專題主體內容，開展科創大賽賽題典型案例分析。

2 研究“課賽學”三位一體的任務式教學模式

在教學過程中，要探索課堂講授、學生討論、實驗實踐相結合的專題課程授課方法。采用模擬大賽的方式開展實踐教學，在授課教師的主持下，各學習小組就科創大賽賽題案例開展模擬競賽。通過小組討論、合作創作和合作演示三種形式的全程互動式實踐教學，幫助學生樹立團隊合作意識，形成有效的自主學習策略。

3 凝練指導本科生團隊開展科創大賽的訓練規范

要圍繞具體科創大賽的賽題要求，組織各小組學生按專題方向優勢組隊，對賽題內容集中進行解讀分析。針對報告撰寫、PPT 制作和展示、答辯與展示等環節進行能力集訓。以各參賽小組為核心，明確個人在賽題中所承擔任務，在科創大賽實戰中提高學生的實踐動手能力、自主研究能力和團隊合作能力。凝練出指導本科生團隊開展科創大賽的訓練規范。

4 建立綜合考量培養成效的多元化考核評價方式

要綜合考量“課賽學”三方面的培養成效，設計多元化的考核評價方式，建立由個人平時成績、團隊任務成績、科創競賽成績和結課答辯成績四部分構成的考核評價手段。個人平時成績（占20%）主要考察個人出勤和課堂綜合表現，團隊任務成績（占20%）主要考量個人參與團隊實踐教學活動的成效，科創競賽成績（占20%）主要考察個人在科創競賽活動中參與度和參賽成績，結課答辯成績（占40%）主要考察個人經過完整教學和訓練后的綜合培養成效。

（二）具體實施方案

1 課程內容體系化建設

要系統研究全國大學生水利創新設計大賽、中國海洋工程設計大賽、全國海洋航行器設計與制作大賽等各類國家級科創賽事的賽題設置和競賽規則，分析和提煉完成比賽內容必備的知識點。圍繞各知識點，從水利工程、土木工程、船舶與海洋工程、機械工程、能源與動力工程及電子信息工程等專業領域進行專業基礎內容拓展，編寫適用于海洋領域科創競賽的融合性創新課程內容。

以專題的形式將所提煉的基礎課程內容進行分類和編排，包括水動力計算專題、工程結構設計專題、物理模型制作與試驗專題、電子電路設計與控制專題、外觀設計與虛擬仿真專題等，合理規劃各專題的關鍵概念和重要方法，形成適合學生自主性學習的知識網絡導圖。圍繞各專題主體內容，各設置一個典型的科創大賽賽題的案例分析，包括背景資料介紹、國內外研究歷史和現狀的綜述、賽題的設置動機、研究目標、研究內容、關鍵問題和具體技術方案等。

2 教學任務模塊化組織

各專題課程采用模塊化組織，各專題前幾節課由授課教師集中對專業基礎內容進行授課、并列出關鍵概念和關鍵問題外，課堂講授、學生討論相結合進行教學，課堂講解注重啟發式教學，通過提出問題和分組討論等環節，引導學生自己找出答案，幫助學生樹立團隊合作意識，形成有效的自主學習策略。接下來的課堂采用模擬大賽的模式，在授課教師的主持下，各學習小組就科創大賽賽題案例開展模擬競賽準備，各小組成員明確各自任務和專攻領域。

采用全程互動式實踐教學，具體包括小組討論、合作創作和合作演示三種形式。通過小組討論加深對賽題相關專業概念的理解，找出解決問題的辦法，保證人人參與討論；通過合作創作，運用新概念和技能，設計方案；通過合作演示，小組成員分工合作，并將賽題案例的成果向全班展示。

3 科創能力規范化訓練

根據學生的興趣和能力優勢，將學生按專題方向分入專業方向小組，引導各學習小組對各自專題專門開展深入研究和學習，針對性開展賽題知識儲備。針對各項具體科創大賽的賽題要求，組織各小組學生按專題方向優勢組隊，針對賽題內容集中進行解讀分析。

以各參賽小組為核心，明確個人在賽題中所承擔的任務，提高學生的實踐動手能力、以小組為單位的自主研究能力和團隊合作能力。針對報告撰寫、PPT 制作和展示、答辯與展示等環節進行能力集訓。提高大學生壓力條件下分析問題和解決問題的能力，鍛煉學生在競技場合下過硬的心理素質和頑強的拼搏精神。凝練出指導本科生團隊開展科創大賽的訓練規范。

4 培養成效多元化考核

綜合考量“課賽學”三方面的培養成效，設計多元化的考核評價方式，建立由個人平時成績、團隊任務成績、科創競賽成績和結課答辯成績四部分構成的考核評價手段。個人平時成績（占20%）依據個人出勤記錄和課堂綜合表現，由教師完成評定打分。團隊任務成績（占20%）主要考量個人參與團隊實踐教學活動的成效，針對各學習小組科創大賽賽題案例的模擬競賽任務，針對小組討論、合作創作和合作演示三個過程，由團隊成員進行成績互評，有助于學生全程樹立團隊合作意識?？苿摳傎惓煽儯ㄕ?0%）主要考察個人在科創競賽活動中參與度和參賽成績，每完整參與和完成一項比賽便可拿到其中50%的成績，獲得二等獎以上獎勵可額外獲得其中50%的成績。結課答辯成績（占40%）主要考察個人經過完整教學和訓練后的綜合培養成效，要求學生系統總結在本系列課程所學的方法和技術，綜合分析所參加的各項比賽的經驗和收獲，完成課程結題報告，并結合PPT、實物作品、文字和圖片等資料展示，以自述和答辯的形式來考核，在給定時間內（約15 分鐘）最大限度地展示個人的學習成果，并回答老師和同學的提問（約5～10 分鐘），成績以結題報告質與量及現場答辯的效果來評分。

四 教改實踐成效

經過近些年教改工作的探索和實踐，海洋創新實踐班構建了適用于海洋領域科創競賽的課程內容體系，形成了“課賽學”三位一體的任務式教學模式，編寫了指導本科生團隊開展科創大賽的實訓規范。海洋創新實踐班組織和指導學生參加了各類全國性比賽，并拿到多項國家級獎項。其中，2020—2021 年度代表性科創賽事成績見表1。

表1 大連理工大學海洋創新實踐班2020—2021 年部分科創賽事成績一覽

五 結束語

科創大賽已經成為高校培養、孵化和選拔相關專業創新人才的重要平臺。大連理工大學海洋創新實踐班圍繞海洋專業科創大賽需求，系統開展了教學改革的探索與實踐。提煉出適用于海洋領域科創競賽的跨專業基礎教學內容，構建了科創大賽驅動下的“課創學”專創融合知識體系。形成了“以賽促學、以賽促教、學賽結合”的任務式教學模式，激發起學生主動學習的興趣和突破創新的能力。提高了大學生壓力條件下分析問題和解決問題的能力，也鍛煉出學生在競技場合下過硬的心理素質和頑強的拼搏精神，在創新人才的培育方面成效顯著。該教學改革所形成的課程教學內容，可用于海洋資源開發等專業培養方案的完善和修訂。所編寫的本科生科創大賽實訓規范，可推廣應用于抗震等其他專業方向創新實踐課程，有助于推動建工大學生科創活動的參與度。