學科競賽和“雙創”項目協同驅動下的新工科人才培養模式探索

王莉瑋，薛涵與，葉遠松，夏建榮，張于弛，高仁金

（閩江學院 材料與化學工程學院，福州福建 350108）

2017 年2 月，教育部發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》，對高等工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量、新體系提出了具體要求，這對應用型人才的培養具有深遠的影響[1]。近年來，很多高校對應用型人才培養模式、課程內容、教學方法等多方面進行了研究和探索[2-6]。四川大學高分子材料與工程專業從堅持立德樹人、優化課程體系、注重教研相長、加強產教融合和加強國際合作5 個方面出發，探索了基于一流學科建設引領的全要素、全課程、全師資、全過程、全方位、全方式的“六全”人才培養模式[4]。魯東大學從人才培養定位、人才培養方案、教師工程實踐能力培養、產教深度融合、多元化教學過程質量監控和持續改進機制等方面進行改革和實踐，形成了具有特色、可推廣的地方高校新工科人才培養模式[5]。東華大學以“一心一環，育人為本”構建了個性學習、能力導出的教學體系，將課程知識性與趣味性有機結合，在培養學生創新思維、工程實踐能力方面取得了明顯的效果[6]。從以上案例可以看出，目前的改革實踐主要包含更新教育理念、創新教學模式、建設師資隊伍等，很少把學科競賽和創新創業項目納入課程體系并形成有特色的培養模式。

通過完善的學習體系，可以把學科競賽和創新創業項目作為培養學生實踐能力的依托，以學科競賽為出發點，構建新的教學模式，實現教學體系—競賽支持—實驗轉化的良性循環，激勵學生挑戰高水平競賽，從而培養大學生實踐能力和創新意識，以及學以致用和協同創新的能力，對優化人才培養過程和提升教育質量有著重要作用[7-8]。本文以提升學生實踐創新能力和綜合素質為目標，探索了基于學科競賽和創新創業項目促進專業課程教學的人才培養模式，并在閩江學院高分子材料與工程專業實施，取得了較明顯的效果。

1 問題探索

在以創新為驅動的新形勢下，高分子材料與工程專業滿足新材料新工科建設的需求日益凸顯。閩江學院高分子材料與工程專業入選福建省一流建設專業，并作為骨干專業獲批福建省“服務產業特色專業—功能纖維材料”與“省創新創業試點專業”。專業聚焦福州市的化纖、涂料、新材料3 個超千億元產值的區域特色產業發展需求，在涂層新材料、功能纖維材料、柔性電子新材料3 個領域形成特色與優勢。專業遵循學校一流應用技術型人才培養定位，以服務地方經濟社會發展為目標，結合地方經濟社會發展需求以及專業人才培養的優勢和特色，通過跟蹤畢業生就業與發展情況、邀請企業行業專家、組織教師研討等方式進一步明確了人才培養定位。確定本專業面向福建省材料、化工、能源和環保等領域民營企業，培養具有廣泛的化學化工基礎，扎實的高分子材料與工程專業知識技能，良好的人文社會科學素養、團隊合作意識和持續學習能力的德智體美勞全面發展的高水平應用型人才。重點服務先進纖維、功能涂料和新興電子等區域特色產業，依托“小訂單式”人才培養模式和課程模塊建設，全過程引入產業鏈和行業專家，落實“重實踐、強技能”，培養能夠從事與功能纖維材料、涂層新材料、柔性電子新材料相關的產品生產、技術開發、工藝設計、品質保障、經營管理等崗位工作的工程師。

明確人才培養目標之后，專業教師通過走訪用人單位和高分子相關企業、分析畢業生就業與發展情況以及和企業行業專家進行座談等方式，分析社會與行業對人才培養的需求，并通過召開研討會，從培養目標、畢業要求、課程體系、培養模式等方面進行分析和討論，進而優化培養方案。在實施的過程中，教學團隊通過召開課程教學研討會和收集學生的問題等多種渠道，并結合主客觀因素，發現在學生培養的過程中存著以下幾個問題：（1）工科基礎類課程概念抽象、邏輯性強、難以理解，而一些應用類課程實踐訓練強度不夠，導致學生學習積極性不高，進而影響后續課程的學習，因此制約了學生實踐應用與創新能力的培養；（2）有的學生長期以來處于被動式學習狀態，缺乏主觀能動性，缺少創新意識，需要對這類學生加強引導和鼓勵，有效激勵和敦促學生參與創新創業活動。

2 改革措施

針對上述問題，教學團隊通過調研學習交流專業建設經驗，結合本校和本專業學生的實際條件，提出了以課程體系為根本，融合課程思政，以全國大學生高分子材料實驗實踐大賽、全國大學生化工設計競賽等學科競賽與校長基金、大學生創新創業項目等各類創新創業項目為載體，貫穿全過程培養“重實踐、強技能”的應用技術型人才培養模式(見圖1)，并在閩江學院高分子材料與工程專業進行實踐。

圖1 “重實踐、強技能”的應用型人才培養模式

2.1 學科競賽的選擇

材料與化工類的學科競賽很多，教學團隊對各種學科競賽進行分析，遵循專業特色，結合人才培養方案，選擇全國大學生高分子材料實驗實踐大賽（簡稱“雙實大賽”）和全國大學生化工設計競賽（簡稱“化工設計大賽”）等作為主要學科競賽項目，讓學生有針對性地參與符合專業特點的學科競賽。

全國大學生高分子材料實驗實踐大賽是由教育部高等學校材料類專業教學指導委員會指導、全國大學生高分子材料實驗實踐大賽競賽委員會主辦的全國性比賽。“雙實大賽”基于“以學生為中心，以成果為導向”的工程教育認證理念，圍繞“知識、技能、創新”三要素，考查學生自主設計能力、實際問題分析和解決能力，致力于將學生培養成為兼具技術性和創新性的高素質應用型人才。大賽旨在以賽促學、以賽促教，培養學生的工匠精神、創新精神和實踐能力，同時進一步規范高校基層實驗教學，不斷更新、適應新的教學理念，促進實驗教學方法、教學內容和教學機制的改革創新[9]。該競賽主要考查學生對高分子經典化學實驗（甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯的懸浮聚合）的掌握情況及應用能力。目前“雙實大賽”已經舉辦3 屆，參與的高校已經達到60 多所，占全國開設高分子專業高校的1/2，已經在全國高校產生了較為廣泛的影響，大賽舉辦時間為每年的7 月下旬，時間比較固定[8]。為了多方面培養大學生的工程技能、創新思維以及團隊協作精神，提升大學生的工程設計與實踐能力，實踐“卓越工程師教育培養計劃”，中國化工學會、中國化工教育協會、教育部高等學校化工類專業教學指導委員會等機構聯合主辦全國大學生化工設計競賽[10]。這兩項比賽與人才培養目標相契合，也與課程安排相匹配，因此，學科競賽訓練以這兩項比賽為主線進行安排。

2.2 學科競賽和創新項目與課程體系的相互融合

在學生培養方案和課程體系的制定時考慮了競賽的時間段，盡量使課程與競賽無縫對接。通常，教師在學生入校后第一學期的專業導論課程中會向學生詳細介紹大學四年中可以參加的競賽的相關知識，同時在教學過程中也會潛移默化地引入競賽的相關知識，讓學生意識到大學的學習生涯中可能會參加的學科競賽和創新項目。化工原理與化工原理實驗課程都安排第四學期，在課程教學過程中教師會將以前的競賽案例引入課程教學，鼓勵學生參與化工設計和化工原理兩項競賽并給予集中培訓。大學三年級開始開設高分子專業課程，如高分子化學、高分子物理、高聚物合成工藝學、聚合物加工工程等課程，教師會鼓勵三年級的學生參加高分子材料實驗實踐虛擬大賽和大學生高分子材料實驗實踐大賽。虛擬仿真大賽的比賽內容分為理論考試（實驗安全+高物高化）及虛擬仿真操作（懸浮聚合+實驗室安全）。“雙實大賽”在考查學生動手操作、實驗實踐能力的同時，對其知識綜合應用能力、方案設計能力、分析研究能力以及安全防護意識、交流溝通能力等進行培養、鍛煉與提升[8]。由于虛擬大賽沒有報名人數限制，教師鼓勵所有學生參與。通過參加虛擬仿真比賽可以檢驗學生對高分子化學和高分子物理課程內容掌握程度，更是對學生所學知識內容的補充。虛擬仿真大賽偏重考查學生的理論掌握程度，“雙實大賽”考查學生對專業知識的綜合運用能力和自主創新意識。由于比賽對每家參賽單位有人數限制，因此，每年會舉辦校級選拔賽，不僅是為了篩選優秀學生參賽，更是為了讓更多的學生參與競賽。通過競賽可以讓學生認識到專業課程的學習對于實踐能力和創新能力培養的重要性，從而調動學生的學習積極性。

在完善學生知識體系的基礎上，專業教師可開設一些選修課程。例如，在第六學期專業教師開設了“高分子材料學科競賽模擬”第二課堂“金課”，指導學生進行與學科競賽相關的培訓及模擬環節訓練，從而激發學生對學科競賽相關內容的興趣和學習動力，也提升了學生的綜合能力。

導師制一直是閩江學院材化學院的品牌，學生在二年級通過互選確定導師。學校鼓勵學生從大學二年級開始進入導師的課題組，參與一些科研活動，建立學生以老帶新、教師指導的長效機制，經過一段時間的培養，學生會具備一定的科研能力，一些學有余力的學生可以在導師的指導下申請校長基金和大學生創新創業訓練項目等大學生創新性科技項目，并以此為基礎參加“大學生高分子材料創新創業大賽”“中國國際互聯網+大學生創新創業大賽”和“挑戰杯創新創業大賽”等。因此，將學科競賽和創新創業項目的常規化和制度化融入人才培養方案的制訂過程，可以促進人才培養方案的完善。

2.3 多方位提供保障措施

為了讓學生積極參與競賽并提高成績，教學團隊以及學校三創學院共同努力，提供多方面的保障措施。閩江學院三創學院以全面提升學生的實踐創新意識為主線，將實踐創新教育主動融入整個教育教學過程，同時將創新創業教育實踐作為畢業必修的學分，鼓勵學生參與教師的科研與服務項目。學生參與學科競賽或創新性項目獲獎、發表論文、專利等成果還可以在每年的綜合測評中加分，激勵學生參與競賽或創新活動。

同時，專業教研室還發揮師資特長，安排優秀的師資隊伍，保障教學質量。安排教學經驗豐富的教學名師以及教授和副教授長期為學生講授專業基礎課程；科研能力較強或與企業合作開展橫向課題研究的教師指導學生開展創新項目活動，尤其是鼓勵年輕教師帶領學生參加創新創業競賽。這些科研訓練項目部分來自企業的項目，因此，通過將課程學習與學科競賽及科研訓練聯系，提升了學生的學習質量，也讓學生早日了解企業和行業的需求，提升崗位勝任力。

另外，教師主要通過采用“專業課教學—定期競賽培訓”雙輪驅動，保障人才培養目標的實現。在專業課程教學的基礎上，教學團隊中任課教師分工合作，一部分教師負責化工原理和化工設計專項培訓，另外一部分教師負責組織“雙實大賽”賽前集訓和校內選拔賽的舉辦。除了線下教學和培訓，教師可以借助社交平臺，隨時給學生提供線上的輔導。

除上述內容之外，學校和學院也大力支持和鼓勵教師銜接國賽的比賽模式及內容，增加一些校級賽事。2023 年，閩江學院材料與化學工程學院承辦了“大龍杯”第三屆全國大學生高分子材料實驗實踐大賽，在此之前，閩江學院舉辦了閩江學院高分子材料實驗實踐選拔賽、第三屆全國大學生高分子材料實驗實踐大賽福建省邀請賽以及首屆福建省大學生高分子材料實驗實踐大賽等賽事，這些賽事完全按照國賽的模式進行，大大增加了師生的參賽經驗，也達到以賽促教、以賽促學的目的。實踐證明：上述措施能激勵學生持續參與學科競賽和“雙創”項目，并有效地提高競賽成績，從而激發了學生學習的主動性、積極性，對學生促進專業課程學習、提升畢業設計水平和培養創新能力都具有明顯效果，也提高了學生就業率和就業質量。

2.4 課程思政的融入

高分子材料與工程的專業課程授課不但要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，還要培養學生的創新精神、家國情懷和環保意識。例如，高分子材料基礎（雙語）的授課教師結合學校特色和專業設置，以“厲害了，我的國”作為主線，將思政內容跨越古今、貫穿中外，進行專業教育，并通過分組任務、課程論文等與生產應用、學科競賽及科研訓練等相互關聯，使課內課外互通融合，提升學生的實踐創新能力，激發學生學習的積極性、主動性、創造性與使命感，提升應用型人才培養質量[11]。因為團隊教師深刻理解和認識到立德樹人的含義，在教學中引入隱形課程思政元素，潛移默化地培養了學生的創新意識，因此，學生參加學科競賽和“雙創”項目的積極性很高。

3 實施成效

近幾年，教師組織學生積極參加各類學科競賽和“雙創”項目，通過參與這些活動，對提升學生學習效果、培養學生動手能力、深化教學改革、提升教師教學能力，都起到了積極的促進作用。

3.1 學生學習效果提升，就業質量提高

通過學科競賽和“雙創”項目與課程教學之間相互賦能，學生高階能力提升，學習積極性有較大提升，課堂參與度有所提高，成績也有所提升，考研人數逐步增加，考研錄取率提升，2022 和2023 屆連續兩年的升學率已經超過20%（如圖2 所示）。

圖2 高分子材料與工程專業近幾年升學率

學科競賽和“雙創”項目以學生為主、以教師為輔的形式進行，學生可以通過參與競賽，不斷發現問題，通過理論學習尋找解決問題的方法，進而再回到實踐中證實解決問題的方案，這對學生知識面的拓展發揮了重要作用，并有效激發了學生學習的積極性和主動性，培養學生的探索精神和創新意識，促進學生綜合發展，提高學生的實踐能力和就業競爭力，成為適應社會發展的應用型人才[12]。近幾年，高分子材料與工程專業學生就業率保持在90%以上，學生的就業質量也有所提高，“平均薪資及薪資滿意度”“用人單位滿意度”“就業崗位與專業吻合度”等指標居全校前列。

3.2 參賽人數增加，競賽成績顯著提高

全國大學生高分子材料實驗實踐大賽于2019年由東華大學發起，每年7 月舉辦，至今舉辦了3 屆比賽。教學團隊的教師從2019 年首屆大賽時帶領學生積極參與競賽，并積極參加裁判和準備工作，由于在專業課、第二課堂和集中培訓時教師和學生共同努力，比賽成績也逐年提高，獲獎人數和獲獎等級均有所提高（比賽獎項設置規則：每個參賽隊伍至多1 個一等獎）（見表1）。2023 年，東華大學發起了首屆全國大學生高分子材料虛擬仿真大賽，經過教學團隊的精心輔導，閩江學院獲得了團體二等獎、個人一等獎1 項、二等獎8 項的好成績。

表1 全國大學生高分子材料實驗實踐大賽獲獎情況

全國大學生化工設計大賽賽事歷史較長，團隊教師一直堅持不懈地通過化工原理課程和課后輔導帶領二年級的學生參加競賽，近幾年參賽的學生逐漸增加，獲獎人數和級別也在增加（如表2 所示）。另外，2023 年教師首次帶領學生參加中南地區高校化工原理大賽暨第六屆全國大學生化工實驗大賽中南賽區選拔賽，獲得中南賽區二等獎1 項。

表2 全國大學生化工設計競賽獲獎情況

3.3 “雙創”項目參加人數增加，示范效果明顯

近3 年，高分子材料與工程專業學生獲國家級、省級大學生創新創業項目12 項，校長基金27 項；并有多支隊伍參加中國國際“挑戰杯”競賽，獲福建省一、二、三等獎各1 項；參加“互聯網+”大學生創新創業大賽，獲省銀獎1 項、銅獎2 項；參加“全國大學生高分子材料創新創業大賽”，獲得銀獎1 項、銅獎1項、優秀獎1 項；2021—2022 年，學生以第一作者發表學術論文8 篇，授權專利8 件。其中，團隊教師指導的基于“Diels-Alder 反應的熱可逆交聯熱熔膠”“大創”項目的相關學術成果，學生作為第一作者已經發表在SCI 收錄的期刊[13]。擅長橫向項目的教師結合自己和企業合作的項目指導學生進行“大創”項目，學生團隊以第一作者授權實用新型專利3 件[14-16]。

3.4 教師教研成果突出

專業課教師積極利用課余時間組織學生進行競賽專項培訓，通過以學科競賽為載體、以項目化訓練為途徑，師生共同參與學科競賽，不僅提高了學生的競賽成績，教師也通過競賽充實了教學內容，優化了教學方法，教師科研能力和教學水平都有所提升。教師的相關教改論文獲福建省應用型本科資源化工專業類教學聯盟產教融合教學改革研討會論文一等獎，團隊成員獲得福建省高層次人才，智慧教學之星和閩江學院發樹獎教金等，榮獲福建省高校青年教師教學競賽一等獎和三等獎各1 項，閩江學院教學創新大賽一等獎、二等獎和三等獎各1 項，獲閩江學院本科教學優秀獎、二等獎和三等獎各1 項。

4 結束語

培養學生的創新意識和創造能力是國家和社會發展對高校人才培養提出的要求。學科競賽和“雙創”項目是通過競賽和科研訓練引導學生發現、分析和解決問題，提高學生的理論聯系實際和綜合運用知識能力，進一步推進高校的教學改革，培養出符合社會需求的應用型人才。幾年的實踐結果表明：該模式有效推進了高分子材料與工程專業建設，對人才培養具有一定的實際應用意義。高校教育和人才培養的探索和實踐是沒有止境的，在新工科背景下要持續推進高分子材料與工程專業的教學改革。