学科竞赛助力机械专业创新型人才培养
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作者:李波 李朋飞
摘要：阐述了开展学科竞赛对于机械专业创新型人才培养所起的各种积极作用。分析讨论以学科竞赛为载体，将学科竞赛引入常规教学，促进理论教学与实践教学的融合，推动高校创新创业改革，促進高校教学内容的改革。以实践经历与结果进一步说明了学科竞赛促进学生实践理论知识、提高学习兴趣和自主创新能力，实现构建常规教学与学科竞赛相辅相成的创新型人才培养模式。
关键词：学科竞赛;创新;教学改革;人才培养
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2020）02C/03C-0036-04
国务院《中国制造2025》战略及国家“十三五”发展规划对制造业及机械专业的人才培养提出了更高的要求。为此，各高校针对机械专业人才培养模式，在教学内容和教学方法等方面做出了一系列的改革，以此来提高人才培养的能力和水平，更好地满足经济社会发展、国家发展战略对机械制造行业创新型人才的需求。其中，开展学科竞赛是一项重要的措施。
由教育部门与地方高校联合推出了一系列具有针对性的学科竞赛，如大学生机械创新设计大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、大学生工程训练综合能力竞赛，实践证明，学科竞赛对于机械专业创新型人才的培养及高校机械专业创新型人才培养模式改革具有重要意义。
一、学科竞赛在创新型人才培养中的作用
学科竞赛是在常规理论知识学习的基础上，以比赛的方式培养创新型人才的各方面能力。学科竞赛在机械专业创新型人才培养过程中增强学生创新能力、锻炼学生团队合作能力、提高学生学习能力、加强学生工程实践和动手实践能力等四个方面可以起到重要的作用。
（一）学科竞赛增强学生创新能力
创新能力主要包括创新意识、创新思维和创新技能三个方面。其中，创新思维是核心，创新思维也是创新型人才的必要能力之一。[1]针对创新能力的培养，机械专业方面的学科竞赛的题目主要有两大类，一类是以“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛为代表的自选题目，另一类是以大学生机械创新大赛为代表的给定主题范围的题目。给定主题范围的题目以解决社会生活中的实际问题为出发点，在规定的主题范围内充分发挥学生的创新能力。学生的产品设计一般注重设计的概念性和实用价值性，即作品的原创性和潜在社会价值性。因此竞赛过程中，评委更多关注的是通过参赛作品所表现出来的学生的创新思维、创新意识、创新技能。在竞赛中，每个参与竞赛的团队都必须根据竞赛主题独立完成机械三维模型的设计、零件图纸的绘制、样机模型的加工与调试、说明书的撰写等一系列体现创造性的工作。通过比赛提高自身的创新能力。
（二）锻炼学生团队合作能力
团队的力量越来越受到社会和企业的重视，团队合作能力已成为创新型人才的必备能力之一。一个十分优秀的团队，其团队成员一定具有很强的团队合作能力，而且其团队智慧和力量必将超过个人力量和智慧的总和。[2]机械类专业的学科竞赛的赛制大多以团队为单位参与比赛，团队合作能力在比赛过程中起着举足轻重的作用。从根据比赛主题进行社会调查确定题目到最终的实物展示和答辩，比赛过程中涉及以机械为主兼及电子、计算机、控制等多学科知识，还涉及文档撰写和现场答辩等能力。因此，一个团队中的成员往往是任务分明的，每个成员会主要负责比赛的一部分内容，同时辅助完成其他内容，共同承担整个比赛项目的所有内容。在竞赛过程中，每个团队成员用自己所掌握的知识和技能在整个团队中分担一定的任务，不同知识和技能在团队中高度共享、相互配合，使团队力量超过个人力量的总和。
（三）提高学生学习能力
学科竞赛是考察学生通过所学理论知识解决社会实际问题能力的比赛，在比赛的过程中，可以很好地锻炼并提高学生的学习能力。学习能力是指在已有知识和经验的基础上学习新知识的方法和技巧，其注重的是学习新知识的方法和技巧，并非学习到知识。这也对应了我国高校对于创新型人才培养的要求。[3]
参赛学生刚开始学习专业方面的课程不久，知识体系不完整，要补充很多关于专业方面的知识。对于刚开始接触比赛的学生来说还要学习计算机、电子、控制、材料加工及成型等方面的知识。除此之外，要学习比赛所用到的各种软件。有限的时间内对于这些知识和软件技能的学习过程能够提高参赛学生的学习能力。参与过比赛的学生对于知识的获取能力要强于没有参加过比赛的学生。在比赛中从课堂上所学习到的知识是完全不够用的，参赛学生还需要学会自主获取新知识的能力。
（四）加强学生工程实践和动手实践能力
工程实践能力和动手实践能力是衡量工科高校创新型人才培养的重要标准之一。创新型人才的创新思维不可能凭空产生，而工程实践和动手实践是创新型思维产生的重要途径。因此，工科高等院校要将提高学生工程实践能力和动手实践能力作为学生教学与培养的重要内容，如组织金工实习、生产实习、专业课课程设计、专业课实验与学科竞赛等内容。课程设计等常规教学培养题目往往是提前设计好的，查找的途径是现有的，学生所要做的是仔细查找、认真计算、工整作图、书写设计说明书。金工实习的内容基本上是固定的，学生只是跟着师傅进行常规学习。这样的常规教学内容实践性不强，不能充分锻炼学生，而学科竞赛对于学生工程实践能力和动手能力的培养不同于常规教学，更具有挑战性、实践性和创新性。以大学生机械创新设计大赛为例，机械类学科竞赛大多要求参赛队伍根据比赛主题进行拓展，充分发挥学生的创新能力。学生就得能够亲自进行实物的设计、加工、装配和调试，在这个过程中能提高学生的工程实践和动手能力。
二、学科竞赛促进高等教育教学改革
针对目前高等教育院校存在的大学生创新精神和创新能力不足、教学内容和教学方式无法满足创新型社会的需求、实践教学环节薄弱等问题，各高等院校采取了不同的教育教学改革措施，其中学科竞赛起到了积极的促进作用。 以机械专业为例，机械基础课程包含了“机械原理”“机械设计”等多门课程。多年来这些课程的理论教学和实践教学在内容和形式上变化都很小，很多课程的内容与当今同领域的技术水平相比滞后很多年，缺乏创新性，使得学生创新思想僵化和学习热情消减。[4]以学科竞赛为载体，将学科竞赛引入常规教学，有利于促进理论教学与实践教学的融合、推动高校创新创业教育、促进高校教学内容的改革。
（一）学科竞赛促进理论教学和实践教学的融合
目前，高等院校的教学方式还是以教师讲授为主，而很多专业知识都是在工程实践过程中总结出来的，单纯的讲解很难让学生理解透彻，不能从根本上掌握这些知识点。缺乏实践环节的理论知识的学习很难让学生所学到的知识很好运用出来，这样培养出来的学生不能符合社会的需求。
将学科竞赛引入教学改革，有利于培养学生理论知识在实践中应用的能力。在理论教学的同时，老师可以将某一个与所教理论知识相关的学科竞赛的题目作为教学的一部分，让同学们自由组队，分工合作，在理论学习的基础上充分利用学生的课余时间共同完成学科竞赛全部内容，充分发挥学生的动手实践能力，让学生在实践过程中加深对理论知识的学习，提高学生在实践过程中对于理论知识的应用能力。该教学方式将极大地提升学生学习理论知识的兴趣，加强学生对理论知识的理解，培养学生实践能力和工程应用能力。
（二）学科竞赛推动高校创新创业教育
《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》中指出：2017年取得重要进展，形成科学先进、广泛认同、具有中国特色的创新创业教育理念，形成一批可复制可推广的制度成果，普及创新创业教育，实现新一轮大学生创业引领计划预期目标。[5]为了实现这样的目标，各高等院校均采取了一系列的教育改革措施，如通过学科竞赛鼓励创新创业，为创新创业提供资金保障和技术支持，加强对专业实验室与创新创业基地的建设等。其中，依托于学科竞赛的创新创业训练是高校创新创业教育改革的重要组成部分。
创新创业教育改革的内容包括学生创新创业思想、创新创业知识与技能等方面的培养。学生的创新能力来自于对基础知识的拓展，更来自于科学实践。通过科学竞赛，能够很好地将理论知识用于实践，在实践过程中进行探索，再进行创新。依托于学科竞赛，在创新的基础上能够很好地利用创新成果进行创业训练。例如，大学生机械创新大赛主题的来源是要解决生活中急需解决的问题，而学生根据该主题进行扩展所得到的创新成果往往是社会需要的，具有很大的市场前景，诸如此类基于学科竞赛的创新成果为创业提供了很好的契机。同时，随着国家对大学生创业教育的重视程度加大，学校纷纷建立大学生创业基地，并在资金与技术上提供了支持。学生也能够积极地将学科竞赛的成果转化为创业项目，而不必担心创业前期资金与技术上的不足。因此，学科竞赛为学生创新能力的提升提供了广阔的平台，为学生的创业提供了良好的契机，为学校创新创业教育改革提供了强大的推动力。
（三）学科竞赛促进教学内容的改革
机械专业许多课程的教学内容多年来变化并不大，每一版教材都会用好多年，使得教学内容更新速度缓慢。随着计算机的发展与互联网深层次应用，机械设计与制造行业涌现出了许多新的前沿理论知识和方法。機械类专业的大学生应该在学习基础理论知识的同时，加强对前沿理论知识与方法的学习。
学科竞赛是学生在基础理论知识的学习基础上进行的创新性竞赛活动，在整个参赛过程中，所涉及的知识内容除了基础的专业课的内容除外，更多地运用到了当今比较前沿的机械设计方面的方法和机械加工方面的内容。高等院校通过学科竞赛在促进教育改革过程中应注重教学内容方面的改革，加强新理念、新知识、新方法的教育，让学生所获取的知识与社会的高速发展相匹配。
三、实践与收获
武汉理工大学智能制造与控制研究所专门开辟第二课堂，利用研究所的师资与科研项目长期培养大学生科技创新团队，支持大学生科技创新团队完成各类竞赛项目或自主创新项目。
以第十三届“挑战杯”项目“非圆齿轮分割器系列设计与研究”为例。图1、图2是非圆齿轮分割器系列中的精密型外啮合分割器和非圆齿轮回摆式分割器的两个产品。学生创新团队针对市场上现有凸轮分割器的不足，设计出具备诸多优良力学、运动学和动力学性能的非圆齿轮系列分割器，在作品设计与开发过程中，指导老师在作品的大方向上给予指导，整体把握。各项具体知识的学习与实现，均由学生在老师的引导下自主学习并完成。作品“非圆齿轮分割器系列设计与研究”先后获2013年湖北省第九届“挑战杯·青春在沃”大学生科技作品竞赛特等奖、第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
四、结论
创新型人才培养不是简单开设一门诸如“创新设计”课程所能解决的，有效的解决手段之一是将学科竞赛引入大学生培养与教学，通过学科竞赛，大学生知识、能力、品质等素质可以得到综合的培养，促进理论教学与实践教学的融合，推动高校创新创业教育，促进高校教育内容的改革。构建学科竞赛与常规教学相辅相成的创新型人才培养模式，以适应当今科技、经济与社会发展对创新型人才尤其是创新型科技人才的迫切需求。
参考文献：
[1]李国锋，张世英，李彬. 论基于学科竞赛的大学生创新能力培养模式[J].实验技术与管理，2013（3）.
[2]刘念，李茵莱. 论大学生团队合作精神的培养[J].西南民族大学学报：人文社科版，2007（4）.
[3]王珍，宫雪. 大学生学习能力及其培养[J]. 天津职业技术师范学院学报，2004（2）.
[4]廖凯，丁敬平，李立君. 学科竞赛深化机械基础课程教学的改革[J].中南林业科技大学学报：社会科学版，2013（3）.
[5]关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见[J].中国大学教学，2015（5）.
责任编辑：冯志军
Abstract： This paper expounds the various positive effects of discipline competition on innovative talents of mechanical specialty. The analysis and discussion take the discipline competition as the carrier， and the introduction of the discipline competition into the conventional teaching will promote the integration of theoretical teaching and practical teaching， promote the innovation and entrepreneurship reform， and promote the reform of teaching content in colleges and universities. Based on the practical experience and results， it is further explained that the discipline competition will promote the students to practice theoretical knowledge， improve their learning interest and their independent innovation ability， and realize the construction of an innovative and complementary talent training mode of conventional teaching and discipline competition.
Key words： discipline competition; innovation; teaching reform; talent training
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