以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队研究

徐高欢，周昌全，王建军，潘聪华，温亚东(浙江水利水电学院 机械与汽车工程学院，浙江 杭州 310018)

以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队研究

徐高欢，周昌全，王建军，潘聪华，温亚东
(浙江水利水电学院 机械与汽车工程学院，浙江 杭州 310018)

学科竞赛是科研和项目制教学的交集,并成为项目制教学与科研的桥梁.实施中，可将科研问题分解到学科竞赛项目中，引导和规定学生进行项目前期研究，并将问题带进课堂，教师则以实际项目为题材重新组合教学内容，帮助学生解惑，从而激发学生为解决问题而学习，最终自然形成师生创新团队.“水利涵管探测机器人”的实证研究表明，以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队是一种高效可行的团队建设模式.

学科竞赛；项目制教学；创新团队

探索以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队模式，主要研究如何让教学、科研和学科竞赛建立良性互动的关系，自然形成师生科技创新团队，实现教学和科研共同发展，全面提高和促进高校教学质量.该模式本质上是以学科竞赛为桥梁的项目制教学和科研有机融合的创新团队建设，其问题重点是要解决如何通过学科竞赛调和项目制教学和教师科研的关系，而教学与科研的关系作为高等教育的一个重要课题，教学与科研是辩证统一的关系，存在着斗争性，又存在同一性.因为经费在教学与科研投入上存在矛盾，教师关于教学和科研的时间和精力上的分配存在矛盾，但是这些矛盾终究是可以协调的.这里提出的以学科竞赛为桥梁，自然构建项目制教学和科研有机融合的科技创新团队，是有效实施教学和科研协调发展的实体平台保障，对改善教学和科研的关系有重要意义，对提高人才培养质量、保持大学健康发展以及高等教育整体进步的有极其重要意义[1-3].

1 创新团队构建的基本理念和模式

以“竞赛驱动、学生探索、参与项目、教学解惑”为基本理念，充分挖掘教师与学生的互动关系，理清楚教学、科研与学科竞赛之间的任务和价值，以项目为载体激发教师教学和学生学习积极性，为此本文设计了以“做项目、提问题、进课堂”的方式建立学科竞赛为桥梁的项目制教学和科研融合的科技创新团队模式，具体架构(见图1).

图1 以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队模式

大学肩负着科学研究和教学的双重任务，但是高校普遍没有在科研和教学上找到合适的、具有可操作性的共同点，为此科研和教学的关系之争长期普遍存在.而该模式的提出则以学科竞赛为交集，通过项目介质的传递，实现教学与科研的互通互助，强调教学和科研的互补作用，弱化两者的轻重之争，因此该模式具有很强的共赢意识，操作性很强.团队构建模式的具体内容包括以下几个方面.

(1)设置专业创新实验室的基地基础工作条件

各专业可以设立学生创新实验室，这类实验室应该是开放式的，允许学生自主利用实验室的器材设备，让学生充分利用闲暇时间从事科学研究.开放式实验室在研究型高校已经比较成熟，而教学研究型、教学型高校正在逐步开放之中，目前各个高校设立创新学院为学生创新团队的构建提供了很好的组织基础[4-6].所以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队模式的提出非常符合当前高校大力发展大学生创新创业的新形势.

(2)以项目为中心的教师与学生创新团队组成

建立以教师指导为辅的学生科研项目学习小组.科研项目学习小组按照教师和学生知识基础、技术水平和学习能力不同划分为校内和校外项目研究小组，校内组主要负责申报校级的学生创新项目，如校级的创新创业项目、校级机械设计竞赛项目、校级挑战杯项目等，培养学生的创新思维，创新意识和创新技能，这类项目是教学和科研融合的主要平台，可以全班参与或整个专业参与.校外组主要负责申报企业项目和厅级以上纵向项目，以教师为主，带动部分优秀的学生共同完成，学生主要开展项目的预研究，广泛收集文献，提出尽可能多的解决方案，由教师召集成员定期开会讨论，从诸多方案中得出最佳方案，学生和教师分头实施，逐步积累和产出各个层次科技成果.另外要把各类闲置的方案进行有组织的管理和保存，可以作为学科竞赛的点子库.

(3)项目引入课堂的教学内容设置

把学生或教师的科研项目引入课堂，将科研问题分解为教学问题，发挥课堂的解惑作用.一般情况下，先汇集团队成员的各类项目.学生项目主要有机械设计竞赛、挑战杯竞赛、大学生创新创业项目、大学生新苗计划项目、浙江省机器人竞赛等相关的学科竞赛或科技项目.教师项目主要有校级科研项目、水利厅科技计划项目、教育厅科研项目、省科技厅项目、企业横向项目等，对项目的技术基础和要点进行分类，对相关专业课程的章节进行归类，最终修改或改编现有教材，系统化的将科学研究问题和课堂教学内容结合，形成教学做一体化的教学模式，实现项目制教学课堂，树立学生学以致用的观念.

(4)科研项目与学科竞赛项目互换

科研项目和学科竞赛项目在解决问题的内容上具有共性，纵向科研项目问题主要由实际问题引出研究意义，提出新的理论方法，设计新的解决方案，通过实验或仿真得出结论；横向项目则根据实际问题提出实际的解决方案，设计或制造出样机或产品；而学科竞赛项目则是根据实际问题设定比赛主题，让学生设计最佳解决方案，再通过比赛形式验证最佳方案.各类项目内容的共性就是要解的问题都来自实际问题，最终都要给出合适的解决方案.因此科研项目和学科竞赛项目具有转换的基础.比如机械设计竞赛主题的关键问题可以成为科研项目进行研究，而机械设计类的科研项目中巧妙的机械结构或实现方式可以应用到机械设计竞赛中，但是前提是团队成员必须同时参与机械设计竞赛和科研项目，这样才能保证技术和解决方案的互通互用.所以要实现科研项目与学科竞赛互换，必须共同参与项目问题的讨论和实施.

(5)教学、科研和学科竞赛交流途径和平台搭建

教学、科研和学科竞赛在管理过程中是分类管理的，但是在实施过程中不应该过分划清界限，这三者应该是基于同样的问题实现不同的目标和完成不同的任务.交流途径和平台主要是为了建立师生的共识和纽带关系，途径要选择方便、常用的方式，如建立即时通信的群、定期开展学术研讨、举办学术沙龙等[7-8]，分别从教学层面、科研层面和学科竞赛层面布置，活动的开展务必让团队成员感觉到研讨会和沙龙是为了解决自己的问题而开展的，开会是为了获得更好的解决方案，而不是一种必须完成的例行公事.因此要把学生真实在做的科研问题或教师的科研问题作为讨论话题，把重点和难点摆出来一起讨论.

2 “水利涵管探测机器人”主题下的科技创新团队示范

如何设计和实现水利涵管探测机器人是一个由工程问题引发的设计主题，为此本文利用该主题创建师生科技创新团队.基本分工：学生成员负责大学生科技项目、大学生竞赛项目等项目的申报和实施；教师成员负责校级、厅级和省部级课题的申报和研究，同时教师要整合学生项目和教师项目，提出解决问题的要点和难点，并且把内容与教材章节匹配实现项目制教学.具体的方案(见图2),细化实施有以下几个方面内容.

图2 “水利涵管探测机器人”主题下的科技创新团队实施方案

(1)教师和学生项目产生

以水利涵管探测机器人为主题，教师和学生从不同角度开展项目申报和研究，教师科学研究主要集中在机器人的结构创新设计、越障机构的创新设计和控制系统的创新设计，申报浙江省水利厅科技计划项目、科技厅科技项目等.学生主要利用管道机器人的特点和优势，创新提出多种设计方案和实现方式，比如利用管道机器人实现管道检测的“机器人换人”，对应机械设计竞赛的主题，参加浙江省“机器换人”大学生机械设计竞赛项目.再以管道机器人的先进技术和先进设计参加浙江省挑战杯项目.最后通过管道机器人和管道检测服务结合，参加浙江省创新创业设计大赛项目，学生再以竞赛为基础，提出管道机器人螺旋前进的创新设计方案，申报浙江省新苗计划项目.学生和教师有了前期的研究基础，再通过团队讨论提出全向型管道机器人设计，申报国家级大学生创新创业项目.通过一个主题多角度研究，推进师生科研项目.

(2)教学与项目的融合

水利涵管探测机器人是一个典型的机械结构，可以将该主题的研究要点和关键技术分解到《机械设计基础》《机械原理》《AutoCAD 2010中文版实用教程》等课程里，机器人的机构简图绘制可以分类到机构简图绘制章节；机器人驱动腿的传动设计可以分类到传动或齿轮章节；驱动腿的轴传动问题可以分类到轴与联轴器章节.机器人零件图和装配图绘制可以分类到CAD课程里面.

(3)竞赛的桥梁作用发挥

在浙江省“大学生挑战杯科技竞赛”、“大学生机械设计竞赛”和“大学生创新创业大赛”等竞赛中充分运用了科研项目内容和技术，参与项目的学生在学科竞赛中经常能取得非常好的成绩，常囊括奖项前几名，这些学生在课堂学习中也非常积极，在科学研究过程中，学生深感知识不够用，极大提高了学生自主学习的兴趣和创新实践能力.目前，浙江水利水电学院的机械设计创新社团已经成为各类比赛的主力，该社团是典型的教学、科研和学科竞赛三位一体的创新团队.

3 结 论

学科竞赛是项目制教学与科研的桥梁，以学科竞赛为载体的师生共建科技创新团队是一种高效可行的团队建设模式.本文以学科竞赛为载体开展师生共建科技创新团队的研究，得出：(1)学科竞赛是科研和项目制教学的交集，更是桥梁作用.在同一主题下，教师科研考虑的技术难度较大，学生难以接受.而学科竞赛可以将复杂的科研项目转换为学生容易理解竞赛主题，便于学生去尝试和体验并提出问题，项目制教学就是为了问题而进行的解惑.因此学科竞赛是师生共建科技创新团队的有效载体.(2)学生科研项目和教师科研项目是项目制教学的重要案例资源，可以将项目知识要点和关键技术进行分解和分类，归类到专业课的教学章节，以项目为题材的课堂可以更加生动有趣.(3)学生进行了项目的前期研究，就能带着问题进入课堂，通过教师讲解实现课堂教学的解惑作用.

[1] 徐金寿.本科视阈下软技能融入第一课堂培养探索[J].浙江水利水电学院学报,2015,27(6):81-85.

[2] 刘中晓，徐金寿.应用型本科高校创新创业教育调查与对策建议——以浙江省10所应用型本科高校为例[J].中国成人教育,2016(13):73-76.

[3] 佚 名.中华人民共和国中央人民政府国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[EB/OL].(2010-07-29)[2016-05-02].http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

[4] 高云鹏，滕召胜.开放实验室与学科竞赛平台相结合的创新人才培养模式[J].实验技术与管理，2012,29(4):360-362.

[5] 李勇军，张海燕.大学生创新能力训练模式探索与实践[J].实验技术与管理,2014,31(11):17-19,28.

[6] 江学焕，梁玉红，黄海波，等.大学生工程实践能力培养中学科竞赛与教师科研结合的探索[J].实验技术与管理,2016,33(4):182-185.

[7] 沈 秀，张 黎，张小远.独立学院学科竞赛教学运行模式探析[J].教育与职业,2015(6):182-184.

[8] 王 凤，万智萍，叶仕通，等.科研项目和学科竞赛载体下创新团队的构建[J].宁波大学学报(教育科学版),2014,36(1):57-60.

Research on Innovation Team Based on Academic Contests by Teachers and Students

XU Gao-huan, ZHOU Chang-quan, WANG Jian-jun, PAN Cong-hua, WEN Ya-dong
(College of Mechanical and Automotive Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Academic contests are the intersection, as well as the bridge of project-based teaching and scientific research. Taking the academic contests as the carrier to construct science and technology innovation team is a feasible and effective mode in team building. The research problem can be decomposed into the academic contests, distributing parts of the contents for students to explore. Students will access to the research in the early stage by taking the problems into the classroom. Teachers can use the research project to adjust the teaching content, and the class will be more vivid, which will stimulate students to learn in order to solve problems. Therefore, an innovation team is established by teachers and students. The empirical study on the research of reservoir culvert pipe detecting robot shows that this method is effective and feasible.

academic contests; project-based teaching; innovation team

2016-11-15

2015年度浙江水利水电学院高等教育教学改革项目(JG201504)；2017年度浙江省教科规划(重点)研究课题(2017SB121)

徐高欢(1980-)，男，浙江浦江人，硕士，副教授，主要研究方向为管道机器人和特种泵研究.

G642

A

1008-536X(2017)02-0087-14