以应用为导向的学科竞赛与专业实验教学相融合的探索

潘明华 ，韦衡冰 ，邓小林

(1.2.3.梧州学院，广西 梧州 543002)

以应用为导向的学科竞赛与专业实验教学相融合的探索

潘明华1，韦衡冰2，邓小林3

(1.2.3.梧州学院，广西 梧州 543002)

该文以机械原理实验教学和管理为例，以应用型人才发展为导向，探索学科竞赛与专业实验教学相融合的具体实施，以提高学生的学习兴趣和实践应用能力。

应用型人才；学科竞赛；专业实验教学；机械原理

为了建立中国高等学校的分类体系，全国600所本科地方院校向应用技术型本科院校转型，培养应用型、技术技能型人才。如何理解应用型教育，加强应用型人才培养，成为众多地方高校深入研究探索和加强建设实践的一个新课题[1]。因此，各个院校都在努力寻找实现转型的多种途径，包括体制改革、课程内容、教师队伍、教学方法、质量评价体系、产学研融合校企合作等。学科竞赛以特有的“创新性”“应用性”和“灵活性”成为培养学生实践应用能力，实现高校应用技术型转变的重要途径[2]。学科竞赛作为培养学生创新能力和应用能力的重要载体，越来越受到各高校的重视，作为检验实践教学改革、培养学生综合素质和创新能力的重要载体。很多学者对学科竞赛的作用以及如何开展学科竞赛活动进行了研究[3-5]，但是如何在具体的专业课程实验教学中将学科竞赛紧密融合方面的研究比较少。为了有效地推动学科竞赛在培养应用型人才方面的重要作用，以梧州学院机械原理实验教学与学科竞赛相融合的具体实施为例进行探讨，对其他课程的教学改革实践具有借鉴意义。

1专业竞赛与实验教学融合的意义

学科竞赛是在紧密围绕专业教学的基础上开展的教学活动，是学生应用能力提升、综合素质提高、实践能力增强的重要途径。近年来，大学生创业创新大赛、电子设计大赛、机械创新设计大赛等一系列学科竞赛，在全国高校中广泛深入地展开，具有极大的影响力。其目的在于吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合应用能力与团队协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求通过创新思维，进行设计、制作等实际工作能力。

学科竞赛在激发学生的学习兴趣、培养创新意识、锻炼学生动手能力和提高教学质量等方面取得了丰硕的成果，因此，很多高校已经将大赛作为创新教育中的一个实践教学环节，并尝试将大赛融入到专业教学体系中来。为了提高大学生的创新能力，为大学生提供实践平台，梧州学院已逐步形成了以挑战杯、机械创新设计大赛等竞赛项目的大学生学科竞赛。以机械专业的学科竞赛为例，梧州学院已经多年组织学生参加了全国大学生机械创新大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、广西高校大学生创新设计与制作大赛等。全国大学生机械创新大赛[6]是经教育部发文举办的全国理工科四大竞赛之一。自2004年举办第一届大赛以来，影响迅速扩大，现已成为最具影响的全国大学生竞赛项目之一，其中全国只有2.5%的一等奖获奖率和4.5%的二等奖获奖率，也让该项赛事极具困难和挑战。全国各所高校对该项赛事也越来越重视，参赛的作品数和高校数大幅度增长。全国大学生工程训练综合能力竞赛[7]是公益性的大学生科技创新竞技活动，是有较大影响力的国家级大学生科技创新竞赛，是教育部、财政部资助的大学生竞赛项目，目的是加强学生创新能力和实践能力培养，提高本科教育水平和人才培养质量，每两年一届。广西高校大学生创新设计与制作大赛则是面向广西各高校，通过对培养大学生的创新思维能力、设计制造能力、团队协作精神以及工程实践和工艺创新能力具有重要的意义。这些学科竞赛对“机械原理”等实践性很强的基础课程教学改革尤为重要。“机械原理”是一门理论与实践紧密结合的学科，是机械工程专业十分重要的专业基础课，实验教学不仅是培养学生实践动手能力的重要环节，而且也是培养学生创新思维能力的重要环节，在培养学生创新能力方面有着不可或缺的作用[8-9]。因此，我们研究如何根据提高学生应用创新能力这一目标来进行教学改革, 提高这门实验课程的教学质量, 培养出适应社会发展需求的高素质应用型人才。

2专业竞赛与实验教学融合的实践

为了将专业竞赛与实验教学相互融合，我们从实验室平台建设、实验教学内容和教学方法和考核等方面进行探索。

2.1实验室平台建设

努力将实验室打造成为提供基础实验教学、学生拓展创新和实践的平台。基础实验教学平台提供“机械原理实验”的课程教学，由实验室提供相应的仪器设备和场地，由实验教师指导学生完成相应的实验课程内容，所用的仪器设备和使用的时间相对固定。拓展创新和实践平台是实验教学的延伸，主要提供“机械原理实验”创新设计实验所需的实验用具和学生参与学科竞赛场地，该平台所用到的设备和材料相对较为宽广，尤其是学科竞赛基本上是按需购买配置；此外使用时间较长但是有一定的规律性。为了实现实验室平台建设，从实验室硬件建设、实验室师资团队建设和学生开放性管理等方面进行探索。

2.1.1 实验室硬件建设

实验室的硬件建设包括实验设备建设和实验场地建设。实验室设备建设方面，首先必须满足实验教学的需求，根据实验教学大纲配置相应的仪器设备，实验室管理技术人员定期对实验设备进行维护。同时，每年梧州学院在机械专业竞赛方面都取得不错的成绩，为了降低学生对今后竞赛的畏惧感，提高学生参与的积极性，我们精选部分竞赛作品摆放在实验室内作为展品以及教具，丰富完善实验设备同时做到与时俱进。在实验室场地建设方面，梧州学院机械原理实验室占地面积120多平方米，为了将实验室打造成集课程实验教学、学生实践和开放性于一体的实验室平台，将原来的实验室纯粹的专业实验教学场地进行改造。例如，将原来直接摆放于实验桌上的各种机构模型教学用具收纳于展示柜下方的空柜子里，腾出实验桌以提供给进入实验室的学生使用，改造为开放性实验室。由于前述实验教学时间和用具相对固定，当需要进行实验教学时，提前要求实验室的学生空出相应的位置作为教学使用即可，这样既不影响实验教学同时满足开放性实验室所需求的场地。学科竞赛为学生搭建一个拓展知识、激发兴趣、培养创新能力的新型教学平台，同时竞赛的作品使得学生对机械原理的基本概念、原理和应用有更直接的感官刺激，可以激发学生的兴趣和促进学生参与实践研究的动力，将与机械原理教学相关的学科竞赛作品有序排放在实验室中，以便学科竞赛与专业实验教学相结合，将竞赛作品完全融合到日常专业实验教学当中。

2.1.2 师资团队建设

以前的实验室由实验室管理人员负责，而实验教学由“机械原理”课程理论教学的教师兼任。为了提高师资能力，将原来只负责实验室日常维护的管理人员转变为同时可以独立完成实验教学的实验室技术人员。为了适应实验教学和竞赛指导，实验技术人员应具有扎实的理论基础、较宽的知识面，较强的实践动手能力、分析和解决问题的能力，而且具备超前意识和综合能力，特别是开放实验室的建设和实施。实验技术人员通过对本实验室课程教学内容的自我学习、跟随专业教师的指导以及参与学生学科竞赛的指导等途径完成自我转变、提升。同时，实验室配有专门的责任教师以及实验室教师团队，协同进行教学和管理，尤其是在学科竞赛进行时，作为竞赛的指导教师，方便并有效地进行竞赛指导。此外，团队中资深的教师还负责对实验技术人员和新进教师的培训和指导，促进他们的实验教学指导能力和学科竞赛指导水平的提高。整个团队成员通过实验教学打下扎实的专业基础，为竞赛指导提供专业知识储备；通过指导学科竞赛提高实践动手能力，做到与时俱进，同时为指导实验教学提供更多的实践范例。

2.1.3 开放性学生管理

对有意向参加比赛的同学通过初步考核进入实验室，由实验室教师团队对学生进行一定的培训指导，实验室由实验教师和进入实验室的学生共同管理。对于正常的实验教学，由实验教师负责相应教学班学生的教学和指导；在非教学时间，实验教师可以对参与竞赛的学生进行指导，同时对机械原理课程及实验有问题的学生进行解答和指导。此外，对机械原理课程及实验有问题的学生可以请教实验室其他高年级的同学，学生之间的请教和讨论没有距离感，更容易促进他们对学习和讨论的积极性，从而提高专业实验教学的质量，而且他们也更容易被高年级学生的作品吸引而积极主动提高自己的知识储备，投入到下一次的学科竞赛中。

2.2实验内容设计

竞赛作品给与我们更多的机械结构及实际的模型，竞赛以学生为主，教师指导，更接近学生的认知水平和学习水平，因此更易于接受和理解。因此，我们在教学内容上作了很大的改革调整和更新。首先，将实验教学从理论教学中独立出来，提高学生的重视程度。其次，将学科竞赛与日常专业教学相结合，有意识地将学科竞赛内容嵌入到日常教学活动中。例如，第一次机械原理实验为“机构认知实验”，原来只是由教师讲解，学生参观展示柜中的机构模型以及机构的运动情况，然后作相应的记录，结合理论课程的内容完成相应的联系和思考题目。如今，我们增加了对竞赛作品的参观，并由学生自由选择针对某件作品讨论所用到的结构，然后由老师进行点评。从学生的表现就可以看到学生对竞赛作品的分析与讨论比对实验模型的兴趣和讨论的深度高很多。再如，第二次机械原理实验为“机构运动简图绘制与分析实验”，对机构模型进行机构运动简图的绘制，分析各机构的构件数、运动副类型和数目，计算机构的自由度并检验它们是否具有确定的运动，进行机构结构分析。我们将原来30多个机构模型选6个模型进行分析改为选4个模型进行分析，同时在竞赛作品中抽取1-2个完整的机构并进行相应的分析。原来的模型是一个完整独立的机构而且不同构件有不同的颜色，而竞赛作品通常由多个机构组成，而且结构的构件没有色彩的区别，难度增大，促进实验小组成员的相互讨论，提高学生实际分析的能力。最后，增加了创新设计实验课程设计，此环节独立于原来的基础实验内容，让学生通过“机械原理”课程的理论学习、日常生活和课外阅读、网络查询等多种方式寻找课题，而学科竞赛的主题恰好可以为学生提供一个很好的选题方向，甚至学生可以通过参加学科竞赛直接完成相应的实验设计。

2.3教学方法与考核

传统的实验教学模式，以教师为主导，以演示性和验证性实验为主，主要由教师操作演示或者由教师讲解后学生按照实验指导书上的步骤机械地进行操作，学生缺乏自主思考学习，不能很好地提起学生学习的兴趣，不利于学生动手能力和实践应用能力的提高。为了培养学生观察能力、思维能力和操作技能，借鉴学科竞赛指导的方法，将学生进行实验分组，教学过程中以学生为主体，要求学生通过理论课程内容的复习和实验内容的预习，对本实验的原理、内容和操作以及历届学科竞赛中所用到的相关知识点进行小组讨论并讲解，由教师进行点评和指导，然后学生自己动手操作完成。在实验考核方面，传统的主要通过学生的实验报告和考勤等依据，而完整的实验教学包括实验预习、实验操作、实验提问及讨论、实验报告、实验考试(笔试、口试或操作考试)、个人实验总结等内容，因此考核应该始终贯穿实验教学的全过程。此外，根据梧州学院“学生创新学分管理暂行办法”，通过学科竞赛可以获得一定的学分。因此实验教学考核也可以以此为依据，如果学生通过学科竞赛的选拔，可以将作品中涉及机械原理相关的内容形成实验报告，同时指导教师根据学生在竞赛过程的表现等进行考核打分，学生以此获得实验课程成绩。这样，可以提高学生参加学科竞赛的兴趣，有动力去克服竞赛过程中遇到的困难，反过来对机械原理课程知识及实验的操作有更深层的体会。

3竞赛实战成效

梧州学院机械类专业学生在历年参加全国、全区各种专业技能竞赛中佳绩连连，我们将近几年在机械类专业竞赛的获奖情况进行了详细的统计和分析，如图1、图2、图3所示，其中图1为全国大学生工程训练综合能力竞赛广西赛区选拔赛获奖情况，图2是广西高校大学生创新设计与制作大赛获奖情况，图3是全国大学生机械创新设计大赛广西赛区选拔赛。从图上可以看出在相同的竞赛类型中，每次参赛的团队数和人数都呈现递增趋势，从获奖情况来看每次获奖的级别也在提高。从课堂的理论到实验的验证和简单操作到参与学科竞赛完成实际作品，学生的知识层面也有了质的飞跃。

(a) 参赛团队数和人数分布图 (b)获奖等级分布图

图1 全国大学生工程训练综合能力竞赛广西赛区选拔赛

(a) 参赛团队数和人数分布图 (b)获奖等级分布图

图2 广西高校大学生创新设计与制作大赛

(a) 参赛团队数和人数分布图 (b)获奖等级分布图

图3 全国大学生机械创新设计大赛广西赛区选拔赛

4结束语

综上所述，以各类学科大赛为契机，将学科竞赛与专业实验教学相互交融，可以提高学生对专业理论和实验知识学习的兴趣，鼓励并指导学生积极参加学科竞赛，利用学科竞赛活动，由教师指导学生参与实用产品设计、制作，可以提高学生的实践应用能力和创新能力，同时为实验教学或者理论教学增加实用的教具或者典型范例。通过将学科竞赛和日常实验教学和管理相结合，促使学生学以致用，提高学生的工程素质，满足应用型人才的发展需要，是梧州学院应用型人才培养目标的体现。在以后的教学工作中还要结合机械工程学科的发展需要及教学实践的总结，对教学实践方案不断地进行补充和验证，力求与时俱进，进一步提高教学质量，切实提高大学生的应用实践能力。

[1]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014(2):66-70.

[2]杨在华,原朝阳.应用技术型本科院校学科竞赛“四化”建设的探索[J].中国成人教育,2015(13):61-63.

[3]李国毅，王为一.对地方高校应用型人才培养模式优化的思考[J].教育探索,2015(6):67-71.

[4]刘卉,张付英,汪宇,等.基于“学科竞赛、创新项目”培养学生创新能力的思考[J].价值工程,2014(29)：238-239.

[5]田梦现,张震.以学科竞赛引领独立学院应用型人才培养探讨[J].中国成人教育,2015(12):120-122.

[6]360百科.全国大学生机械创新设计大赛[EB/OL].[2016.9.22].http://baike.so.com/doc/6966376-7189031.html.

[7]360百科.全国大学生工程训练综合能力竞赛[EB/OL].[2016.9.22]. http://baike.so.com/doc/6655723-6869544.html.[8]黄小龙.面向应用型人才培养的“机械原理”课程建设目[J].中国电力教育,2013(22):94-95.

[9]王聪慧，王顺，熊健.机械原理实验教学新体系的建设与实践[J].长春师范学院学报(自然科学版),2013,32(4):172-174.

(责任编辑：高 坚)

2017-03-20

梧州学院教改项目(Wyjg2014B012)；广西高等教育教学改革项目(2015JGB386); 广西职业教育教学改革立项项目(GXGZJG2015A013)

G642.4

A

1673-8535(2017)03-0108-05

潘明华(1982-)，女，广西昭平人，梧州学院信息与电子工程学院讲师、实验师，研究方向：图像处理、智能控制。

韦衡冰(1968-)，女，广西梧州人，梧州学院机械与材料工程学院副书记，副教授，研究方向：零件结构设计与数字化建模设计。

邓小林(1984-)，男，湖南永州人，梧州学院机械与材料工程学院讲师，研究方向：冲击动力学，产品数字化设计。