地方院校机械类学科竞赛创新训练模式初探——以台州学院为例

秦利明，钟爱国，李 军

（1.台州学院 航空工程学院，浙江 台州 318000；2.台州学院 医药化工与材料工程学院，浙江 台州 318000）

0 引言

习近平总书记指出：“创新是引领发展的第一动力。抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。”［1］党的十六大报告强调：创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是一个政党永葆生机的源泉［2］。对当代大学生而言，他们是祖国未来发展的主力军，需要具有较高的创新能力。在大学的学习生涯中，对其创新能力培养的重要性可见一斑。在创新能力培养的诸多环节中，参加学科竞赛无疑是获取创新能力最为重要的一个环节。李建霞［3］等指出学科竞赛是培养创新人才的重要平台；张元祥［4］等认为学科竞赛和科技创新项目是培养学生创新创业精神，提高实践能力的有效载体；马子骥［5］等从学科竞赛和训练基地角度介绍了湖南大学培养学生工程实践能力和科研创新能力模式；刘力红［6］等提出以设计竞赛为载体促进学生综合素质提高，结合安徽理工大学分析了培养学生创新意识、实践能力、团队精神等重要性；韦衡冰［7］等提出了一种地方院校以参加竞赛为载体的学生创新能力培养模式；陶表达［8］则对参赛单位参加机创大赛校级组织模式进行研究，同时阐述了务实、务虚、务需之间的关系；王树才［9］通过分析机创大赛可持续性问题，指出将教学活动和大赛紧密融合，使其成为一种教学方法和手段；邓小林［10］等以梧州学院为例，深入地探讨了机创大赛的实施措施和方法。通过以上分析可以看出，机械类学科竞赛在培养机械类创新人才过程中的重要性及必要性。目前在实际工作中，各高校尤其是地方高校，在竞赛组织过程中，由于多方面原因，仍存在着一些共性问题。夏玲娜［11］从学校重视程度、条件保障、相关规章制度完善、指导教师团队建设、学校部门配合五方面进行了分析，并给出了相应对策。唐小洁［12］等从设立专项经费、教师培训交流、学生集训等十个方面对学科竞赛发展提出了建设性意见。由于高校本科业绩考核需要，地方院校更加看重学科竞赛的成绩，而成绩却始终不如重点院校，这也反映了地方高校基础的薄弱和经验的欠缺。我们认为，人才创新训练模式缺失是诸多原因中重要的一环，我们从地方院校机械类学科竞赛的现状分析入手，以台州学院为例，构建了机械类学科竞赛创新训练新模式，并经过6年多的竞赛实践，取得了可喜成绩。

1 地方院校机械类专业学科竞赛现状分析

目前浙江省大学生科技竞赛委员会认可的机械类学科竞赛项目有机械设计竞赛、工程训练综合能力竞赛、机器人竞赛，浙江省大学生智能机器人创意竞赛等四大竞赛。在上述四大学科竞赛中，地方院校获奖数量远低于省属高校，近6年浙江省机械设计竞赛（本科组）各奖项设置总数量如图1所示。从图1中我们可以看出：（1）从2014—2019年间，浙江省大学生机械设计竞赛本科组参赛作品数量呈波浪式上涨，尤其是国赛年，作品数量更是屡创新高；（2）地方院校获得一等奖、二等奖的数量明显少于省属高校。

图1 近6年浙江省机械设计竞赛本科组获奖情况

由此可见，在浙江省大学生机械设计竞赛中，地方院校在获奖数量及获一等奖、二等奖数量均较少。针对此问题，通过与各高校竞赛负责人和参赛师生交流后发现：

（1）省属高校生源质量远高于地方院校。从浙江省部分高校近6年的机械类专业招生最低分数线（如表1所示）可以看出，台州学院机械类专业招生情况处于浙江省中等偏下水平，学生学习能力一般，自控能力较差。但从入校后表现得知，学生思维较活跃，有较强的动手实践能力。

（2）地方院校教师投入精力有限。学科竞赛指导老师通常由专任教师和实验员组成。在和众多院校竞赛负责人或指导老师交流过程中发现，理论联系实际，即“专任教师+实验员”组队指导的作品，取得好成绩的概率要远大于单独专任教师指导或单独实验员指导。但专任教师除了正常的日常教学活动外，还需要在科研、项目等方面投入大量精力，而每个人的精力总是有限的，顾此失彼的情况时有存在。

表1 浙江省部分高校近6年机械类专业招生最低分数线 分

基于以上两点原因，学生在参加比赛前，经过严格的赛前训练是非常必要的。而在这方面，目前很多院校也已经在进行中，如李勇军［13］等提出基于社团活动的创新能力训练模式，是从社团角度出发，对学生进行创新能力训练。许远［14］提出营造良好的创新创业教育文化氛围，则是为学生提供良好的创新能力训练环境。地方院校在学科竞赛方面处于劣势，与生源质量及指导教师投入的精力有直接关系，而地方院校参赛选手要想弯道超车，就需要有适合本校特色的人才培养创新训练模式。

2 机械类专业学科竞赛创新训练模式的构建

孙亚星［15］等认为现在的竞赛题目综合性越来越强。目前的机械类学科竞赛，就比赛内容而言，要求是越来越高，综合性越来越强。以浙江省大学生机械设计竞赛为例，2018年竞赛主题为“智慧养老，情暖夕阳”，具体内容为居家养老或提升老年人生活品质等［16］。从竞赛文件中分析可知，（1）必须是机械设计方面的作品；（2）要有创新性和新颖性，具有较高的实用价值；（3）必须提交查新报告。参赛院校若缺乏合适的人才训练模式，对学生没有进行充足、专业的训练，所设计制作出的作品想取得优异的成绩将非常困难。

针对上述困境，我们认为，建立合适的学科竞赛人才创新训练模式，有利于改变目前现状。学科竞赛创新训练模式，指的是专为参加学科竞赛所设计的一种人才培养模式，这个模式是有计划、有目的地针对相应的学科竞赛，进行基础能力、创新设计能力、团队协作能力等方面的专业训练，使学生快速地掌握相应的专业知识和实践操作技能，可以从容参加相应的学科竞赛。学科竞赛创新训练模式主要从创新训练理念、创新训练目标、创新训练内容和创新训练实施过程四个方面进行系统论述。

2.1 创新训练理念

创新训练理念，指的是学科竞赛创新训练模式构建理念。学科竞赛有其专业性特点，本文主要是针对机械类学科竞赛进行讨论。众多的院校在参加学科竞赛过程中，无非采用三种形式：导师主导型、学生主导型、导师学生兼容型，而整个过程中，均忽视了学生前期培养的重要性。正所谓：授人以鱼，不如授之以渔。在长期的竞赛管理中，我们团队形成了“3311”的人才创新训练模式。“3311”人才创新训练模式，即指对学生进行3个基础能力训练、3个创新设计能力训练、1个团队协作能力训练、1个礼仪修养训练。

2.2 创新训练目标

创新训练目标为人才创新训练指明了方向。针对机械类学科竞赛，主要实现以下培养目标：（1）具备自主查找文献、拥有自学能力（长期学习能力）；（2）具备创新意识，具有创新设计能力；（3）实践动手能力强，会操作常用机床；（4）拥有较强的团队协作能力；（5）具有较高的礼仪修养。通过针对这些能力的训练，使学生初步具有参加专业性学科竞赛的能力，设计出具有较高创新性的作品，同时以良好的职业修养向其他同学、评审专家更好地展示自己的作品。

2.3 创新训练内容

2.3.1 夯实基础能力

基础能力，即学生必须掌握的基本能力。针对机械类学科竞赛，查阅文献能力、实践操作能力及三维绘图能力是必须进行训练的基础能力。学生只有夯实了基础能力，那么不论是之后课程的学习，还是参加专业学科竞赛，都可以达到事半功倍的效果。

（1）查阅文献能力训练。查阅文献是科研人员应该具备的基础能力。对参加学科竞赛的学生而言，同样也是必须掌握的基础能力。指导老师在对学生进行查阅文献能力训练时，首先列举学生查阅文献的途径；其次指导学生对文献进行分类排序整理；最后通过具体项目进行实战训练，切实提高学生查阅文献能力。

（2）实践操作能力训练。对机械类专业学生而言，不仅能提出合理的、有创新性的设计方案，要完成作品设计，更重要的是有能力将作品加工制作出来。这就要求学生在参加竞赛前，具有较高的实践操作能力。可以熟练地使用各类机械加工机床，明白操作规程和使用方法，具有强烈的安全意识。我院在实践操作能力方面的训练，主要分为三部分：①普通类机械加工机床使用训练；②数控类机械加工机床使用训练；③特种加工设备（如3D打印机、激光切割机床、线切割机床等）训练。

（3）三维绘图能力训练。图纸是机械类人员的交流语言。一个想法，如何描述出来，让其他人明白，需要通过图纸来表现。针对刚入校的大一学生，教学大纲中会安排画法几何的课程，但学生想表达自己一个思想时，由于专业术语等了解有限，表达仍存在较大的困难。绘图软件是机械类学生必须掌握的内容之一，在大一时即学习三维绘图软件，不仅有利于其对画法几何课程的理解与学习，更可以通过三维绘图软件，表达自己的所想，使其他人一目了然。通过三维图，可以分析出此方案是否满足可行性要求，比如图中哪些零件可以购买、哪些零件需要加工、电机等部分标准件选型及安装工艺是否合理等，甚至可以通过三维动画仿真分析，判断该方案的完整性和可行性。

2.3.2 提高创新设计能力

我院在针对学生的创新设计能力训练方面，使用的是“理论+实践”的训练模式，即通过“TRIZ理论和头脑风暴法”来提高学生的理论创新设计能力，通过应用“慧鱼创新组合模型”来验证学生设计方案的可行性。

（1）“TRIZ理论”是前苏联科学家提出的创新设计理论，它提出了创新思维方法与问题分析方法、技术系统进化法则、技术矛盾解决原理、创新问题标准解、发明问题解决算法等［17］。针对受训学生，要求其将课本内容基本掌握，并通过多次的实际案例进行创新训练，基本会应用。

（2）“头脑风暴法”是美国科学家首次提出的一种激发性思维方法［18］。该方法在作品设计初期、制订作品方案时使用效果更好。

（3）“慧鱼创意组合模型”是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是目前创新设计和作品验证最好的载体。学生使用慧鱼组件搭制出作品模型，观察模型是否满足设计要求。在满足的情况下再进行实物制作，则可以起到事半功倍的功效。

2.3.3 锻炼团队协作能力

团队协作能力是建立在团队基础之上，团队所有成员互补互助，齐心协力达到最大工作效率的能力［19］。锻炼团队协作能力一方面能使团队成员更默契、在比赛过程中可以高度协调；另一方面，可以更好地发挥出团队中每个人的优势，提高个人自觉性。因为团队协作的本质是共同奉献，需要每一个人都坦诚相待，遇到问题时及时交流，自觉参与进来。当在比赛过程中遇到突发情况时，例如作品出现突发情况，不能一味的伤感急躁，将消极情绪传递给团队中其他成员。此时更应当发挥个人特长，分工协作，弥补已经存在的缺陷。

2.3.4 礼仪修养

孔子曰：“不学礼，无以立。”孔子在两千多年前就告诉我们学习礼仪的必要性和重要性。针对学科竞赛而言，学习礼仪的作用主要表现在以下几个方面：（1）提高学生综合素质。综合素质包括人的适应能力、生存能力、心理素质等多方面内容，礼仪修养是最关键的一环［20］。在学科竞赛中，具有良好的礼仪修养，不仅可以展现个人或团队的精神风貌，以更好的姿态面对评审专家，获得较好的印象分，而且可以感染周围同学以乐观、积极的态度面对竞赛。在人生道路中，也会以积极向上的姿态使学生面对生活中各种荆棘与困险；（2）提高学生心理承受力。在学科竞赛参赛过程中，会有众多的方案评审、答辩等评审环节。良好的礼仪修养，可以使学生在整个过程中，减轻紧张感，提高心理承受能力。尤其在突发情况发生时，其表现更是明显；（3）增加学生自信心。良好的礼仪修养，是所有场合的“润滑剂”，它可以增强个人、团队等自信心，塑造个人或团队形象。强大的自信心更是可以使学生在面对老师或评审专家的提问时，从容面对，展现出团队的最好风采。

3 创新训练实施过程

创新训练对象主要为大一学生。针对有意向参加学科竞赛的大一学生，入校后，让他们加入专业社团，在专业社团中，安排相关的训练内容。大一学生进行创新训练，整个训练周期为1～1.5年，学生结束训练后，即可报名参加相关的学科竞赛。进入大三后学生成为主力成员，在参与学科竞赛的同时，负担起大一学生培养任务。整个训练过程，主要安排在大一阶段，学生加入专业社团后训练实施过程如图2所示。

图2 创新训练实施过程

新生加入专业社团后，由专业社团会长、副会长、各部门部长，制订详细的培训方案和培训计划，安排有经验和有特长的大三学生进行各方面内容的训练，接下来就创新训练实施过程进行简单介绍。

（1）建立交流群。学生加入专业社团后，分别建立微信、qq等交流群，此群主要具有以下功能：①用于学生平时的交流、讨论；②用于指导老师、社团管理人员发布通知、消息；③答疑等。

（2）建立签到机制。签到机制，具有监督作用，也起到督促作用。地方院校学生生源层次不一，自控能力不强，建立签到机制，可以督促其主动学习，也可以提高其自控能力。

（3）考核。学生在受训结束后，通过两次考核来判定学生受训情况。①三维绘图技能考核，主要考核学生三维软件应用熟练度；②综合性考核，则考核学生作品方案制订、三维绘图、实物或模型加工制作、准备PPT、答辩等内容。

第二次综合性考核，也是全部受训学生最后一次培训学习的主要环节。此次考核，由受训学生全面地、综合地将所学知识反映在作品设计中，通过PPT答辩的形式展开，这一过程中，不仅考核了学生创新设计能力、实物加工制作能力，也考核了PPT制作能力、团队协作能力、礼仪修养等内容。同时专业社团指导老师，对学生所设计的所有作品进行详细点评，使其他受训学生不仅看到作品，也了解到作品背后所涉及的专业知识。

我院在采用了“3311”训练模式后，竞赛成绩稳步提高，近6年在浙江省本科院校机械设计竞赛排名如图3所示。通过创新训练的学生，在国创（省创）项目申报及教师省部级以上科研项目申报中均起到了举足轻重的作用。近几年共取得国家级创新创业项目21项、浙江省新苗计划项目19项、授权的发明专利18项、授权的实用新型专利30项等。学生在教师科研中参与比例也在逐步提高，已经逐步成为教师科研中不可或缺的一部分。

图3 2014—2019年台州学院在全省本科院校机械设计竞赛排名

4 结语

机械类专业学科竞赛是学生对所学专业知识进行一次系统总结和实践，学生的基础能力、创新设计能力、团结协作精神起到全面的锤炼。本文以台州学院航空工程学院参加机械类学科竞赛为例，详细介绍了“3311”创新人才训练模式的训练内容和实施方法。实践结果表明，该方法不仅使我院在学科竞赛中的获奖数量、获奖质量方面取得了突破性成绩，也促进了大学生国创（省创）项目申报和教师科研项目申报的双丰收。相信这些举措也能为其他工科专业的创新人才培养提供借鉴。