农业院校机械类专业以创新竞赛为驱动的实验教学模式研究

付辰琦 陈晓明

摘 要：针对农业院校农业工程相关专业实验教学中存在的问题，采用以创新竞赛为引导来构建实验教学框架的方式，探讨如何将创新竞赛与实验教学相结合来增强教学效果，提高人才培养水平。本文介绍了在本科实验课程中开展竞赛单元的具体实施过程。实践证实创新竞赛可以明显提高学生的主动性和创造力，培养学生的科学研究能力。

关键词：农业院校; 创新竞赛; 实验; 教学模式; 人才培养

中图分类号：G642.0       文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）11-181-002

实验课程是农业院校机械类专业不可或缺的重要教学组成部分。实验课的意义是通过实验教学演示和操作，将理论知识转化为实际应用，使学生理解并掌握相关课程的知识点，从而培养具有实践能力及创新素质的人才^[1-3]。因此，高校教学改革已将实验教学作为一项重要内容，着力探索更有效的实验教学方式。其中，创新竞赛能极大地提高学生的专业知识转换实践应用能力，提高学生的问题解决能力，并能充分调动学生的学习主动性，培养学生的创新精神^[4]。因此，以创新竞赛作为驱动，来引领实验课程的教学改革，具备很强的现实意义。

1.农业院校机械类专业实验教学现状

多年来，国内农业院校在实验教学方面做了很多尝试和改革，并取得了一些成果。但从培养学生实践素质和树立创新人才的角度来看，实验教学的质量不高，学生普遍缺乏创新和实践能力。具体来讲，我国农业院校机械类专业实验教学主要存在以下问题：

1.1教学内容及设计落后

在教学内容方面，实验课教学知识点多、原理性强、存在诸多难以理解的问题;没有适合实验学时的相关教材或指导书。实验内容多以验证性为主，即已知道结论并对其验证，没有实验设计和实验创新^[5-7];在课程设置方面，实验课学时少，不足以与理论教学相匹配;在教学设计方面，重讲授轻实践，忽视了学生创新创造能力的培养。教师重视知识点的讲授以及实验过程的演示，学生被动接收知识，缺乏足够的实验操作。

1.2实验硬件设施陈旧

在农业院校中，与农业生产建设相关的学科专业更受重视，得到学校和教育部门政策、人、财、物的支持更多。机械类专业由于投入不足而较缺乏大型新型高端实验设备，缺乏重大项目支持和导向，导致机械类专业的实验室建设发展缓慢落后。实验设备数量少，质量低，设备种类缺乏体系支撑。机械类专业实验所需耗材价格贵，且种类多，实验课程需求量大，在经费有限的情况下，往往达不到理想的实验效果^[8-10]。

1.3理论脱离实际应用

实验内容没有与社会需求同步，前沿性学科研究方向设计较少。实验设计没有能够紧跟科学技术的发展趋势，未能够做到教学内容对应社会实际需要同步更新。

1.4学生主动创造不足

传统实验课中，囿于实验器材的单一、陈旧、落后等硬件设备的制約，以及传统实验课堂中教师授课模式的固化，学生在实验课中的主观能动性较差，参与积极性不高，由此导致实验课内容程式化，实验结论形式化严重。

2.实验教学中引入创新竞赛的原则

实验教学模式是指高校在教学实践中通过探索和实践，逐步完善提高而形成的教学活动的基本内容的框架形式，是在教学目标和教学理论思想约束下对学生进行教育的方法论体系。以实验室平台建设来支撑创新竞赛，让创新竞赛促进人才培养，坚持教学和比赛相结合。以创新竞赛驱动实验教学的教学模式应遵照以下基本原则：

2.1科学性原则

科学性是专业教学最根本的属性，赛事活动是教学成果的体现，同时为教学提供方向指导，因此也必须具备科学性。其科学性要贯穿比赛的各个环节，体现在参赛作品的各个方面：赛事活动的指导思想、理念、组织、评价都要遵循科学性，参赛作品的选题、构思、设计、目标更应有科学性工作方法的指导。

2.2系统性原则

实验教学应遵照人才培养方案，进行合理的顶层设计，在学科发展的框架下循序渐进、由浅入深地逐步进行。创新竞赛五花八门，涉及各学科各层次，教赛融合不能盲目地以竞赛为导向，更应避免以赛代教，破坏了教学的体系。教师应结合实践教学的进程，有计划地组织学生参赛，在赛事的选择和参赛作品的设计上为学生提供科学的导向和指引。

2.3中心性原则

当前教学改革应坚持“以学生为中心”的目标价值取向，创新竞赛也是以学生创新能力的培养和教学内容的实践为主要目标，因此，教师在赛事指导过程中应避免喧宾夺主、过度参与。在参赛作品的构思、设计、制作上都应鼓励学生独立完成，教师为学生提供必要的理论支撑和科学性引导，并在必要时进行规范化监督，保证学生的参赛过程科学、规范并具备可操作性。

2.4可持续性原则

高校教学服务于社会发展，要符合社会发展的趋势，满足社会发展的要求，提供社会发展的支持。实验教学作为高校教学成果产出的重要一环，也必须要为社会的可持续发展提供支持。在创新竞赛的参与过程中，一方面要坚持以可持续发展为原则，在参赛作品的材料选择和产品设计上注重节能环保;另一方面要鼓励可持续发展的理念，在参赛主题的选取和参赛作品的评价中加入节能环保的评分权重，进行节能环保的理念导向。

3.实验教学融合创新竞赛的方法

3.1调整实验教学培养方案

将创新竞赛作品的设计、竞赛参与团队的组建和队伍的培养融合到具体的相关课程的实验教学环节之中，匹配与之相关联的实验大纲。成立专门的创新竞赛指导团队，建立创新竞赛与实验教学的参与机制。让学生个性化地开展实验研究，充分挖掘学生的内在潜能，拓展学生的科研思想，展示学生的创新想法。调整实验模块类型的比重，培养学生综合设计能力，提升科技创新精神，加强解决问题的实践应用水平。

3.2完善实验课程的考评体系

将创新竞赛的评分评价体系引入到实验课程教学的考核方式中来，避免单一的考核评价指标，打破原有的以过程、结果和报告为主要打分依据的评价考核体系，让学生在平时实验学习的时候养成竞争意识。也将学生参观实验室的次数，参加实验室组织的活动，听取实验室开展的学术交流等纳入考核体系，更加全方位的实验课评分体系有助于学生实验创新设计的兴趣提升，敦促学生养成良好的实际应用能力。

3.3加大实验室开放运行力度

按照实验课的课时安排，每学期只有几周的时间向学生开放实验室，而比赛的时间贯穿整个学年，学生在非实验课时间无法使用实验设备来准备参赛，这严重制约了学生参赛的规模。所以应加大实验室开放力度，让所有具备条件的实验室面向学生免费开放，非工作时间也要保证开放，保证学生有更充足的竞赛准备时间和场地，保证学生有专业的制作设备和专用的仪器，让实验室为学生参加创新竞赛做好支撑。在保证原有实验课程按正常计划开展的前提下，提高实验室的使用效率，对实验室开发的时间、形式、数量、制度进行综合管理。

3.4建立良好的竞赛反馈机制

在参加全国大学生工程训练大赛过程中，发现学生暴露了实验操作技能不熟练，竞赛产品设计不规范的问题。为解决上述情况，学院专门增设了1门完全独立的机械类专业基础实验课，以机械设计和机械原理两门课为载体，提高学生的机械设计能力，培养学生的专业基本素养，为以后参加的创新竞赛做好准备，建立基础，实现真正的赛与课融合。全国大学生金相技能大赛将金属材料热处理后的力学属性检测和金相试样的组织结构认识结合在一起，学生通过制定实验过程方案，可以更加深刻地理解工程材料基础这门课题的学习内容，掌握金属材料结构性能与处理方法之间的关联，弥补了在课堂教学中对抽象概念难以理解的不足之处。将历届学生参赛获奖作品，以及优秀学生参赛后的心得体会在实验课程之中分享给所有学生，增强学生对实验课程的重视程度，激励学生对专业知识的学习热情，鼓舞学生参与到更多的创新竞赛之中。

4.创新竞赛驱动实验教学的成果

4.1创新竞赛获奖

有了实验教学平台为创新竞赛做保障，我院学生近三年来，在国家和省市各级各类比赛中取得了丰硕的成果，如全国大学生机械创新大赛，全国大学生工程训练大赛，全国大学生先进制图大赛，挑战杯，全国大学生农业机械竞赛，以及吉林省赛区的比赛等，获得比赛一等奖和二等奖共计42次。

4.2科研成果产出

大学生创新竞赛是农业院校创新教育改革的重要支撑，是保证大学生综合发展的坚实依靠。近三年来，我院參加创新竞赛的同学共获得实用新型专利23项，获国家发明专利4项，公开发表省级以上科研论文6篇。

4.3学生竞赛参与率提升

创新竞赛设计活动引入实验课后，学生对竞赛的参与度有了明显提升，竞赛参与率由原来的24%提升到58%，学生毕业参与实物作品比例由原来的21%提升到49%。参与到创新竞赛的学生的就业率从原来的88%提升到现在的96%，并且就业单位层次有较大提升。

5.结语

将创新竞赛引入到实验课程中，以其为导向进行实验教学模式的改革探索。在完成学生基础理论学习的基础上，激发了学生的创新意识和潜力，提高了学生对实验学习的重视程度，促进了学生参与科学研究的积极性，进一步锻炼了实际应用能力，达到了理论和实践能力双提升的教学效果。学生培养质量和就业状况明显提升，学生对教学效果的评价有了很大提高。

基金项目：吉林省高教学会2020年度高教科研课题“现代农业工程训练中心综合创新实践教学平台建设研究”（JGJX2020D109）;吉林农业大学2020年度校级教育教学研究课题“农业工程训练中心创新实践教学的研究”（2020XJYB11）

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作者简介：付辰琦，1988年生，男，汉族，吉林长春人，硕士研究生，实验师，主要从事实验教学和实验室建设管理工作，研究方向为智能农业装备。陈晓明，1985年生，男，汉族，吉林长春人，硕士研究生，讲师，研究方向为智能制造技术。