基于“科研项目+学科竞赛”双驱动的机械创新设计课程教学改革与实践＊

秦 涛，杨 沫，王乙坤，刘亚丽，高成慧

（湖北文理学院机械工程学院，湖北 襄阳441053）

“机械创新设计”课程作为机械原理和机械设计的后续课程，是一门培养学生机械系统运动方案和结构方案创新设计能力的重要专业课，具有基础性、灵活性、实践性和创新性等特点。该门课程着眼于培养学生的创新能力、实践能力和创新精神，对于大学生建立创新意识、启发创新思维、培养机械创新设计能力具有重要意义，近年来已成为国内各大高校机械及机电类专业学生的核心课程[1]。各高校都在对其教学内容、手段、实验方法进行探讨，并创建了各种创新设计实验室[2-3]。但是大多数高校都存在着学生人数多、课时有限、设备台套数少的缺点。怎样充分利用现有的资源，调动学生的积极性，变被动学习为主动学习成为了当务之急。湖北文理学院自2016年面向机制专业开设“机械创新设计”课程以来，也一直面临如上问题，如何更加有效地提高教学质量和育人效果，调动学生创新参与的积极性，培养学生创新设计的综合运用能力，加强学生的动手能力和实践能力，不仅要求在教学内容上创新，还要有教学方法和教学模式的创新。经过两届学生的实践证明，将科研项目和学科竞赛导入课程教学效果明显，学生科研和竞赛奖励成果突出[4]。

1 “科研项目+学科竞赛”双驱动模式的内涵

“科研项目+学科竞赛”双驱动培养模式以应用创新型人才培养目标为宗旨，旨在激发学生主动参与教师科研项目和学科竞赛的主动性和自主性，给予学生更多接触实际项目的机会，将课堂教学掌握的专业理论知识应用于科研项目和学科竞赛实践活动中，帮助学生锻炼科研创新实践能力和创新创业技能。在项目和学科竞赛实施的过程中，强调以团队或小组配合形式完成目标任务，培养学生互动沟通和知识分享意识，提升技能互助和团队协作能力。同时在完成任务的过程中，引导学生将科研项目或学科竞赛成果进行创新创业孵化，最终实现对学生理论知识运用和创新实践能力的全面培养和综合提升[5]。

2 在“机械创新设计”课程中的教学改革与实践

将“科研项目+学科竞赛”双驱动模式融入“机械创新设计”课程教学改革，以学科竞赛为切入点，以科研项目为升华载体，通过学科竞赛和科研项目驱动课程理论和实践教学。学生主持或参与科研活动，师生在科研活动开展过程中共同探讨，充分发挥教师指导、学生实践的能动作用，在发现、分析和解决问题中提高学生的学习热情和解决问题的能力，培养其创新意识和能力。

2.1 教学改革与实践概况

2.1.1 改革教学方案，优化课程结构

组织课程组成员认真学习国务院办公厅《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》等文件精神和国内外“机械创新设计”课程改革经验，对课程的教学目标、教学内容、教学方法等进行系统思考，修订、完善课程教学方案，优化课程结构，重构课程教学体系。将科研项目与学科竞赛融入教学内容，将课程内容模块化、项目化，有效地将课程内容、课题体系、教学进度与教师的科研项目及学科竞赛结合起来，注重相关学科的相互交叉与横向联合在课程教学体系中的融入度，同时加强项目库和竞赛库资源建设，完成全新改革的“机械创新设计”课程的授课大纲与教学方案。

2.1.2 改革教学方法，以学生为中心

在教学中理论结合实际，通过采用项目化试点、任务化考核、组内外自评互评等改革性教学方法和模式提升学生自主学习和自主创新能力。根据修订的教学方案，在2018级“机械创新设计”课程教学中，探索尝试个性化教学形式与手段，依据学生创新能力和个性差异、学科竞赛的要求等，从创新能力培养的规律出发，有针对性地设计项目实践环节，分层管理、分层教学、分层落实，改变传统的灌注模式教学，以启发、引导、交流与解惑方式改变学生被动、畏惧、消极的学习状态，激发学生自主学习和创新钻研的热情，增加学生的参与度占比，尝试让学生走上讲台分享项目，相互学习、相互评比，慢慢向“以学生为中心”转换，有意识地培养学生的创新意识和表达能力。

根据课程组教师主持的科研项目和机械专业重要学科竞赛（如机械创新设计大赛、挑战杯、全国三维数字化创新设计大赛等）主题，拟定10个左右项目方向，要求学生对照机械创新设计理论，结合项目主题搜集案例，充分调研开展创新设计。通过授课、讲座、创新强化训练等方式对组建的学生科创团队进行专业培训，结合实际项目进度安排进行科研指导与项目推进，全方位传授学生创新理论与方法，多方面发掘学生的创新潜力。同时在项目实践的同时，选拔创新人才和特优人才组建有竞争力的科创团队，这对于应用型地方本科院校教师科研团队人才补充也是一种切实有效的手段。

整合学院教学和科研实验室的相关资源，加大实验室开放的力度，给学生的创新实践与项目实施提供软硬件支撑。各项目组学生可以根据项目主题和需求选择性地进入实验室开展相应的实验、制作等。并且依托机械创新协会和机器人协会等学生社团，组织全国机械创新设计大赛、挑战杯、高教杯全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛等国家大赛校内选拔赛等活动，通过实践训练，提升学生项目调研、方案设计、图纸绘制、模型制作、样机调试等能力，以工程创新设计思维培养为主线，通过“科研项目+学科竞赛”双驱动模式提升学生的工程设计创新能力。

2.1.3 改革考评方式，激发学习热情

合理的考评机制对创新人才的培养能起到积极的推动作用，建设一套不同于传统打分制的新型“机械创新设计”课程考核评价制度，突出过程评价、素质评价和能力评价等多元化的考评方式，既对学生掌握机械系统创新的基本原理、创新思维方法和创新技法的程度进行考核，又对学生创新原理和创新技法的实际应用能力进行考核。还能充分激发学生自主学习和创新实践的热情，调动学生全员参与学科竞赛和教师科研项目的积极性。学生通过参加学科竞赛与科研项目所取得的成果、发表的论文和专利等均可以作为最终考核的依据。“机械创新设计”课程连续三年采用“自主选题、分组考核”的方式对学生的最终成绩进行考核，学生参与自主创新和持续性创新的热情和能力大为高涨，申请专利、撰写论文、参与学科竞赛的次数和成果也显著提高。

2.2 教学改革与实践成效

2.2.1 教学效果提升

从连续三年的“机械创新设计”课程考核结果及学生报告自评来看，学生参与学科竞赛、加入教师实验室的积极性显著提高，课堂出勤率和互动性明显提升，取得了较好的教学效果。

2.2.2 教学评价提升

从连续三年的“机械创新设计”课程学生评教结果来看，评教成绩均在98分以上，2019年达到100分满分，学生对于“机械创新设计”课程教学改革效果认同度较高。

2.2.3 学生获奖提升

三年以来，课程组教师先后指导超过100名学生（其中大部分为上过“机械创新设计”课程的学生）参加“互联网+”、挑战杯、全国机械创新设计大赛、全国三维数字化创新设计大赛等各类高水平学科竞赛，获省级以上奖励51项，其中国家级奖励23项，获大学生创新创业训练计划项目国家级立项2项、省级立项5项，还指导学生发表学术论文18篇、申请专利18项、获评校优秀学士学位论文3篇。

2.2.4 学生创新意识和能力提升

通过对部分毕业学生的调研及学生报告自评来看，学生普遍反映收获较大，尤其是对于自身创新意识、创新能力、实践操作、团队协作、自我表达等方面提升较大。并且本科生就参与教师科研项目和学科竞赛获奖经历对于其就业面试、考研复试等均体现出明显优势。

3 总结

建立“科研项目+学科竞赛”双驱动教学模式，从教学方案和课程结构优化、教学方法和考评方式改革等方面入手，通过学科竞赛和科研项目驱动课程理论和实践教学，着力推进以学生为中心、师生共同参与的教学模式，培养学生独立探索、自主创新、主动实践的精神和能力，对学生创新实践能力培养、科研创新和成果汇聚、知识运用和团队协作能力的全面提升具有推动作用和实际效果，同时对于提高教师教学质量、壮大科研队伍、提升人才培养质量也有显著意义。