应用型本科学生创新能力培养实践教学体系构建——以体育工程学专业为例

彭李明，郑伟涛，王 虹

（1.武汉体育学院体育科技学院，武汉 430072；2.武汉体育学院 体育工程与信息技术学院，武汉 430072；3.国家体育总局体育工程重点实验室，武汉 430072）

体育工程学（Sports Engineering）是工程学与体育学有机结合的一门崭新学科，其研究范围涉及到体育学、流体力学、机械工程、计算机应用技术、材料工程、生物工程与生物力学等多学科边缘交叉领域[1]。其主要研究的对象是人体，并围绕运动中的人体、运动设施设备和体育装备而开展研制、制造、生产的技术工程而展开应用研究，属于应用型本科专业[2]。大力发展体育工程是加速推进我国由体育装备用品制造大国向制造强国转变的迫切需要[3]，也是全面实现我国体育产业2025 年总规模超过5 万亿总体发展目标的重要战略支撑与保障[4]。2021 年《“十四五”体育发展规划》中提出要加强数字体育、智慧体育、智能体育装备等建设，推动体育产业高质量发展[5]。体育工程高质量发展需要高质量的人才，国家提出了“卓越工程师教育培养计划”和“大学生创新创业训练计划”，其目的是培养和造就一大批具有较强的创新能力、能够适应市场要求和社会发展需要的高质量工程技术人才[6-9]。实践教学是工科专业的重要教学环节，是提高工程教育人才培养质量的重要途径，《中国教育现代化2035》提出要强化学生实践动手能力、合作能力、创新能力的培养[10]。社会需要体育工程专业应用型人才，如何培养社会需要的应用型人才，武汉体育学院2008 年开始进行体育装备工程本科专业人才培养，在人才培养过程中，非常重视实践教学。实践教学作为高等教育教学环节中的重要部分，培养学生的实践能力和创新能力非常重要，如何构建完善的实践教学体系，我们在体育工程学本科专业进行了一些探索与实践。

一、基于OBE 教育理念的实践创新人才培养理念

OBE（Outcome-based education，成果导向教育）教育理念于1981 年由美国学者William G.Spady 等提出，是工程教育领域的著名理论，广泛应用于各高校的教育教学改革中。OBE 是以学习成果为导向的教育理念，也是以学生为本的教育理论。根据OBE 的教育理念，针对体育工程领域的需求，在实践环节中对运动器材和体育装备的智能化、信息化和数字化应用的知识与技能来设计实验内容，打破传统以演示和验证实验为主的单一教学，强调以学生为中心，通过引导、设计、操作和演示汇报等一系列环节，综合考虑对毕业要求支撑矩阵来设置实验教学目标和考核形式，并持续改进以完成培养目标的达成。

（一）成果导向凸显实践教学内容

人才培养方案是教学理念和教育思想的集中体现，是专业开展教学活动、安排教学任务、实施人才培养和开展教学质量评价的纲领性文件，也展现了该专业的培养特色。在修订体育工程学本科专业人才培养方案中，突显“体育工程”特色，围绕体育工程行业人才需求，基于成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）理念设计课程体系，构建电子类课程群、机械类课程群和程序设计类课程群，理论课程和实践课程贯穿其中。特别是实验课18 学时及以上要单独成课，强化学生实践创新能力培养。学校在修订新一轮本科人才培养方案中，坚持育人为本，德育为先，强化“厚基础、强能力、高素质”的人才培养特色，着力培养富有社会责任感、创新精神和实践能力的应用型人才。坚持OBE 理念引领原则，提出“以学生为本”的教育理念，开展人才培养方案的修订工作，在实践教学环节，实践教学学分不得少于本专业总学分的25%。

（二）课程模块优化彰显实践教学创新

在“通识教育课程+专业教育课程+实践教学环节”的总体框架下，实践教学环节是三大课程模块之一，包括集中性实验教学环节和创新创业实践。集中实践教学环节主要包括军事训练、专业实习（见习）、实验课（18 学时及以上实验要独立设课）、课程设计、社会实践及毕业设计（论文）等活动。创新创业实践主要由创业实践、大学生创新创业训练项目、学科竞赛和论文成果等组成。同时，开设不低于3 学分的创新创业教育课程，鼓励学生开展创新创业实践，取得成果经认定后可获得奖励学分。

二、基于创客教育的体育工程学实践教学体系构建

运用创客教育理念，构建体育工程学学生创新能力培养的实践教学体系。在实践教学活动中，教师以创客教育理念，以数字技术为支撑，以项目式学习为导向，由传统的“教”变为“导”，引导学生做中学，引导学生探究体验，引导学生创新[11-17]。两模式即“课堂内人才培养体系+第二课堂”相融合的教学模式：由理论课程和实践课程构成课堂内人才培养体系，突显实践教学，强化学生实践能力培养；积极开展第二课堂活动，围绕体育工程学本科专业知识能力模块设置兴趣小组，组成本科导师组，鼓励学生参加实践项目、鼓励学生参与学科竞赛，以实现“竞赛促进创新”的学生综合能力提升目标。“一理念、两模式”实践教学体系如图1 所示。

图1 “一理念、两模式”实践教学体系

（一）由“教学”变为“导学”的创新人才培养理念

在开展实践教学活动中，教师由“教”变为“导”，引导学生做中学，引导学生探究体验，引导学生创新的理念贯穿于整个实践教学活动中。在集中实践教学环节的实践教学、课程设计和毕业设计等活动中，围绕“体育工程项目”，以智能运动装备器材的创新设计、智慧体育场馆的创新设计、体育信息系统的设计与开发、可穿戴式运动健身装备的智能化和数字化等，引导学生做中学。在专业实习（见习）、社会实践和毕业实习活动中，围绕“体育工程应用市场”，以体育机构见习、体育公司实习和体育用品博览会参观等，引导学生探究体验；在创新创业实践环节，围绕“体育工程创新”，开设创新创业课程，鼓励学生以“体育工程项目”开展大学生创新创业训练项目、学科竞赛等，引导学生创新。

（二）“课内培养+第二课堂”的实践创新人才培养模式

运用创客教育理论，以培养学生实践创新能力为指导，通过本科导师制，打通课内人才培养和第二课堂的连接，实现课内人才培养与第二课堂相融合的实践创新人才培养模式。

1.课内应用型人才培养体系

课程教学是人才培养的重要一环，根据体育工程学专业人才培养的特点，构建了由“理论课程体系+实践课程体系”组成的课内人才培养体系，强化学生实践创新能力培养。理论课程体系包含公共基础理论、专业基础理论、专业技术理论和综合人文素质。结合体育工程领域人才需求导向，构建机械理论课程群、电子理论课程群和体育理论课程群，培养学生较扎实的交叉专业知识，具备较强的专业能力。实践课程体系包含基础实验教学、专业实验教学、课程设计、社会实践、专业实习和毕业设计，实践课程体系与理论课程体系相互交叉融合，实践课程促进学生对理论课程的理解，理论课程引导学生实践创新，最终提升学生的创新能力和交流能力。课内教学人才培养体系如图2 所示。

图2 课内教学人才培养体系

2.基于第二课堂的创新人才培养机制

第二课堂是在教师指导下，在第一课堂之外以发展学生的个性特长；开发潜力；培养学生探索创造和应变能力；特别是以创新意识和创新能力的培养为目的的有组织、有计划和有要求的教学活动。导师负责制是研究生培养常用机制，实践中将此机制运用于创客教育，以指导老师对兴趣小组“第二课堂”的学生课外学习负责进行。导师负责制的第二课堂是指学生经过大学一年级基础专业课程学习之后，选择一个“兴趣小组”，利用课余时间，由“兴趣小组”指导教师完成对兴趣小组的教学，教学形式包含授课、指导、讨论及项目等。体育工程学本科专业人才培养方案定位培养目标为：培养具备机械、电子和体育等学科的基本理论和基础知识，能胜任体育装备设计制造、机电一体化产品和系统的设计制造、运动技术监控评价，以及工程应用、运行管理等方面工作的高素质应用型人才。根据此定位，实践中为本科生开设智能体育装备、体育器材设施、体育流体力学、计算机及网络维护、多媒体设计和程序设计等6 个兴趣小组，每个兴趣小组配备由若干教师组成的导师组，导师组为学生提供第二课堂的教学与指导，每个导师组有一名组长，负责第二课堂教学活动的安排，并在小组内形成高年级带低年级的“传帮带”机制。同时，明确第二课堂的目的性，增强其计划性，实践中衔接落实“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径，积极寻求“兴趣小组”成果展现平台，建立学科竞赛代表队，组织参加全校、全省、全国甚至世界范围内的各项相关赛事、活动。第二课堂人才培养机制如图3 所示。

图3 第二课堂人才培养机制

3.“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径

学科竞赛是指与学科相关的以竞赛的形式激发学生通过实践来发现问题、解决问题，培养学生实践创新能力的活动。学科竞赛是一种可行的教学行为，有着常规教学不能相及的特殊的创新教育功能，它能培养学生对科学产生浓厚兴趣，使其具备发展型的知识结构、探究型的学习方法。学科竞赛在培养学生的创新能力、协作精神和实践能力，提高学生问题解决能力中具有重要推动作用。教育实践中，积极鼓励大学生参与各级各类学科赛事（“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、全国电子设计大赛和全国机械创新设计大赛等）；利用学科竞赛平台，建立“学科竞赛促进实践创新”的人才培养途径对培养学生创新能力具有重要价值。

三、创新人才培养的实践体系实施效果

在教育教学中利用实践创新教学体系，开展实践教学，取得了较好的实践绩效。采用创客教育理念，引导学生做中学、探究体验、创新方式，激发了学生参与动力，围绕“体育工程项目”，开展社会实践、学科竞赛和创新创业训练计划等，成果丰硕。

（一）学生实践能力得到明显发展，社会评价较高

依托国家体育总局体育工程重点实验室建立实习基地，积极参加实验室的各项工作，通过参加国家帆船帆板队、蹼泳队、滑水队、赛艇队、摩托艇队和女子篮球队等运动队的科技服务，培养学生的创新意识。通过参加体育工程项目的开发，如专项体育训练器材的开发、全国体育单招运动项目测试器材、公务员身体素质测试设备和大学生体质测试设备的研制及安装，培养学生的创新思维。通过参加上述各类体育运动项目的测试工作，培养学生的创新技能。

学生参加上述科研训练、研发实践和顶岗实习，实践创新能力得到极大提升，也扩大了学生社会影响面，获得相关企事业单位的青睐，毕业后，直接签订就业协议。据统计，毕业学生就职于李宁、安踏和乔丹等体育装备公司的技术研发部门及北京星奥等青少年体质测试公司的研发、测试和推广部门，以及体育健身器材的信息采集与分析处理部门。

（二）学生创新能力得到显著提升，创业氛围浓郁

通过对实践教学体系的构建与实施，学生的实践能力和创新意识得到了提高。在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、全国电子设计大赛、全国机械创新设计大赛和中国计算机设计大赛等竞赛中成果丰硕。2018—2022 年，该专业学生共有166个项目获奖，其中国家级一等奖3 项、二等奖12 项、三等奖39 项，省部级一等奖4 项、二等奖30 项及三等奖78 项。大学生创新创业训练项目成绩斐然，5 年来，该专业学生共获得44 项，其中国家级17 项，省级27 项，获立项比例的学生占学生总数的15%。

此外，从毕业实习和毕业设计（论文）教学环节的实施情况看，该专业学生毕业设计（论文）教学环节全部实施毕业设计，严格毕业设计管理环节，采取指导老师根据专业方向撰写毕业设计题目和学生根据毕业实习自拟毕业设计题目相结合的原则，且学生的毕业设计紧紧围绕“体育工程”开展，然后进行师生互选，最终确定毕业设计内容。在实施过程中，实行开题、中期检查和毕业设计答辩三个环节，由于坚持抓质量监控，毕业设计的选题内容、难度、工作量、综合训练和质量等方面都有了明显改善和提高。5 年来，该专业学生共有53 篇毕业设计获学校优秀学士学位论文，平均获奖学生人数占学生总数的18%，远远高于学校其他专业的3%。鼓励大四的学生根据学科竞赛项目、大学生创新创业项目开展创业活动，协助有创业前景的项目入驻学校的大学生创业特区，并成功孵化出5 家具有体育特色的创业公司，其中一家还获得武汉市“3551 光谷人才计划”项目支持。

四、结束语

运用OBE 教育理念优化人才培养方案，强化实践教学环节，优化实践创新教育课程模块。运用创客教育理念，构建“一理念、两模式”的体育工程学专业学生创新能力培养实践教学体系，取得丰硕成果，激发师生参与创新和实践的热情，从而改变师生的思维方式和行为方式，营造体育工程学专业内部良好的创新文化氛围，让创新活动成为学生发展、教师发展的重要途径。