以“未来飞行器创新大赛”为依托的竞赛导向型教学创新研究与实践

郭晶，吴国辉，齐辉，曾繁丽，廖晏如，李香雨

（哈尔滨工程大学，哈尔滨 150001）

百年大计，教育为本。教育是社会进步、民族振兴的基石，是提高全民素质、促进个人全面发展的根本途径[1]。在高等教育教学改革中，培养具有创新和实践能力的高素质创新型人才是高校人才培养工作的重中之重。研究生群体是新时代的创新主体和生力军，也是未来社会经济发展和科技创新的领军人。哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院按照面向现代化、面向世界和面向未来的要求，进行教育教学改革，创新教育教学方法，以“研究生创新实践系列大赛”为依托倡导启发式、探究式、讨论式和参与式教学，培养学生科研兴趣和科研逻辑思维，通过参加竞赛的方式进行领域内前沿热点问题的研究，深入了解研究相关竞赛主题的任务背景和知识，在与其他参赛队伍进行技术交流的过程中提高研究生学术能力，与此同时，形成教学内容更新机制，充分发挥现代信息技术作用，促进优质教学资源共享。

基于学术竞赛的研究生创新实践平台搭建对实施国家创新驱动发展战略有着举足轻重的作用。2013 年国家全面启动以“服务需求、提高质量”为主线的研究生综合教育改革，改革的首要任务是提高研究生的创新实践能力。“中国研究生创新实践系列大赛”以国家战略需求和经济社会发展为导向，以提升研究生创新实践能力为核心，以提高研究生培养质量为目标，其运营模型为“以研究生为主体，以国家战略需求为导向，以行业企业参与为支撑”，本单位的教学可以基于学术竞赛进行研究生创新实践平台的搭建，将高起点、全方位、多角度的学科竞赛与培养一流研究生人才的目标融为一体，以赛促学，以学强赛，激发学生的兴趣和潜能，培养学生创新思维、团队合作及解决实际问题的能力，在竞赛中加强跨学科合作、高年级引导带领低年级学生，逐步形成学生与竞赛团队相互促进、相互发展的良好态势；以赛促教，以教助赛，将竞赛融入到专业教学当中，强化学科竞赛与相关课程建设的结合，围绕学科竞赛引导学生进行课题研究，不断推动教学内容与方法的改革，打造知识、能力、素质协调发展的创新型人才，营造校园创新文化氛围，推动研究生教育内涵式发展。

一、大赛背景

“飞行器创新大赛”是“中国研究生创新实践系列大赛”下的一项热门赛事，自举办以来全国各高校研究生积极参加，已经涌现出一大批优秀比赛项目。

“中国研究生创新实践系列大赛”创办于2013年，旨在通过竞赛和激励的形式，提高研究生的创新能力和实践能力，助力国家急需、重点领域高层次创新人才培养。举办10 年以来，受到了500 余所高校和科研院所的60 余万在校研究生的积极响应和广泛参与，社会声誉和影响力与日俱增。大赛秉承“以研究生为主体，以国家战略需求为导向，以行业企业参与为支撑”的运行模式。协同办赛，将研究生培养与产业需求深度融合。相关主题赛事分别得到北京市、上海市、广州市、武汉市和成都市等地方政府的大力支持，上海自贸区临港新片区、南京江北新区、杭州国家“芯火”双创基地等高新产业园区和华为技术有限公司等知名企业深度参与，促进了研究生教育人才供给与产业需求的对接和融合，走出了一条政产学研用多方协同的办赛之路。2020年，教育部、国家发展改革委、财政部《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》明确指出，鼓励办好研究生创新实践大赛。系列大赛接受教育部学位管理与研究生教育司和教育部学位与研究生教育发展中心的指导，得到教育部和中国科协领导的高度肯定，赛事前景可期。2021年，系列大赛共设置10 项主题赛事，分别是智慧城市技术与创意设计大赛、未来飞行器创新大赛、数学建模竞赛、电子设计竞赛、创“芯”大赛、人工智能创新大赛、机器人创新设计大赛、能源装备创新设计大赛、公共管理案例大赛和乡村振兴科技强农+创新大赛。这些赛事涉及的学科领域均为国家急需、重点发展领域，助力国家急需重点领域高层次人才培养。

其中，“中国研究生未来飞行器创新大赛”是“中国研究生创新实践系列大赛”主题赛事之一，由教育部学位管理与研究生教育司和教育部学位与研究生教育发展中心指导，中国学位与研究生教育学会和中国科协青少年科技中心主办，国际宇航联合会、中国航天基金会、中国宇航学会、中国航空学会联合主办。大赛以“创新改变未来”为理念，围绕飞行器技术创新，着力增强广大研究生自主创新能力、综合实践能力，切实培养和发掘高素质拔尖创新人才。每届承办单位与各培养单位携手共进，旨在把大赛办成在研究生群体、研究生培养单位、航空航天院所厂企及社会上有较大影响力，被国内外研究生培养单位和行业广泛认可的全国性、高层次重要赛事，逐步向高水平国际重大赛事迈进。

二、竞赛导向型教学模式

（一）现状与发展前景

以学术竞赛为依托的研究生教学改革为高校启发式、探究式、讨论式和参与式教学提供了实践平台，强化与相关课程建设的结合，是一个有效提高研究生创新能力和实践能力的教学手段，目前国内外已经逐步以学术竞赛为契机，创新课程体系和课程内容，促进科研团队的成长[2-4]。

国内在大学生科研能力的培养上起步较晚，但是国家从立法方面，高校从行政方面都给予了支持和重视，部分学者也从理论和实证的角度对大学生科研能力培养的重要性进行了研究。国内许多普通高等院校忽略了对学生创新能力的培养，专业课程设计也只是注重对课本知识的传授，在教学管理中注重对基础知识的考察而缺乏发散思维课题的实践，2013 年研究生教育综合改革以来，从人才培养客观规律和学生需求出发，围绕提升拔尖学生培养质量和综合素质的目标，以促进学生自主性、创新性开展科学研究为根本，多所高校多种专业开展基于学术竞赛的研究生创新实践平台搭建，提高学生的创新能力和知识技能。

国外学者对影响大学生参与科研活动成效的诸多因素进行了深入研究。普遍认为课外科研活动更加有助于学生的认知发展，参与科研活动能够提高大学生的交流能力、批判性思维和科学分析能力；提高学生自主学习的积极性、主动性和责任心；提高沟通能力、领导能力和人际交往能力，对大学生的智力、能力、人格、社会性和职业规划的发展具有巨大的促进作用[5-6]。

本文在总结国内外学者经验的基础上进行相关研究分析和实践应用，将研究成果应用到本专业专业课的教学当中，并推广到其他相关专业学科的教学当中。考虑到“研究生创新实践系列大赛”其下包括一系列囊括多学科的竞赛项目，我们可以充分结合和利用它的多元性，让多种学科都能参考本项目的研究内容，设置相应的教学模式，最大程度发挥实践教学的优势，打破传统的教学模式单一、教学知识碎片化和学科课程孤立化的局面，从整体上建构多学科知识间的有机关联，提高学生综合运用多学科知识观察问题、分析问题和解决问题的能力，形成基于学生发展需要的、综合的、完整的和开放的问题解决能力，使教学效果显著提升。

（二）结合本专业现状的竞赛导向型教学模式内容

作者所在单位哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院十分注重研究生的培养质量，为教师结合自身特点进行教学改革研究提供了大力支持，出台了一系列保障措施以保障教师顺利开展教学研究方面的工作，为将高起点、全方位、多角度的学科竞赛与培养一流研究生人才的目标融为一体提供了保障。学院一直鼓励教师和学生参加学术类竞赛，且作者在近两年曾获得国际工程力学竞赛组委会（亚洲区）国家级优秀指导教师一等奖和黑龙江省基础力学微课教学比赛黑龙江省力学学会省部级一等奖，具有丰富的教学经验和心得体会。

“研究生创新实践系列大赛”是落实全国研究生教育会议精神、推动新时代研究生教育改革创新发展、助力研究生成长成才的有力抓手。我们致力于从这一系列比赛入手，将课程教学与比赛相结合，以《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020 年）》[1]及《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020 年）》[7]等文件的精神为指导，将理论与实践相结合，遵循学生学习能力培养和创新实践能力发展的基本规律，以课程基本内容为基础，比赛内容为导向，整合、优化教学内容，由理论到实践、从学到做，将教学与比赛相结合，充分利用系列比赛的多元化，为学生提供一个可以跨学科学习合作的平台，培养学生的理论实际应用能力和多学科知识联合使用的能力，实现高水平的“教、学、做”一体化。

本研究主要包含以下几个方面，结合了实际情况，整合出一套实际有用、推广度高的教学方案，为构建完善高效的研究生创新实践平台提出行之有效的方案。

1.系统分析研究“研究生创新实践系列大赛”。分析系列比赛中各项比赛的主要针对专业和研究方向，梳理其中包含的各研究方向的纵向横向关系和联系紧密程度，找出其中和本学科相关及靠近的专业方向，有针对性地整合相关理论知识来准备理论教学内容。

2.综合分析本学科重点方向和学科优势。对本学科各研究进行分析研究，掌握各专业的优势研究方向，整理相关专业内容和研究方向，横向对比选择优势学科，提取相关学科的重点理论和应用实例，整合成综合性的课程内容。

3.将学科专业内容与具体比赛相链接，形成具体的目标导向，针对比赛内容定制相应参赛计划和项目大纲，有目的地学习要用到的和相关的理论知识，参考学科经典应用案例，学习逻辑思维和问题处理办法。

4.协助学生分析个人需求。从学生的研究方向出发，考虑未来发展计划，工作需求等因素，分析适合学生的具体专业方向。协助学生分析选择合适的参赛项目，并为学生在比赛中的具体定位提出指导意见。

5.针对学生需求培养学生个性化发展。在协助学生分析选择合适的研究方向和参赛项目的基础上，有针对性地从整体理论教学内容中选取适合的部分，单独学生形成单独的知识体系，而又在整体学生小组中达成平衡互补的最终效果。使每个学生得到个性化发展，培养学生的自主创新实践能力。同时，培养小组内学生的团结协作能力，充分发挥各种学科专业的优势，相互合作相互补充，学生间配合得到1+1＞2 的高效成果。

6.将理论代入到比赛的实践应用当中。在指定合理的理论教学规划和比赛计划后，指导学生实现从理论到实践的高效应用，将所学的课程理论知识投入到实际应用当中。而比赛过程正是一个很好的理论实际应用的过程，也能通过在比赛中和参赛队伍进行技术交流，发现不足，学习新的应用，并检验最终的应用结果。

（三）竞赛导向型教学模式现有难题

我们拟在竞赛的基础上实现科学教学，使学生以竞赛为导向掌握理论知识并应用到竞赛当中，实现理论与实践相结合的高效教学，帮助学生形成系统的科研思维和应用能力。但在实际施行中我们发现了以下需要解决的重点问题。

1.学生的参赛主动性和积极性欠缺，使我们注意到学生间的一系列竞赛的推广问题，目前很多研究生将更多精力投入到科研当中，对研究生竞赛的认知度较低或不愿过多投入精力到课外科研比赛当中。因此教师应当在教学中进行相关的科普，在“破五唯”[8]的当下，重视竞赛在研究生生涯中的比重，了解竞赛对于研究的意义和重要性，提高学生参与竞赛的积极性和主动性。

2.理论到实践的转化过程是一个值得深思和关注的重点过程。建立什么样的衡量标准，以什么指标为衡量依据十分重要，这决定着转化成功与否和对教学过程评价的准确度。这不仅考验学生对于理论知识的灵活应用的能力，同时也考验教师在指导教育过程中能不能将理论与实际紧密结合的能力。

（四）研究途径与方法

我们拟采取多元化的研究途径，充分利用现代教学手段，最大程度发挥互联网等高效教学资源的便利性和优越性。具体包括如下内容。

1.对于“研究生创新实践系列大赛”的分析研究。首先在网络进行相关资料的收集汇总，包括官方的竞赛报名通知、各大高校的校内通知、竞赛报名要求、往年竞赛项目名单和往年获奖项目名单等。之后大数据分析所得资料，整合往年所有包括的专业方向，挖掘分析高竞争力的研究内容和方向为后续教学内容的安排和竞赛报名做好准备。

2.探索学科优势和提取重点内容。对本学科所包括的所有研究方向进行分析梳理，找出发展最好的方向前沿，选取相关方向的经典理论和应用实例。考虑联系合作其他院系相关专业的导师，联合分析双方重点优势方向并选取合理有用的相关理论知识，实现跨学科合作，建构多学科知识间的有机关联，以提高学生综合运用各学科知识观察问题、分析问题和解决问题的能力。

3.竞赛推广。在这一环节，通过校园公众号推广，班级宣传，网络会议宣讲，班级组织群内消息推广，导师推介等多元方式促进消息的充分扩散，提高学生对于竞赛的认知。之后可以推广往年竞赛获奖项目的详细内容，吸引相关方向感兴趣的同学进行了解参与，提高学生参赛的积极主动性。

4.对于学生的需求分析，可以采用问卷调查，班级座谈，交流分享会等多种形式形成基于学生发展需要的教学规划和参赛建议。

5.提供跨学院合作的平台，调查各学科的优势专业，促进各学科有机结合。以竞赛为导向，聚焦真实问题解决，营造开放包容的学习场域，培养学生综合的、完整的和开放的问题解决能力。

（五）研究结果分析

根据以上研究内容与方法，我们从本单位所在专业领域出发，选取力学和航空宇航两个专业为重点，将学科知识与系列大赛旗下的“未来飞行器创新大赛”相结合，进行了教学实践研究。

“未来飞行器创新大赛”以“创新改变未来”为理念，围绕飞行器的技术创新开展相关赛事，着力考察参赛研究生的自主创新能力、综合实践能力，旨在培养和发掘高素质拔尖创新人才。我们分析了往年赛事章程和参赛队伍的项目内容组成结构，结合本专业研究优势，选取跨介质无人飞行器为研究方向组成研究生参赛队伍。首先参加校赛选拔，取得校赛一等奖第一名的好成绩。之后报名国赛的国际赛道，经过学生和指导老师的共同探讨分析和内容优化，结合学科前沿热点，最终选定参赛题目为“Variable Configuration Power Propeller UAV for Large Envelope Submarine Flight Mode”。

在备赛过程中，针对大赛的特色，几名研究生分别对各自专业的知识进行分析和梳理，讨论发现，有导向性的学习使得学生对于知识的掌握更加精准，记忆深刻，且能够快速地结合实际情况运用到比赛项目上。对比传统课堂的理论学习模式，以竞赛为导向的学习研究极大地提高了教学效果。与此同时，跨学科的合作打开了学生的思维格局，在对本专业学科知识达到了很好地掌握的同时还学习了其他学科的基本知识，打破了研究的局限性。除了专业知识的学习，由于队伍内学生包含力学、航空宇航等不同专业，需要不断地磨合协作，在整个合作过程中，学生的协调组织能力、交际能力都得到了很好的锻炼和发展。以竞赛为导向，聚焦真实问题解决，营造开放包容的学习场域，培养了学生综合的、完整的和开放的问题解决能力。

三、结束语

通过分析研究，我们发现，以竞赛为导向的教学模式具有极大的优势。这一教学模式打破了现有的课程教学的学科界限和壁垒，是基于学生完整的问题解决能力和综合的实践创新素质培养的跨学科融合教学。帮助学生进行参赛定位的同时充分发挥每个学生的特长，相互促进，共同学习。能够进行聚焦具体竞赛问题的理论教学，实现理论与实践相结合的高效学习，为学生提供日常科研以外的途径形成系统的科研思维和理论应用能力。这一模式应当在高校教育改革中获得更多的重视和发展，充分发挥竞赛导向在教学引导中的积极作用。