科创大赛驱动下海洋专业创新培养模式研究

张崇伟，勾 莹，乔东生，宁德志

（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

海洋经济是国民经济的重要组成部分和新的经济增长点，高水平科技人才是海洋经济的重要支撑点，高等院校涉海专业则是海洋科技人才培养的摇篮。针对当前海洋工程和海洋技术的人才需求特点，有必要探索实践学科专业协同、校企校所协同、教学科研协同、研究竞赛协同和课内课外协同的海洋专业创新人才教学改革方法，以满足“高层次、复合型、多样化”高素质海洋专业拔尖人才的培养要求。

近年来，许多高水平科创大赛已将海洋专业前沿科学和技术问题融入赛题，高等院校如果能结合其自身的高水平科研资源，与高水平学科竞赛相结合开展以赛促学，可为学生创造宝贵的科研训练机会，大幅提升学生独立分析解决问题与实践创新的能力，并可以在创新实践中发现人才、在创新活动中培育人才。

本文结合大连理工大学海洋创新实践班的教学改革实践，提出一种科创大赛驱动下的海洋专业创新培养模式。分析海洋专业教学改革的背景需求，从教学内容、教学模式和综合能力三个角度来科学提炼教学改革目标，提出课程内容体系化建设、教学任务模块化组织、科创能力规范化训练和培养成效多元化考核四点教学改革实施方案，探索出一条有益的教学改革实践路径。

一 教学改革背景

为加快推进我国海洋相关专业向创新引领型转变，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确指出，要加快制定海洋创新人才发展规划，统筹教育部门、涉海院校、科研院所、海洋主管部门和人才需求部门等各方面力量，重点培养涉海基本问题的基础研究人才等。围绕海洋领域创新人才的培养目标，近年来，许多涉海高校和专业学会在其组织的高水平科创大赛中，广泛融入海洋专业前沿科学和技术问题，包括全国大学生水利创新设计大赛、挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国海洋工程设计大赛、全国海洋航行器设计与制作大赛等。科创大赛已经成为许多高校培养、孵化和选拔海洋领域创新人才的重要平台。

结合科创实践来培养大学生的专业创新能力，这一模式已在国内外许多高校得到重视和实践。陈剑清等[1]讨论了学科竞赛对应用型本科生培养模式的推动效果。陈龙等[2]介绍了基于新工科学科竞赛的大学生创新能力培养模式。毛晓波等[3]分析了郑州大学“科技创新大学四年不断线”的课外实践模式。秦涛等[4]同时结合科研项目和学科竞赛，对机械创新设计课程开展了教学改革与实践。王大庆等[5]结合学科竞赛对油气集输工程课程开展了教学改革探索。陈业慧等[6]探讨了科教相融和科创相助对创新人才培养的作用。单泉等[7]以机械基础类课程为例，研究了科技竞赛项目与任务相结合的教学改革模式。任晓旭等[8]介绍了科创竞赛在医学专业“课程思政”教改中的实践。

大连理工大学于2007 年创建了海洋创新实践班，每年从全校不同专业招收学有余力的学生，针对海岸和海洋工程领域的前沿方向动态开展教学任务，实施导师负责制，结合本科生知识体系，以实验和实践教学为主、授课为辅，重点培养学生创新精神、独立思考和解决实际工程问题的能力。经过十余年发展，海洋创新实践班成为学校海洋相关专业的重要大学生创新实践基地。近几年来，海洋创新实践班密切追踪海洋领域的科创大赛需求，积极探索和改革教学内容，系统开展了教学改革实践。依托海岸和近海工程国家重点实验室，海洋创新实践班从海洋领域专业赛事所涉及的各类前沿问题出发来设计教学内容，强化对大学生创新实践能力的培养。在赛事组队中突出学生的特长和个性，让不同类型的学生发挥自己的特长。学生通过充分参与不同赛事，可以体会到科研创新的乐趣，进而最大化发掘出其创新潜能。

经过两年多的教学改革探索和实践，海洋创新实践班已经形成了较为详实的教学素材储备，积累了丰富的科创训练和大赛指导经验。在此基础上，提炼和形成了“以赛促学、以赛促教、学赛结合”的教学模式，构建了科创大赛驱动下“课赛学”三位一体的专创融合知识体系，充分激发了学生的学习兴趣和创新能力，提高了学生自主学习和解决问题的能力，对于海洋相关专业的创新人才培养积累了行之有效的经验。

二 教改目标规划

（一）具体目标设置

海洋创新实践班教学改革所规划的目标主要包括：

第一，提炼适用于海洋领域科创竞赛的跨专业基础教学内容，构建科创大赛驱动下的“课创学”专创融合知识体系。

第二，形成“以赛促学、以赛促教、学赛结合”的任务式教学模式，激发学生主动学习的兴趣和突破创新的能力。

第三，提高大学生压力条件下分析问题和解决问题的能力，锻炼学生在竞技场合下过硬的心理素质和顽强的拼搏精神。

（二）关键问题分析

围绕海洋创新实践班教学改革的规划目标，重点解决了如下问题。

首先，解决了课程教学与专业教学体系割裂的问题。实现了跨学科知识综合应用，构建了适用于海洋领域科创竞赛的课程内容体系，形成了多专业交叉的融合性课程，扩大了学生基本专业知识的“面”。

其次，解决了教学方法和手段单一而无法满足创新班教学需要的问题。探索了小而活、多样化和以学生为主的课堂教学模式。使学生变成了课堂上的主角，全程参与教学和实践。

最后，解决了压力条件下学生分析问题和解决问题的能力，以及竞技场合下学生的心理素质和拼搏精神问题。充分利用竞赛的压力环境，培养和锻炼了本科生团队成员之间紧密合作、互相依靠和积极进取的心态，同时通过开展报告撰写等基本能力训练，提高了学生完成专业性任务的自信心。

三 教改内容设计

（一）具体内容设置

1 构建适用于海洋领域科创竞赛的课程内容体系

作为教改工作的首要内容，要系统研究全国大学生水利创新设计大赛等各类国家级科创赛事的赛题设置和竞赛规则，分析和提炼完成比赛内容必备的知识点。围绕各知识点，编写适用于海洋领域科创竞赛的融合性创新课程内容。以专题的形式对所提炼的基础课程内容进行分类和编排，形成适合学生自主性学习的知识导图。围绕各专题主体内容，开展科创大赛赛题典型案例分析。

2 研究“课赛学”三位一体的任务式教学模式

在教学过程中，要探索课堂讲授、学生讨论、实验实践相结合的专题课程授课方法。采用模拟大赛的方式开展实践教学，在授课教师的主持下，各学习小组就科创大赛赛题案例开展模拟竞赛。通过小组讨论、合作创作和合作演示三种形式的全程互动式实践教学，帮助学生树立团队合作意识，形成有效的自主学习策略。

3 凝练指导本科生团队开展科创大赛的训练规范

要围绕具体科创大赛的赛题要求，组织各小组学生按专题方向优势组队，对赛题内容集中进行解读分析。针对报告撰写、PPT 制作和展示、答辩与展示等环节进行能力集训。以各参赛小组为核心，明确个人在赛题中所承担任务，在科创大赛实战中提高学生的实践动手能力、自主研究能力和团队合作能力。凝练出指导本科生团队开展科创大赛的训练规范。

4 建立综合考量培养成效的多元化考核评价方式

要综合考量“课赛学”三方面的培养成效，设计多元化的考核评价方式，建立由个人平时成绩、团队任务成绩、科创竞赛成绩和结课答辩成绩四部分构成的考核评价手段。个人平时成绩（占20%）主要考察个人出勤和课堂综合表现，团队任务成绩（占20%）主要考量个人参与团队实践教学活动的成效，科创竞赛成绩（占20%）主要考察个人在科创竞赛活动中参与度和参赛成绩，结课答辩成绩（占40%）主要考察个人经过完整教学和训练后的综合培养成效。

（二）具体实施方案

1 课程内容体系化建设

要系统研究全国大学生水利创新设计大赛、中国海洋工程设计大赛、全国海洋航行器设计与制作大赛等各类国家级科创赛事的赛题设置和竞赛规则，分析和提炼完成比赛内容必备的知识点。围绕各知识点，从水利工程、土木工程、船舶与海洋工程、机械工程、能源与动力工程及电子信息工程等专业领域进行专业基础内容拓展，编写适用于海洋领域科创竞赛的融合性创新课程内容。

以专题的形式将所提炼的基础课程内容进行分类和编排，包括水动力计算专题、工程结构设计专题、物理模型制作与试验专题、电子电路设计与控制专题、外观设计与虚拟仿真专题等，合理规划各专题的关键概念和重要方法，形成适合学生自主性学习的知识网络导图。围绕各专题主体内容，各设置一个典型的科创大赛赛题的案例分析，包括背景资料介绍、国内外研究历史和现状的综述、赛题的设置动机、研究目标、研究内容、关键问题和具体技术方案等。

2 教学任务模块化组织

各专题课程采用模块化组织，各专题前几节课由授课教师集中对专业基础内容进行授课、并列出关键概念和关键问题外，课堂讲授、学生讨论相结合进行教学，课堂讲解注重启发式教学，通过提出问题和分组讨论等环节，引导学生自己找出答案，帮助学生树立团队合作意识，形成有效的自主学习策略。接下来的课堂采用模拟大赛的模式，在授课教师的主持下，各学习小组就科创大赛赛题案例开展模拟竞赛准备，各小组成员明确各自任务和专攻领域。

采用全程互动式实践教学，具体包括小组讨论、合作创作和合作演示三种形式。通过小组讨论加深对赛题相关专业概念的理解，找出解决问题的办法，保证人人参与讨论；通过合作创作，运用新概念和技能，设计方案；通过合作演示，小组成员分工合作，并将赛题案例的成果向全班展示。

3 科创能力规范化训练

根据学生的兴趣和能力优势，将学生按专题方向分入专业方向小组，引导各学习小组对各自专题专门开展深入研究和学习，针对性开展赛题知识储备。针对各项具体科创大赛的赛题要求，组织各小组学生按专题方向优势组队，针对赛题内容集中进行解读分析。

以各参赛小组为核心，明确个人在赛题中所承担的任务，提高学生的实践动手能力、以小组为单位的自主研究能力和团队合作能力。针对报告撰写、PPT 制作和展示、答辩与展示等环节进行能力集训。提高大学生压力条件下分析问题和解决问题的能力，锻炼学生在竞技场合下过硬的心理素质和顽强的拼搏精神。凝练出指导本科生团队开展科创大赛的训练规范。

4 培养成效多元化考核

综合考量“课赛学”三方面的培养成效，设计多元化的考核评价方式，建立由个人平时成绩、团队任务成绩、科创竞赛成绩和结课答辩成绩四部分构成的考核评价手段。个人平时成绩（占20%）依据个人出勤记录和课堂综合表现，由教师完成评定打分。团队任务成绩（占20%）主要考量个人参与团队实践教学活动的成效，针对各学习小组科创大赛赛题案例的模拟竞赛任务，针对小组讨论、合作创作和合作演示三个过程，由团队成员进行成绩互评，有助于学生全程树立团队合作意识。科创竞赛成绩（占20%）主要考察个人在科创竞赛活动中参与度和参赛成绩，每完整参与和完成一项比赛便可拿到其中50%的成绩，获得二等奖以上奖励可额外获得其中50%的成绩。结课答辩成绩（占40%）主要考察个人经过完整教学和训练后的综合培养成效，要求学生系统总结在本系列课程所学的方法和技术，综合分析所参加的各项比赛的经验和收获，完成课程结题报告，并结合PPT、实物作品、文字和图片等资料展示，以自述和答辩的形式来考核，在给定时间内（约15 分钟）最大限度地展示个人的学习成果，并回答老师和同学的提问（约5～10 分钟），成绩以结题报告质与量及现场答辩的效果来评分。

四 教改实践成效

经过近些年教改工作的探索和实践，海洋创新实践班构建了适用于海洋领域科创竞赛的课程内容体系，形成了“课赛学”三位一体的任务式教学模式，编写了指导本科生团队开展科创大赛的实训规范。海洋创新实践班组织和指导学生参加了各类全国性比赛，并拿到多项国家级奖项。其中，2020—2021 年度代表性科创赛事成绩见表1。

表1 大连理工大学海洋创新实践班2020—2021 年部分科创赛事成绩一览

五 结束语

科创大赛已经成为高校培养、孵化和选拔相关专业创新人才的重要平台。大连理工大学海洋创新实践班围绕海洋专业科创大赛需求，系统开展了教学改革的探索与实践。提炼出适用于海洋领域科创竞赛的跨专业基础教学内容，构建了科创大赛驱动下的“课创学”专创融合知识体系。形成了“以赛促学、以赛促教、学赛结合”的任务式教学模式，激发起学生主动学习的兴趣和突破创新的能力。提高了大学生压力条件下分析问题和解决问题的能力，也锻炼出学生在竞技场合下过硬的心理素质和顽强的拼搏精神，在创新人才的培育方面成效显著。该教学改革所形成的课程教学内容，可用于海洋资源开发等专业培养方案的完善和修订。所编写的本科生科创大赛实训规范，可推广应用于抗震等其他专业方向创新实践课程，有助于推动建工大学生科创活动的参与度。