基于专业竞赛的“课—赛—研”一体化渐进式高职人才培养模式研究

张占辉 齐攀 喻小燕

［摘 要］针对高职院校人才培养中的“课—赛—研”无法有效衔接难题，通过指导学生参加省级专业技能竞赛，深入分析了竞赛各环节内容与专业课程间的关联，并进一步探索了技术技能的研究与专业课程、技能竞赛间的逻辑关系，最终对“课—赛—研”一体化渐进式高职人才培养模式进行了探索。

［关键 词］高职；人才培养；专业竞赛；“课—赛—研”一体化

［中图分类号］G715［文献标志码］A［文章编号］2096-0603（2023）29-0061-04

一、引言

教育部出台了多部文件旨在增强高校学生的创新能力培养[1]。各类竞赛和创业活动是一种被广泛认可的第二课堂人才培养模式，其在培养学生分析解决问题、知识灵活应用、团队协作等能力方面具有显著成效[2]。目前，围绕学生竞赛及创新创业等综合能力培养的研究主要聚焦于以竞赛为载体的“课—赛—研”一体化渐进式人才培养的模式研究方面；针对该内容，学者们结合自己的专业特色从各个方面对其展开了研究，几种典型的研究观点如陈利等学者通过对高职院校学生职业技能竞赛体系的构建与实践的研究发现如能保证竞赛与教学和学生活动相融通，校级竞赛与省级、国家级竞赛及职业资格鉴定相结合，则可保证竞赛的实践性、时效性、先进性[3]。程凡升等研究人员分别从学科竞赛内容、存在的问题、改革措施等角度分析了学生创新与实践能力培养方法[4]；乔英等则以具体比赛项目为例分析了竞赛过程对学生创新能力的促进机制[5]；陈洪彬等学者则从不同角度分析了竞赛对创新型人才培养、实践教学、专业课程建设等的促进作用[6]；赵志换等人则研究了新工科背景下各类竞赛对学生工程实践能力的促进作用[7]。本文通过作者指导学生参加省级专业技能竞赛，拟对“课—赛—研”一体化渐进式高职人才培养模式进行研究。

二、基于竞赛的课赛衔接模式分析——以省竞赛为例

专业技能竞赛一般既涉及理论基础，又涉及实操技能，而专业理论基础则通常是高职院校内开设的专业课程内容，实操部分虽原理相同，但具体实操时因设备型号不同，具体操作过程略有差异。以作者指导学生参加的“广东省高端精密制造（激光装备与制造技术）职业技能竞赛”等为例。

（一）F1模型赛车设计、竞速与专业课衔接度研究

该比赛涉及机械设计、机械制造等多个专业内容，要求的工作任务为：（1）根据给定的数据设计并添加缺失的零件，生成完整的3D装配模型手工或自动排版，生成DWG或DXF激光切割排版图。（2）完成激光切割、整车的装配和装饰，提交模型整车，由企业工程师对模型进行测量评估。（3）在F1赛场跑道上完成竞速测试。具体而言，整个生产任务可详细划分为设备调试—设计—加工—装配—测量—产品测试6个环节。详述如下：

1.设备调试与专业课程的逻辑关系探究

每个工位有一台非金属激光切割机，但该切割机存在若干故障，如X/Y轴不能移动，不能移动的原因可能是未接电源、皮带松动等。此外，还存在激光的光学聚焦位置不准确、激光功率不够、排气系统故障等。该部分需要选手根据试机后观察到的现象，自行排除故障，从而完成3 mm厚木板的切割。该模块的设置实际上是对学生综合能力的评测，既包含专业课机械设计基础部分，如传动系统中的各种传动方式，又涉及机械加工基础中的激光加工等，因此需要学生具有良好的专业课综合应用能力。同时由于涉及激光操作的安全性，在校内上课的职业素养此时也得到较好体现，即注意人身与设备安全。

2.赛车模型设计与专业课程关联探究

该部分内容主要与学生在校期间的“机械工程制图”“CAD造型与设计”等课程知识与能力相关，该内容主要考察学生的读图、识图能力，同时能够根据提供的赛车完整模型及提供的部分数字模型，准确判定零件结构，通过赛车完整模型设计相应零件，最终完成赛车的装配，因此如学生在校期间拥有扎实的制图识图学习经历，同时能够熟练应用三维造型软件（如SolidWorks、Proe等），则该模块任务能够被较好地完成。同时在设计及装配完成后，需要注意文件保存为DWG或DXF格式，以方便后续激光切割时的排版。

3.激光加工与专业课程关联探究

该内容主要考察激光加工设备的使用，虽然各激光设备的加工原理相同，但因学校与競赛使用激光设备不同，承办方专门组织了激光设备的赛前培训，从而提升了学生对新产品的熟悉度与使用能力，这种即训即练即考核的模式非常有助于锻炼学生的快速学习能力，特别是在实战化的任务场景下。当然该模式也有弊端，即掌握的深度可能较浅，形成的可能只是短时记忆，但因激光加工设备的型号不同，因此在熟练掌握了激光加工的若干重要因素（焦距、线能量等），该内容可随着工作稳定后，长时间使用某一型号激光加工设备而自然得以解决。同时在该模块学生还需注意激光加工的排版问题，因前期提供的数字化图纸有缺失零件，此处既要注意将所有零件均排布完整，无遗漏零件，又要注意合理布局，使每个零件均能够无干涉地被激光加工出来。当然这里激光加工前除了设置相应的激光加工参赛及行走速度外，还要注意对加工木板的固定，即如机械加工中的车铣刨磨需要对零件固定一样，如不对木板固定或者固定不够牢固，都将可能由于激光切割加工过程中木板的移动使加工零件精度不够甚至报废。

4.零部件装配与专业课程关联探究

由于激光加工后的零件在组装时不可用胶水等其他材料连接，因此赛车装配后的牢固性完全依据装配关系确定。该内容实际上即为“互换性与测量技术”专业课知识，但这里需要注意的是，由于聚焦位置、激光功率、切割速度的影响，激光切割后的零件尺寸精度较低，因此在仅依靠过盈配合完成零件牢固装配的前提下，对于“孔”型零件，其尺寸在切割时要比给定的尺寸略小，而“轴”型尺寸则应将切割尺寸设置得略大于给定的设计尺寸，这样通过孔小而轴大的尺寸配合，方能形成连接较为紧密的过盈配合关系，才能确保小车的装配是牢固的，不会在接下来的竞速阶段发生变形甚至因与赛道侧壁等碰撞而散架。

5.模型尺寸测量与专业课程关联探究

该部分对应课程主要为“互换性与测量技术”中的测量部分，特别是各个关键尺寸的测量，如装配完成后赛车的总长、总宽、前后轮的轴距、CO2气瓶位置等。该部分主要应用的是授课过程中的尺寸测量，虽然未直接涉及几何公差，但如果前后两车轴的平行度不好，甚至成一定角度，则在竞速阶段必然将导致车的行驶速度无法达到流畅状态。

6.产品竞速测试对专业学习能力提升机制研究

产品竞速测试主要为速度测试，其中CO2气瓶为赛车的动力源，通过向后喷出压缩气体，从而推动小车向前行驶。该部分内容实际上为“机械设计”部分内容，主要是动力与阻力、阻力与外形的关系；但由于该部分内容一般较少涉及，因此更是对学生专业学习能力的考验。通常这里有两种方案：一种是设计为极简形式，只保留赛车必要的框架支撑，其余各组成零件均舍弃不要；另一种则根据流线型风阻最小的设计原则，尽可能将迎风面各零件设计为流线型，从而降低风阻。而从最终的竞速结果来看，设计为流线型的小车因风阻更小，具有更好的竞速性能，用时最少。

（二）模块C：滑板车踏板架设计加工与专业课程衔接研究

该部分要求为：设计小组对现有的一种滑板车进行改型设计并完成原型制作，在分析旧型产品数字模型基础上要完成踏板—前叉连接件的钣金设计—加工—检测—装配（装配所需部分构件由组委会提供，最后完成新型整车制作）。整个生产任务包括钣金设计—加工参数选择—激光切割—CNC折弯—激光焊接—整车装配—3D扫描测量—产品测试8个环节。

1.钣金设计与专业课程关联分析

该环节主要根据提供的图纸，确定各零件的尺寸，并在CAD中重新绘制其尺寸及形状，该部分内容主要考察学生根据图纸重新绘制CAD模型，并生成二维工程图的能力，主要依据“机械制图”“三维CAD造型”等课程。

2.加工参数选择与专业课程关联分析

该部分主要是对滑板车连接部分的底板进行加工，该部分内容主要为“机械加工基础”内容，本部分与F1赛车部分激光加工参数选择及其注意事项相同，但因盖板的厚度相较于赛车的3 mm板而言较厚，为6 mm，因此需提升激光切割機功率或降低激光切割速度，从而确保能顺利完成切割。

3.激光切割与专业课程关联分析

该部分内容与前述的激光加工木板不同，该环节为钣金设计之后，依据钣金设计对金属板的切割，采用的激光切割功率更大，该部分内容主要为“工程材料与热加工”专业课程中的内容，由于激光切割金属后的成形不可修复，因此需在正式切割前进行动作演示，类似于工业机器人中的示教环节。在空程示教轨迹前，需调整加工顺序及起始切割点。加工顺序对于零件成形至关重要，如先切割大零件的外轮廓，特别是大零件内部如有孔洞的话，则在完成大零件切割后，由于大零件被切割完毕后位置发生错动，且处于不固定状态，此时就无法再对零件进行加工。因此，在对大零件进行加工时，一定要注意其上是否有小孔洞等小零件位置的加工。如大零件上有小零件需加工，则应先对小零件进行加工，从而保证全部零件均能够得到完整加工。在确定零件加工顺序后，另一考虑问题即切割点。切割点应位于我们使用零件的轮廓之外，如激光切割起始点位于目标零件内部，则由于激光切痕的存在，将对零件的力学性能造成损伤。因此，在轨迹空程运行之前，需先确保所有的激光加工起始点位于零件之外。在完成加工顺序及切割点之后即可进行空程运行。在空程轨迹及加工零件顺序都确定之后即可选择合适的激光切割参数对金属板件进行切割加工。

4.CNC折弯与专业课程关联分析

该部分内容主要为“机械加工基础”部分内容，此处需要根据图纸给定的尺寸，对扇形金属板进行折弯操作。这里应特别注意参数的调节，确保扇形板两侧弯曲尺寸相同，从而保证后续顺利装配。

5.激光焊接与专业课程关联分析

激光焊接部分内容为“工程材料与热加工”专业课程中的知识。“工程材料与热加工”中主要讲述了焊接接头由焊缝、热影响区以及融合区等构成。本次比赛采用激光填丝焊接，焊接同样由正极和负极构成，同时注意选择合适的激光焊接参数。同时激光焊接时注意采取防护措施，避免眼睛被强光刺伤，焊接前先确定零件的相对位置，位置确定好之后采用夹持装置对零件进行固定。在焊接之前，应先采用激光对两端部位进行点焊定位。点焊之后选择合适的工艺参数，从一端焊至另一端，此时需要有较好的操作手感，焊接质量对焊件零力学性能具有重要影响。同时焊接过程中注意带好防护手套，避免激光焊接中产生的飞溅，对身体造成灼伤。此处保证焊接弯曲件与底板连接牢固可靠，采用四面全焊。同时为确保焊缝的成型质量，在完成焊接之后需对焊缝进行无损检测。

6.整车装配与专业课程关联分析

在完成上述扇形板、两侧加强筋、中间U型板等切割和焊接加工后，即可对整车进行装配，该部分内容主要与专业课程中的“公差与配合”内容相关度较高，但因该部分装配为粗加工，因此不再涉及详细配合制及基准制的选择。

7.3D扫描测量与专业课程关联分析

3D扫描测量是采用先进的技术手段对装配后的小车进行数据采集，从而判定加工制作后的小车与给定图纸的尺寸是否一致。

8.产品测试与专业课程关联分析

产品测试则是在完成所有加工环节之后对产品性能的检测，为了提升选手的成就感，本次测试由选手个人站立于滑板车上向前滑行，以测试产品的牢固程度与力学承载能力。

（三）基于竞赛的“课—赛”互促机制研究

由上述两模块内容可知，竞赛的多个环节内容均与相应的专业课紧密相关，其中专业课为竞赛提供了理论知识与技能基础，同时竞赛为课程专业内容的应用提供了综合应用的平台，两者相辅相成，专业课为基础，竞赛为专业课程的拓展应用与深化。

由此可见，良好的课程基础为竞赛乃至研究的前提，只有在课程学习期间对各专业课的知识、技能、职业素养等有良好、牢固的掌握，才能在技能竞赛时做到游刃有余。同时竞赛在对专业课的内容深化的同时，以项目形式考察了学生对专业课程的综合应用能力，特别是较好地考验了学生理论与实践的交互应用。

为更好地发挥“课—赛”互促作用，在专业课程学习过程中，教师应根据竞赛内容进行针对性的扩展，从而加深学生对书本知识之外前沿技术的了解、掌握，从而更好地实现以技能竞赛为载体，提升专业课的技术前沿度。同时在授课过程中，对专业中的重难点，采用多种手段提升学生的掌握度，从而真正实现“课—赛”互促。

（四）基于竞赛的“课—赛—研”一体化渐进模式

基于上述专业课程与竞赛互促关系，在竞赛过程中涉及多个技术参赛的选择，而这些内容本身即为技术技能研究过程，因此通过该过程研究，能够显著提升学生对技术技能的研究水平。同时知识的综合应用也能有效检验学生的知识掌握情况，通过项目研究针对学生薄弱项进行针对性的强化训练。基于上述技术技能参赛的研究确定过程，学生技术研究能力也将得到进一步锻炼，同时可以此竞赛内容为载体，针对过程中的某一难点或重点问题进行更深入的研究，结合查找国内外文献等，形成解决方案，并撰写相应论文或专利，从而发表相应科研成果。

此外，在競赛开展过程中，各种职业素养也将得到进一步锻炼与检验，如操作激光切割时的安全意识、赛车模型设计时的精益求精等。

三、结论

通过指导学生参加省级专业技能竞赛，对高职院校人才培养中的“课—赛—研”衔接问题进行了研究，发现技能竞赛各环节内容与专业课程具有高度相关性，专业课程为竞赛内容基础，同时发现技术技能的研究是对专业课程、技能竞赛的进一步深化，从而探索了“课—赛—研”一体化渐进式高职人才培养模式。

参考文献：

［1］贾先，巨永锋，吕建新，等.以科技创新竞赛提高学生的综合能力［J］.劳动保障世界，2020（21）：46，48.

［2］田卡，曹宇，龙振东，等.一种以学科竞赛为依托的机制专业学生能力培养模式探讨［J］.中国现代教育装备，2020（21）：99-101.

［3］陈利，李绍中.高职院校学生职业技能竞赛体系的构建与实践［J］.职业教育研究，2011（5）：30-31.

［4］程凡升，赵方圆，李静媛，等.以竞赛为载体推动葡萄与葡萄酒工程专业学生创新与实践能力培养［J］.安徽农学通报，2020，26（13）：162-164.

［5］乔英，侍中楼，张震，等.学科竞赛与学生创新能力的培养：基于“8字型”无碳小车的比赛实践［J］.产业与科技论坛，2020，19（9）：172-173.

［6］陈洪彬，林娈，郭凤仙，等.学科竞赛提升新工科食品学生创新实践能力的探索［J］.农产品加工，2020（14）：93-95.

［7］赵志换，申峻，常宏宏，等.新工科背景下综合实践技能竞赛对学生工程实践能力的促进作用：以太原理工大学为例［J］.山西高等学校社会科学学报，2020，32（1）：73-76.