林權 林燕

（武夷學院 福建 武夷山 354300）

基于合作學習模式進行科技競賽和大創(chuàng)訓練培養(yǎng)應用型人才

林權 林燕

（武夷學院 福建 武夷山 354300）

以武夷學院機械專業(yè)為例，依托大學生科技競賽和大學生創(chuàng)新訓練項目，運用合作學習法探索大學生對職業(yè)競爭能力、責任意識、團隊合作、創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮的作用。經(jīng)研究比較發(fā)現(xiàn)，合作學習法不僅有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維，而且有利于激發(fā)學生的學習熱情與提高動手能力，是培養(yǎng)大學生的科技創(chuàng)新能力與實踐能力的重要手段，為工程應用型技術人才培養(yǎng)奠定了基礎。

合作學習；科技競賽；大創(chuàng)項目；創(chuàng)新能力；人才培養(yǎng)

國內(nèi)外有眾多學者專家對合作學習進行了應用研究，如OzgenKorkmaz[1]發(fā)現(xiàn)在線合作學習具備可靠性與可行性，尤其是在遠程學歷教育上具備不可比擬的優(yōu)勢，NayerehBaghcheghi等[2]比較了合作學習與傳統(tǒng)學習對護理學學生掌握護理技巧以及與病人交流能力培養(yǎng)的差異，獲知合作學習教學效果明顯高于傳統(tǒng)學習，Cornelia Schoor等[3]探索了動機對合作學習場景及其學習和知識獲取的影響，發(fā)現(xiàn)學生的學習動機通過合作學習能明顯激發(fā)，且能提高學習效率。但目前還未有學者探索合作學習模式應用于大學生科技競賽和大學生創(chuàng)新訓練項目。

大學生科技競賽和大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（以下簡稱大創(chuàng)訓練）是促進大學生從事科技創(chuàng)新活動的重要途徑，也是國家重大教改項目、質(zhì)量工程的重要建設內(nèi)容[4]，但是如何鼓勵大學生積極、廣泛參與科技競賽和創(chuàng)新訓練計劃項目，目前應用技術創(chuàng)新型人才培養(yǎng)存在如下問題：（1）以教師為中心，把學生作為知識灌輸對象，教學注重專業(yè)知識的教授，不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維，學生在被動學習的環(huán)境下也很難保證教學質(zhì)量，（2）沒有非常合適的實踐對象和創(chuàng)新平臺，難以激發(fā)學生的學習熱情和提高廣大學生的動手能力和創(chuàng)新精神，造成了學生們動手能力差、缺乏專業(yè)知識體系結構、知識點凌亂等問題，（3）即便各高校重視科技競賽和大創(chuàng)項目對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但仍然存在受益面窄的問題。在此提出運用合作學習法探索大學生對職業(yè)競爭能力、責任意識、團隊合作、創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮的作用。

1.合作學習理論意義和實際意義

合作學習模式以目標設計為先導，以師生、生生合作為動力，以小組活動為形式，以團體成績?yōu)樵u價標準，以大面積提高學生的學業(yè)成績，形成學生良好的心理品質(zhì)和社會技能為根本目標，是當前教學理論和教學方法改革的一項重要內(nèi)容，此為合作學習的理論意義[5]。

合作學習實際意義是在應用技術人才培養(yǎng)方面，運用合作學習模式，探索學生對職業(yè)競爭能力、責任意識、團隊合作、創(chuàng)新實踐等方面發(fā)揮的作用。對教學者而言，合作學習中注重同儕互動、積極互賴，并通過個人績效提供學生自我成長、肯定等團體動力，可應用于各領域的教學需求，強調(diào)學生自主構建知識，引導學生進行有意義、有組織的學習；對學習者而言，合作學習過程強調(diào)培養(yǎng)與他人相互合作的能力與習慣，顯然有助于提高學習效率，并把“合作”作為學習過程中必要的技能。

2.合作學習應用于科技競賽

2.1 大學生科技競賽簡介

科技競賽是指在高等學校課堂教學之外開展的與課程有密切關系的各類科技競賽活動，是綜合運用一門或幾門課程的知識去設計解決實際問題或特定問題的大學生競賽活動[6]。對于機械專業(yè)，這類競賽主要包括全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技競賽、全國大學生機器人大賽等主要賽事。舉辦大學生科技創(chuàng)新設計競賽目的是為了引導學生盡早參與科學研究，使學生了解自己的興趣與能力所在，適應社會復合型、創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的培養(yǎng)的需求。

2.2 合作學習應用實例

福建省大學生機械創(chuàng)新競賽，是省內(nèi)最具影響力的大學生競賽項目之一，第九屆“龍凈杯”省大學生機械創(chuàng)新競賽主題為“同一個地球，同一片藍天”，競賽內(nèi)容為“環(huán)保設備（部件）的設計與制作”。本屆競賽題目來自福建龍凈環(huán)保股份有限公司的生產(chǎn)實際，要求所有的參賽作品選題須從龍凈公司生產(chǎn)面臨的實際問題中選擇，其余題目作品不能參賽，此外還規(guī)定，參賽作品不得抄襲他人創(chuàng)意、作品和專利技術。

武夷學院參賽隊緊扣教學實踐的環(huán)節(jié)，組建一只由不同學科背景、不同學歷、不同年齡的老師作為指導隊伍，為了比較研究合作學習法的學生在學科競賽、創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)中的學習成效，本次賽事分別運用傳統(tǒng)授課輔導法與合作學習法各創(chuàng)建三支參賽隊伍，分別設置三個對應賽題，合作組明細如下：（1）14機械3班穆天開、楊杰雄、廖仁鑫等同學設計的零泄露卸堿裝置，（2）13機械3班舒韋、張鵬、林俊輝等同學設計的尿素自動拆包出料裝置，（3）13機械1班葉顏妍、孫寶軍、宋正煥等同學設計的灰斗在線松灰裝置；傳統(tǒng)組明細如下：（1）12機械2班邱真力、連錦、李志亮等同學設計的零泄露卸堿裝置，（2）12機械3班謝永發(fā)、林永添、陳清玉等同學設計的尿素自動拆包出料裝置，（3）12機械2班羅淑鑫、顏偉晗、蘭道揚等同學設計的灰斗在線松灰裝置。

合作學習組同學在參賽作品設計過程中，注重對機械結構的觀察、討論、爭論，在互動過程中澄清認識機械設計機械原理結構知識的應用，教師主要起支持性作用，在隊伍中及時回饋學生任何相關疑點，并引導提供一些可能合理的方案或方向，引導化解有礙合作的負面消極反應。學生在分組學習中互相指導、互相幫助，以共同學習為基礎進行設計，經(jīng)討論形成共同的科技創(chuàng)新方案，完成團隊參賽課題。傳統(tǒng)授課輔導組同學在參賽作品設計過程中，教師主要負責對參賽所需的課題進行講解，對于需要的新知識進行授課輔導，然后再由團隊自行設計，依據(jù)教學內(nèi)容進行垂直思考法，解決參賽中所能遇到的困難與疑點。

經(jīng)過近兩個月的緊張設計與制作，在第九屆省大學生機械創(chuàng)新競賽中，傳統(tǒng)授課輔導組獲得三等獎三項，然而合作學習組獲得二等獎兩項，三等獎一項的好成績。例如，零泄露卸堿裝置設計要求解決龍凈公司液堿（NaOH水溶液）運輸及裝卸問題，龍凈公司生產(chǎn)的30%的商品液堿（NaOH水溶液）具有強腐蝕性，而運送的槽車基本是不帶動力，一般用離心泵卸車，當卸車完畢拆卸管道時管道內(nèi)的殘留液會流至地面，需及時沖洗但是容易帶來環(huán)境水污染；而且同時離心泵本身易發(fā)生泄漏，導致噴濺，影響裝卸員工的身體健康安全，如何實現(xiàn)零泄漏將其卸車至高6米的儲堿罐中是該公司迫在眉睫需要解決的困難。合作學習組14機械3班穆天開、楊杰雄、廖仁鑫等同學設計的零泄露卸堿裝置，巧妙的運用密封隔離技術，用一介質(zhì)容器將易發(fā)生噴濺的水泵與外界隔離，又利用重力勢能將拆卸時管道內(nèi)殘留堿液回流至介質(zhì)容器內(nèi)，完成安全零泄露卸堿，此外為了能實習自動化，還在介質(zhì)容器內(nèi)部裝有傳感裝置，根據(jù)內(nèi)部液面高度開啟或關閉水泵，操作方便不但提高了工作效率，而且減少了污染，從而獲得二等獎。傳統(tǒng)授課輔導組12機械2班邱真力、連錦、李志亮等同學設計的零泄露卸堿裝置，未考慮利用中間介質(zhì)進行液堿傳輸，主要考慮如何將液堿提高到6米而不泄露，設計的機構雖然能解決卸堿，但機構比較復雜且有可能發(fā)生殘留，因而獲得三等獎。

合作學習組團隊巧妙的將機械設計、機械制造、電子傳感器、大學物理等相關課程的知識點結合在一起分析討論，解決了工程實際問題，而且還通過動手實踐將設計模型轉化為實物模型，在零泄露卸堿裝置作品制作過程中，只在槽車與儲堿罐之間增加一個介質(zhì)容器，未增加其他動力部分，最后分析獲知該裝置不局限于卸堿，也可以用在其他液體的裝卸，團隊對相關專業(yè)知識的運用靈活自如，動手操作能力也得到了很大的提高，達到了工程應用技術人才培養(yǎng)的目的。

3.合作學習應用于大創(chuàng)訓練

3.1 大創(chuàng)訓練項目簡介

大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目簡稱大創(chuàng)訓練項目，無論是省級還是國家級大創(chuàng)項目都是為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，同時通過大創(chuàng)項目增強高等教育培養(yǎng)過程中實踐教學環(huán)節(jié)，改變大學生動手能力不強的現(xiàn)狀[7]。開展大創(chuàng)項目主要意義如下：

（1）促進高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展，進一步提升學生實踐素質(zhì)。

（2）實現(xiàn)工程應用型人才培養(yǎng)的需要。

（3）加強實踐能力鍛煉，熟悉工程環(huán)境。

（4）增強創(chuàng)新的精神。

（5）參與項目，培養(yǎng)綜合素質(zhì)。

3.2 合作學習應用實例

大創(chuàng)訓練項目注重的不是項目本身的成果，而是在項目實施的過程中對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，然而部分學校對大創(chuàng)訓練項目投入精力少，教師技術指導太泛，團隊成員主觀能動性差。在此提出構建一套基于合作學習法的大創(chuàng)訓練項目實踐教學模式，并以2011級機械2班何靚同學為組長，陳杰、吳雄飛、鄧小明、陳桂梅為組員申報的國家級大學生創(chuàng)新訓練項目（基于CAD/CAE技術注塑模殘余應力分析優(yōu)化及實驗研究）為例。該團隊成員中有機械設計制造及其自動化專業(yè)，也有高分子材料與工程專業(yè)，能夠很好地協(xié)調(diào)合作完成項目中對機械模具學科知識與高分子聚合物學科知識的要求，但前提條件是團隊成員必須進行合作學習，對項目運行當中關鍵知識進行互相學習互相探討。

現(xiàn)代塑膠加工行業(yè)依靠設計者的經(jīng)驗或試誤進行模具設計的模式逐漸被淘汰，隨著計算機技術的發(fā)展，應用CAD/CAE技術對注塑模進行優(yōu)化設計代表著先進的生產(chǎn)技術，該團隊為了增強自身專業(yè)能力，提升專業(yè)素質(zhì)，在指導教師的指導下對課題進行策劃申報，成功立項后進入執(zhí)行階段，但是對于注塑模具的優(yōu)化設計沒有進行一個系統(tǒng)的合作學習訓練是很難完成任務。

在此項目組以鼠標外殼塑膠產(chǎn)品例，進行注塑模殘余應力分析優(yōu)化及實驗研究。合作學習訓練過程中，教師擔當了教學活動的興趣激發(fā)者、討論的參與者、信息的反饋者等角色，學生則是組織者和執(zhí)行者，他們知道自己團隊要完成目標，需要整合一切相關資源，因此他們需要合作，需要一起學習，直到每個團隊成員都掌握了他們所需內(nèi)容。

針對本項目首先需要進行產(chǎn)品現(xiàn)狀分析，再通過市場驗證確定該產(chǎn)品的形狀規(guī)格，確定該產(chǎn)品聚合物成型特點；接著運用計算機輔助技術對產(chǎn)品進行建模、模流分析，獲取合理的成型方案及工藝參數(shù)；然后開始模具結構設計與模具制圖工作；最后依設計完成的模具相關工作圖進行零件加工或者委托外單位加工，并進行試生產(chǎn)，試模后針對生產(chǎn)成品及過程中模具所發(fā)現(xiàn)的問題進行修正。

因此，項目組中對塑件材料性能掌握比較透徹的高分子專業(yè)的同學必須將高聚物產(chǎn)品的物化性能相關知識點在團隊內(nèi)部進行交流學習；項目組中能熟練使用三維建模軟件了解工程分析技術的機械設計方向的同學就應該將MOLDFLOW、ABAQUS等CAD/CAE軟件進行同儕互動、運用練習，讓其他同學了解軟件使用的方便性與先進性；項目組中對塑料成型工藝及模具設計掌握較好的同學的就應該將相關模具設計經(jīng)驗與產(chǎn)品模具結構特征進行分享討論，讓團隊能迅速地建立起各異的角色而承擔起了共同任務，構建適宜的合作學習環(huán)境。

最后通過項目組共同學習、共同探索，以及教師的導控，該大創(chuàng)項目不僅提前順利結題，而且還入選武夷學院大創(chuàng)優(yōu)秀項目獎，此外還以學生為第一作者發(fā)表了2篇科技論文作為項目的研究成果，如：“何靚,林權,陳杰，吳雄飛，鄧小明，陳桂梅.基于CAD/CAE技術輔助塑膠產(chǎn)品模具優(yōu)化設計”，在宜春學院學報2014年第6期公開發(fā)表，“陳杰,林權,何靚,吳雄飛,鄧小明.注塑模冷卻系統(tǒng)的數(shù)值模擬分析與優(yōu)化”，在武夷學院學報2015年第3期公開發(fā)表，不僅如此，論文《基于CAD/CAE技術輔助塑膠產(chǎn)品模具優(yōu)化設計》參加2015“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技競賽（自然科學論文）獲得優(yōu)秀獎。

4.結語

本課題通過運用合作學習法于大學生科技競賽，獲知合作學習組團隊問題解決能力表現(xiàn)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)授課輔導方式，且團隊問題決解能力與競賽成績正相關。通過運用合作學習法于大學生創(chuàng)新訓練項目，擺脫了傳統(tǒng)被動的學習方法，轉變?yōu)橹鲃訕嫿▽W習知識的行為模式，使學生認識到自己才是學習的主人，并會根據(jù)項目任務要求同儕互動、積極互賴，培養(yǎng)了與他人相互合作的能力與習慣。總之，依托大學生科技競賽和大學生創(chuàng)新訓練項目，運用合作學習法能激發(fā)學生的學習熱情，提高廣大學生的動手能力和創(chuàng)新思維，為工程應用型技術人才培養(yǎng)奠定了基礎。

[1］OzgenKorkmaz.Avalidityand reliability study ofthe Online Cooperative Learning Attitude Scale（OCLAS）[J].Computers&Education,2012（59）：1162-1169.

[2］NayerehBaghchegi,Ha m id Reza Koohestani,Koresh Rezaeil.A comparison of thecooperative learning and traditional learning methods in theory classes onnursing students'communication skill with patients at clinical settings[J].Nurse Education Today,2011(31):877-882.

[3］CorneliaSchoor，MariaBannert.Motivation in a computer-supported collaborative learning scenario and itsimpact on learning activities and knowledge acquisition[J]. Learning and Instruction，2011（21）:560-573.

[4］楊威.依托科技競賽和創(chuàng)新性實驗計劃培養(yǎng)大學生科技創(chuàng)新能力的研究[J].思想政治教育研究,2010(2)：113-116.

[5］王坦.論合作學習的基本理念[J].教育研究，2002(2):68-72.

[6］李偉偉，高慶華.基于科技競賽的理工科大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].中國電力教育,2011(4):171-172.

[7］盧艷軍.普通高校大學生創(chuàng)新訓練計劃項目的組織與實施[J].實驗室科學, 2015(4):222-224.

Science and Technology Competition Based on Cooperative Learning Mode and Fostering Applicative Talents with Major Innovation Training

Lin quan Lin yan
（Wuyi university Fujian Wuyishan 354300）

The paper takes mechanical engineering of Wuyi University as an example,relies on science and technology competition for university students and innovation training project for university students,and applies cooperative learning to explore college students who play a role in the profession competitive ability,sense of responsibility,teamwork,and innovation ability.Through studying,it is found that the cooperative learning method is not only conducive to cultivate students'innovative thinking,and to stimulate the enthusiasm of students and improve their practical ability.It is also an important means to cultivate students'science and technology innovation ability and practice ability,and laid the foundation for training the engineering applied technological talents.

Cooperative learning；Science and technology competition；Major innovation project；Innovative ability；Personnel training

G307

A

2095-7327（2017）-04-0162-03

福建省中青年教師教育科研項目（社科類）（JAS160561），福建省本科高校教育教學改革研究項目（JAS151341）。

林權(1980—)，男，福建福州人，漢族，副教授，碩士，就職于武夷學院機電工程學院，研究方向為機械專業(yè)教學與科研。