尹存宏，張大斌，郭蕊

（貴州大學 機械工程學院，貴州貴陽 550025）

根據(jù)新工科、課程思政、“四新四化”及新時代機械工程教學體系和課程體系建設的要求[1-3]，結合新時代社會經(jīng)濟的發(fā)展，機械工程問題的綜合性、復雜性越來越高，且機械工程專業(yè)與實踐應用高度關聯(lián)，機械工程實踐教學傳統(tǒng)理念亟須突破[4]。通過學科競賽引領創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展是實踐教學培養(yǎng)機械工程高質(zhì)量人才的重要渠道[5]。

各高校針對學科競賽在人才培養(yǎng)中的作用和機理、學科競賽組織管理體系等展開了研究[6-9]。近年來，各高校積極參與、組織承辦各類大學生學科競賽，秉承“以賽促學、以賽促研、以賽促教、以賽促建”的理念，形成長效競賽育人機制，激發(fā)了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的熱情，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和科學家精神，有力推進了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的高質(zhì)量發(fā)展[10-12]。學科競賽導向下的教學已在諸如計算機、工程管理、農(nóng)業(yè)機械專業(yè)等的實踐中取得良好效果[13-16]。實踐證明：學科競賽能夠提高學生的科研實踐能力，促進教師在指導學生過程中不斷改進教學方法[17-18]。但學科競賽在機械工程實踐教學環(huán)節(jié)的應用還存在一些問題，本文針對存在的問題進行梳理分析，并探索解決路徑。

1 學科競賽導向下機械工程實踐教學實施現(xiàn)狀

1.1 學科競賽隊伍建設斷層

對于學科競賽，大一、大二學生參與度不高，大三、大四才開始打基礎，導致教學成效低、學生成就感不足；學生對競賽知識體系掌握不全，一個班級只有少數(shù)拔尖人才參與競賽；教師往往并不是競賽指導教師，難以在課堂上激發(fā)學生參與學科競賽的興趣，使得學生對學科競賽的參與度不高，隊伍容易出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。此外，思政元素在學科競賽驅(qū)動下的教學中融入不充分，尋找思政教育與學科競賽驅(qū)動的教學結合點迫在眉睫。

1.2 學科競賽和實踐教學銜接度不高

學科競賽的實踐指導和課堂的實踐教學是分離的，現(xiàn)有的諸如機械原理課程設計、機械設計課程設計等傳統(tǒng)的實踐教學知識體系未能緊隨學科發(fā)展前沿，滯后于形式多樣、新穎性和創(chuàng)造性強的各類學科競賽。學生難以將課堂所學的知識應用到競賽復雜問題的解決中，學科競賽和實踐教學的銜接度不高。

1.3 賽教融合性不足

賽教資源相融合、賽教過程相融合、賽教評價相融合、賽教能力相融合的“以賽促教、以賽促學、賽教融合”模式，在機械工程實踐教學環(huán)節(jié)中的運用缺乏系統(tǒng)性，教師和學生的協(xié)同融合性不足。

2 以“德—知—賽”為導向改革機械工程實踐教學

2.1 以學生為中心的分層次、全覆蓋競賽課堂建設

教師在教學過程中始終以學生需求、學生學習過程、學生學習效果為中心，構建以學生團隊為中心、以課程為載體、以教師為引導的教學理念。為保障負責實踐理論教學和學科競賽指導培訓的為同一批教師，學校應創(chuàng)建“雙師型”教師隊伍。通過小組賽、課堂賽、課外賽、校賽、省賽、國賽，教師將競賽項目從簡單結構設計到復雜功能實現(xiàn)，分層次分解任務后交由知識掌握程度不同的學生團隊，實現(xiàn)全員參與。

2.2 “德—知—賽”引領的實踐教學體系構建

一是“德”，教師堅持德育為先、融入科技思政，倡導團隊協(xié)作精神和傳幫帶精神，在學科競賽培育環(huán)節(jié)中加入思政元素，讓實踐教學具有德育功效；二是“知”，教師以知識傳授和“雙創(chuàng)”意識培養(yǎng)為牽引，以學科競賽項目和資源為驅(qū)動，開展“課堂+競賽”的研究型教學模式，將學科競賽項目案例和作品分層次融入理論教學并建立知識案例庫，打造出學科競賽驅(qū)動的教學資源共享包；三是“賽”，教師構建“以賽促學、以賽促研、以賽促教和以賽促建”的教學新模式。

2.3 實踐教學評價體系與賽教融合育人新模式探索

教師開發(fā)能夠有效支撐學生參與競賽項目的多元化評價體系，在實踐教學環(huán)節(jié)中融入競賽資源、過程和考核方式，形成全新的學習流程，支撐學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教師強化“實踐育人”，依靠學科競賽激發(fā)學生學習動力，從思想引領、動力提升、課堂教學、實踐教學和賽教融合等方面促進學生全方位發(fā)展。

3 “德—知—賽”引領的機械工程實踐教學環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)的應用實踐

中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽是面向全國普通高校大學生開展的重要科技活動。教師以智能機器人大賽為引導，通過輪式自主格斗機器人的設計和制造過程，推進“德—知—賽”創(chuàng)新機械工程實踐教學環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)的實施。

3.1 “兩隊一心”強課堂，科技思政促發(fā)展

“兩隊”是指教師團隊和學生團隊，“一心”是以學生為中心。學校應組建一支具有多學科知識儲備和創(chuàng)新能力的“雙師型”教師隊伍，組建開發(fā)輪式自主格斗機器人的學生研究團隊。課堂上，教師將與輪式自主格斗機器人有關的教學內(nèi)容從簡單結構設計到復雜功能實現(xiàn)分層次分解任務后，交由知識掌握程度不同的學生團隊，充分發(fā)揮學生自主性，引導學生組建研究小組，讓個人、小組和班級之間形成競賽氛圍，實現(xiàn)全員參與競賽。課堂外，教師建設傳幫帶式學生競賽隊伍，融入科技思政，讓學生在潛移默化中堅定理想信念，激發(fā)學習興趣。依托馭想俱樂部和技術眾籌基地兩個創(chuàng)新實訓平臺，逐步形成傳幫帶式學生梯隊。第一梯隊主要由有參賽經(jīng)驗的大三、大四學生組成，第二梯隊從機械設計、機械原理和機械制圖專業(yè)基礎知識扎實的大二學生中選拔，第三梯隊選擇自學習能力強的大一學生。學生在團隊中倡導協(xié)作精神、工匠精神和傳幫帶的奉獻精神，發(fā)揮梯度組合優(yōu)勢，實現(xiàn)競賽隊伍的可持續(xù)發(fā)展，如圖1 所示：

圖1 競賽隊伍可持續(xù)發(fā)展模式

3.2 競賽導向創(chuàng)特色，分層融合提質(zhì)量

開展“課堂+競賽”的研究型教學模式，教師在實踐環(huán)節(jié)授課，利用競賽任務具有挑戰(zhàn)性和對抗性的特點激發(fā)學生的學習興趣，將智能機器人競賽從賽事時間節(jié)點、競賽組織形式、競賽內(nèi)容、競賽獎勵等方面進行介紹，讓學生了解智能機器人創(chuàng)意大賽，積極引導學生參加比賽。在理論教學課堂，教師融入輪式自主格斗機器人設計和制造過程，剖析作品，分層次構建教學案例數(shù)據(jù)庫，如圖2 所示。教師將結構設計部分融入機械原理和機械設計課程設計，將傳動和控制部分融入電工實習和液壓傳動課程設計，將加工部分融入金工實習和生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)，以此為資源包進行分層次、有針對性的案例化教學。通過“課堂+競賽”的研究型教學模式，教師將競賽分層次完成，使學生不僅掌握了每一門課程的知識，還能通過實踐提高應用能力。

圖2 以輪式自主格斗機器人為例構建教學案例數(shù)據(jù)庫

3.3 “三融多元”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和評價體系

在培養(yǎng)方案中，設計一種學科競賽全覆蓋的“1+1”模式，即指導教師根據(jù)競賽內(nèi)容開設1 學分針對性實踐課程，學生在校期間獲得校級以上競賽獎項可獲得1 學分。在“1+1”學分導向的培養(yǎng)過程中，以教學內(nèi)容+競賽內(nèi)容完成賽教融合，以學生創(chuàng)新能力+教師教學能力完成能力融合，以競賽項目經(jīng)典優(yōu)秀作品+馭想俱樂部等創(chuàng)新實踐基地完成資源融合，即“三融合”培養(yǎng)模式，如圖3 所示：

圖3 “三融合”培養(yǎng)新模式

教師開發(fā)能夠有效支撐學生參與競賽項目的多元化評價體系，包括項目方案設計環(huán)節(jié)的考核、項目執(zhí)行以及報告撰寫和答辯。針對不同層次學生的學習情況、參賽過程和結果，教師分別劃定考核標準：學科基礎題目占40%，學生設計作品占30%，學生報告答辯環(huán)節(jié)占20%，指導教師根據(jù)創(chuàng)新過程進行評分，占10%。通過機械結構設計、制圖、加工等基礎學習，到完成復雜的參賽作品，教師對學生學習過程中的學習態(tài)度、邏輯思考、解決問題、歸納總結、語言表述以及團隊協(xié)作等能力進行綜合考核，全過程評價學生綜合能力。

4 結語

“德—知—賽”引領的機械工程學科“三融合”實踐能力培養(yǎng)模式，先從課堂建設、團隊組建、分層次競賽著手，激發(fā)學生興趣、提高學生參與度、擴大學生參與面；再以輪式自主格斗機器人設計制造過程為載體，優(yōu)化課程層次體系、改進教學方法、建立科學的實踐教學體系，實現(xiàn)競賽知識的分層融合，提供教學資源包；最后以競賽過程和創(chuàng)新作品為依托，以“三融多元”為思路，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和評價體系。在以“德”為本、“知”為源、“賽”為魂的機械工程實踐教學環(huán)節(jié)人才培養(yǎng)新模式引領下，貴州大學機械工程學院學生榮獲第五屆中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽全國二等獎，實現(xiàn)了學生創(chuàng)造性能力、系統(tǒng)思維能力、協(xié)作能力等綜合能力的培養(yǎng)，達到機械工程專業(yè)人才培養(yǎng)的預期目標。