李雪麗，靳繼勇

（中原工學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，鄭州 450007）

0 引言

新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)變革[1]，我國(guó)正處于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的歷史時(shí)期，《中國(guó)制造2025》已成為新的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，科技發(fā)展對(duì)人才的要求也越來(lái)越高，我國(guó)高等工程教育雖取得巨大成就，但仍不能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)具有創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的科技人才的迫切需求[2]。培養(yǎng)和造就工程創(chuàng)新科技人才是實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的關(guān)鍵[3]，然而我國(guó)高等工程教育在工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)還比較匱乏[3-4]。因此，高校應(yīng)根據(jù)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求，圍繞如何培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需要的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)科技人才[5]，進(jìn)一步加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[6]，探索工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，助力《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略目標(biāo)的推進(jìn)。

學(xué)科競(jìng)賽是高?？蒲杏说闹匾M成部分，它是以大學(xué)生自主性、群體性科技活動(dòng)方式為主的教學(xué)活動(dòng)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律[7]，是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的有效載體。目前大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽已成為高校落實(shí)教育部質(zhì)量工程項(xiàng)目的有效措施[6]，如何依托學(xué)科競(jìng)賽，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，已成為高校在實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中急需解決的問(wèn)題。本文基于“西門(mén)子杯”中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽，在總結(jié)我校多年組織參賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)如何加強(qiáng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)，對(duì)工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)展開(kāi)探索和實(shí)踐。

1 “西門(mén)子杯”中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽簡(jiǎn)介

1.1 大賽介紹

“西門(mén)子杯”中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽（以下簡(jiǎn)稱大賽），原為全國(guó)大學(xué)生工業(yè)自動(dòng)化挑戰(zhàn)賽，是教育部與西門(mén)子（中國(guó)）有限公司簽訂戰(zhàn)略合作框架下共同舉辦的一項(xiàng)賽事，大賽受教育部國(guó)際合作與交流司指導(dǎo)，由中國(guó)仿真學(xué)會(huì)和西門(mén)子（中國(guó)）有限公司聯(lián)合主辦[4]。大賽是針對(duì)智能制造發(fā)展所需的技術(shù)及創(chuàng)新人才進(jìn)行培養(yǎng)及選拔的工程類競(jìng)賽，屬于國(guó)家級(jí)A類賽事，目前已成為國(guó)內(nèi)智能制造領(lǐng)域規(guī)模最大的學(xué)生競(jìng)賽之一[8]。

1.2 大賽理念與宗旨

培養(yǎng)優(yōu)秀人才是大賽所秉承的理念與宗旨，在《中國(guó)制造2025》時(shí)代背景下，為推進(jìn)教育部卓越工程師計(jì)劃等教育培養(yǎng)計(jì)劃，大賽立足智能制造技術(shù)，將培養(yǎng)、選拔社會(huì)急需的優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才作為重要任務(wù)。大賽旨在為每一名有志于工程領(lǐng)域的學(xué)生成長(zhǎng)為卓越工程人才提供實(shí)踐平臺(tái)[6,9-10]，為高校工程教育改革提供一種開(kāi)放式試驗(yàn)田[4]。大賽以“立足培養(yǎng)，重在參與，面向工程，追求卓越”為指導(dǎo)思想[9]，為參賽學(xué)生營(yíng)造一種競(jìng)爭(zhēng)的第二實(shí)踐課堂。

1.3 大賽賽項(xiàng)設(shè)置

大賽競(jìng)賽方向涉及智能制造領(lǐng)域中的科技創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計(jì)和智能應(yīng)用等[4,11-12]，大賽根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)制造業(yè)在智能化、信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化等方面面臨較多問(wèn)題的實(shí)際情況和企業(yè)急需在此方面具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題的技術(shù)及創(chuàng)新人才需求，大賽圍繞智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵、核心技術(shù)展開(kāi)，賽項(xiàng)設(shè)置科學(xué)多元，2022年第16屆大賽競(jìng)賽賽項(xiàng)分為“智能制造創(chuàng)新研發(fā)類”與“智能制造工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用類”兩大類別、8個(gè)賽項(xiàng)，詳情如表1所示。

表1 2022年智能制造挑戰(zhàn)賽本科組賽項(xiàng)設(shè)置及培養(yǎng)目標(biāo)

2 基于大賽完善實(shí)踐教學(xué)體系

學(xué)科競(jìng)賽是整合課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)改革起著促進(jìn)作用[13]。立足我校機(jī)械電子工程和機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案，根據(jù)“解決復(fù)雜工程問(wèn)題”能力培養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)要求及《可編程控制器應(yīng)用》《機(jī)電傳動(dòng)控制》《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等課程群的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，將大賽競(jìng)賽內(nèi)容與以上課程群的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行深度融合。課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)將大賽離散行業(yè)運(yùn)動(dòng)控制方向和離散行業(yè)自動(dòng)化方向的賽題進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)化為綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)原有實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行修改和完善，開(kāi)發(fā)符合專業(yè)培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等等，構(gòu)建符合認(rèn)知規(guī)律的課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)體系。

根據(jù)離散行業(yè)自動(dòng)化方向競(jìng)賽內(nèi)容開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐教學(xué)中主要用西門(mén)子S7-1200 PLC和上位機(jī)WinCC組態(tài)軟件的控制平臺(tái)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)PLC控制系統(tǒng)，尤其是邏輯控制系統(tǒng)；根據(jù)離散行業(yè)運(yùn)動(dòng)控制方向競(jìng)賽內(nèi)容開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在實(shí)踐教學(xué)中主要用西門(mén)子S7-1500控制器和S120伺服控制系統(tǒng)平臺(tái)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生掌握單閉環(huán)控制、雙閉環(huán)控制及三閉環(huán)控制調(diào)速，位置傳動(dòng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、控制系統(tǒng)分析與工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)[12]。

設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為選做實(shí)驗(yàn)，主要為感興趣學(xué)生設(shè)置，學(xué)生可利用課外時(shí)間來(lái)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師給予指導(dǎo)。通過(guò)將大賽與課程實(shí)踐教學(xué)相融合，一方面競(jìng)賽促進(jìn)了課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革和教學(xué)方法的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)“以賽促改，以賽促教”的目的，另一方面課程實(shí)踐教學(xué)改革所設(shè)置的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，為參賽學(xué)生打下基礎(chǔ)。

3 基于大賽的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)措施

我校非常重視像智能制造挑戰(zhàn)賽這種被納入高校學(xué)科競(jìng)賽排行榜且有利于培養(yǎng)工程創(chuàng)新人才的國(guó)家級(jí)競(jìng)賽，學(xué)校構(gòu)建了校級(jí)、院級(jí)、競(jìng)賽項(xiàng)目負(fù)責(zé)人完善的三級(jí)學(xué)科競(jìng)賽管理體系，出臺(tái)了學(xué)科競(jìng)賽相關(guān)激勵(lì)文件，保障了我校學(xué)科競(jìng)賽的順利開(kāi)展。為提高智能制造挑戰(zhàn)賽參賽成績(jī)和人才培養(yǎng)質(zhì)量，確保大賽持續(xù)開(kāi)展，本文在總結(jié)多年組織參賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于大賽的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)措施進(jìn)行了探討。

3.1 修訂培養(yǎng)方案，通過(guò)競(jìng)賽將學(xué)生的培養(yǎng)貫穿大學(xué)始終

在新工科背景下，結(jié)合社會(huì)對(duì)人才的需求和我校辦學(xué)特色，我院在人才培養(yǎng)上不斷進(jìn)行改革創(chuàng)新，在最新修訂的人才培養(yǎng)方案中，將學(xué)科競(jìng)賽作為必修內(nèi)容納入人才培養(yǎng)方案中，學(xué)生在畢業(yè)前必須完成1學(xué)分的學(xué)科競(jìng)賽分，否則不能畢業(yè)。學(xué)科競(jìng)賽分主要是用來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽，培養(yǎng)其實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

為更好地將智能制造挑戰(zhàn)賽在人才培養(yǎng)上與修訂后的培養(yǎng)方案銜接得更好，在大賽參賽學(xué)員的培養(yǎng)上，我們采取以下培養(yǎng)措施：大一學(xué)生重點(diǎn)任務(wù)是通過(guò)講座、實(shí)驗(yàn)室參觀等方式學(xué)習(xí)大賽相關(guān)知識(shí)要求、競(jìng)賽環(huán)節(jié)等相關(guān)內(nèi)容；大二學(xué)生重點(diǎn)任務(wù)是通過(guò)課堂、實(shí)驗(yàn)室等方式學(xué)習(xí)大賽相關(guān)的通用知識(shí)和技能，大賽對(duì)于大一、大二階段的人才培養(yǎng)目標(biāo)主要是積累創(chuàng)新性知識(shí)；大三學(xué)生作為競(jìng)賽的主力，重點(diǎn)任務(wù)是賽，這一階段主要通過(guò)競(jìng)賽培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高其實(shí)踐創(chuàng)新能力；參賽后的大四學(xué)生重點(diǎn)任務(wù)是研，這一階段鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐等方式對(duì)競(jìng)賽成果展開(kāi)深入應(yīng)用研究，進(jìn)一步提升學(xué)生的研發(fā)能力[2]。這種大一到大四“學(xué)、賽、研”的培養(yǎng)措施，使大賽對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)突破競(jìng)賽期限的限制而貫穿于大學(xué)4年。

3.2 搭建實(shí)踐平臺(tái)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場(chǎng)地是學(xué)生開(kāi)展學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)的物質(zhì)載體和保障[2，4]。沒(méi)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，師生參賽積極性不高，效果不好，高校一定要加大經(jīng)費(fèi)投入，綜合考慮實(shí)踐教學(xué)和競(jìng)賽，購(gòu)買(mǎi)西門(mén)子用于離散行業(yè)自動(dòng)化方向、離散行業(yè)運(yùn)動(dòng)控制方向等智能制造工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用類賽項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，建設(shè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。有了實(shí)踐平臺(tái)，不僅可滿足全體學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)需求，也為參賽學(xué)生提供硬件條件，在不影響實(shí)踐教學(xué)的前提下，可將部分實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，并以參賽為導(dǎo)向，鼓勵(lì)學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間多加訓(xùn)練和調(diào)試，充分培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，切實(shí)做到為工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供充分條件和充分利用已有資源。

3.3 擴(kuò)大招生宣傳，加強(qiáng)培訓(xùn)指導(dǎo)

學(xué)生是大賽的主體，通過(guò)擴(kuò)大招生宣傳激發(fā)學(xué)生參賽熱情，通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生培訓(xùn)指導(dǎo)提高參賽成績(jī)。例如，通過(guò)校園海報(bào)、學(xué)院宣傳欄等各種形式宣傳大賽；通過(guò)招生宣傳動(dòng)員大會(huì)，邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的大賽指導(dǎo)老師介紹大賽的具體情況和學(xué)校及學(xué)院關(guān)于學(xué)科競(jìng)賽的相關(guān)政策，邀請(qǐng)往屆獲獎(jiǎng)學(xué)生分享參賽心得及如何備賽等，激發(fā)更多學(xué)生參賽。我們采取校內(nèi)選拔、全國(guó)初賽備賽和全國(guó)決賽備賽這種分階段、針對(duì)性的培訓(xùn)指導(dǎo)。上一年10月至下一年3月是校內(nèi)選拔階段，主要圍繞往屆賽題，定期邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師和獲獎(jiǎng)學(xué)生引導(dǎo)學(xué)生熟悉競(jìng)賽設(shè)備、競(jìng)賽流程和往屆賽題，提供學(xué)習(xí)資源，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)，通過(guò)答辯方式進(jìn)行選拔。下一年3—7月為全國(guó)初賽備賽階段，以參賽學(xué)生為主，合理組建隊(duì)伍，每隊(duì)3人，可安排1位低年級(jí)學(xué)生，指導(dǎo)教師每周給每隊(duì)布置任務(wù)，下周進(jìn)行檢查、討論及實(shí)踐演示。全國(guó)決賽備賽階段一般為全國(guó)初賽結(jié)束后的1個(gè)月，賽題一般在全國(guó)初賽的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加難度，此階段指導(dǎo)老師每周組織學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)和答疑，加強(qiáng)競(jìng)賽技巧等方面培訓(xùn)。

3.4 賽后及時(shí)總結(jié)

大賽結(jié)束后，要收集當(dāng)年競(jìng)賽相關(guān)賽題、技術(shù)文檔等，及時(shí)總結(jié)、建立和完善競(jìng)賽資源庫(kù)，為以后競(jìng)賽培訓(xùn)提供支持。通過(guò)學(xué)生總結(jié)幫助參賽學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己存在的問(wèn)題，以便查漏補(bǔ)缺加強(qiáng)訓(xùn)練，達(dá)到“以賽促學(xué)、以賽促改”的目的；通過(guò)競(jìng)賽負(fù)責(zé)人總結(jié)組織參賽和管理中存在的問(wèn)題，以便吸取教訓(xùn)，積累經(jīng)驗(yàn)。

4 基于大賽的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)成效

近年來(lái)，我校參加智能制造挑戰(zhàn)賽的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，競(jìng)賽成績(jī)也越來(lái)越好，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018—2021年我校獲初賽一等獎(jiǎng)4項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)、3等獎(jiǎng)3項(xiàng)，2022年獲全國(guó)決賽二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、初賽一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、初賽二等獎(jiǎng)6項(xiàng)。

通過(guò)參加智能制造挑戰(zhàn)賽，學(xué)生不僅可以綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，并對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行延伸，還可以學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、處理問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維方法，在創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力方面得到了培養(yǎng)；通過(guò)備賽訓(xùn)練、初賽和決賽真實(shí)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，參賽學(xué)生通過(guò)模擬扮演工程師的角色進(jìn)行方案論證、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)，切實(shí)培養(yǎng)和提高了學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和基本科研能力。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將大賽競(jìng)賽內(nèi)容與實(shí)踐教學(xué)深度融合，促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革也為參賽學(xué)員打下了基礎(chǔ)。大賽為參賽學(xué)生提供了實(shí)踐平臺(tái)，通過(guò)有效的人才培養(yǎng)措施，使參賽學(xué)生的潛質(zhì)得到充分發(fā)揮，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐，培養(yǎng)和提高了學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力；同時(shí)，好的參賽成績(jī)也增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，為其以后的就業(yè)打下良好基礎(chǔ)。在今后的工作中，我們將充分利用已有資源，鼓勵(lì)更多師生參與競(jìng)賽，深入探索工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，進(jìn)一步提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，助力我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。