楊曉敏 王志云 葉 云 趙宇宏

中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 山西太原 030051

學(xué)科競賽是培養(yǎng)大學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、溝通表達(dá)、工程管理能力等的有效手段和重要載體，可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能。學(xué)科競賽與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用、知識(shí)拓展以及知識(shí)創(chuàng)新的無縫銜接，形成“知識(shí)—能力—素養(yǎng)”三個(gè)層次的提升。本文以我校金屬材料工程專業(yè)為例，以全國高校大學(xué)生金相大賽、熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、失效分析大賽等為契機(jī)，結(jié)合實(shí)踐課程特點(diǎn)，積極挖掘?qū)W科競賽和實(shí)踐教學(xué)的關(guān)聯(lián)性，將培養(yǎng)作品、組建和訓(xùn)練競賽隊(duì)伍的任務(wù)融合到具體教學(xué)環(huán)節(jié)中，優(yōu)化和調(diào)整實(shí)踐內(nèi)容、探索多元化的實(shí)踐教學(xué)方法、改善實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)方式，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 學(xué)科競賽驅(qū)動(dòng)下專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問題

學(xué)科競賽是緊密圍繞專業(yè)教學(xué)基礎(chǔ)上開展的教學(xué)活動(dòng)，是傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的重要延伸。近年來，專業(yè)嘗試將學(xué)科競賽滲透到專業(yè)教學(xué)體系中，取得了卓有成效的成績，但仍存在以下問題。

1.1 學(xué)科競賽與實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)相脫節(jié)

針對(duì)“項(xiàng)目式”的學(xué)科競賽，學(xué)生在大賽中普遍暴露出方案設(shè)計(jì)生搬硬套、創(chuàng)新意識(shí)薄弱等問題，說明實(shí)踐課程教學(xué)對(duì)學(xué)生的知識(shí)完整性、系統(tǒng)性和創(chuàng)新能力培養(yǎng)支撐不足。同時(shí)，多數(shù)教師將學(xué)科競賽和實(shí)踐課程相割離，競賽時(shí)沒有認(rèn)真選題，倉促組織隊(duì)伍，沒有起到課程對(duì)競賽選拔人才、組織隊(duì)伍、選題可持續(xù)的促進(jìn)作用。

1.2 學(xué)科競賽受眾面窄，能力培養(yǎng)無法全員化

由于受到大賽賽制規(guī)定，參賽名額受限，因此只能做到“精英培養(yǎng)”，與工程教育認(rèn)證要求的覆蓋全部學(xué)生的內(nèi)容不相符。若將學(xué)科競賽與專業(yè)實(shí)踐課程有機(jī)融合，不僅可以擴(kuò)大參賽選拔面，提升競賽水平，而且也有利于提升學(xué)生整體實(shí)踐能力。

1.3 教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性，與行業(yè)發(fā)展前沿銜接不緊密

學(xué)科競賽的選題大多與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，或具有一定的學(xué)科前瞻性。在當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)改革形勢下，雖大力推進(jìn)了綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性項(xiàng)目，但更新速度慢，滯后于產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，也不能較好地體現(xiàn)前沿科學(xué)技術(shù)。

1.4 實(shí)踐教學(xué)手段單一，不能充分體現(xiàn)以學(xué)生為中心

學(xué)生在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式中自主操作空間小。專業(yè)立足于工程教育認(rèn)證大背景，基于OBE理念不斷探究“以學(xué)生為中心”的教學(xué)設(shè)計(jì)方法和策略，一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的不足。但實(shí)踐教學(xué)新模式還沒有完全確立，沒有形成濃厚的教改氛圍。

2 融合學(xué)科競賽的金屬材料工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)升級(jí)策略

2.1 構(gòu)建“一導(dǎo)向、四位一體、三層次”實(shí)踐教學(xué)格局

以學(xué)科競賽為驅(qū)動(dòng)，構(gòu)建了以“成果”為導(dǎo)向，“成分—結(jié)構(gòu)—制備—性能”四位一體的知識(shí)框架，“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)(基本技能訓(xùn)練)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(綜合能力培養(yǎng))、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)(創(chuàng)新能力提升)”三層次遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)新體系，培養(yǎng)學(xué)生按能力要求分層練習(xí)、逐級(jí)提高，加強(qiáng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

在明確專業(yè)實(shí)踐課程目標(biāo)的基礎(chǔ)上，按照學(xué)科競賽“理論基礎(chǔ)能力、專業(yè)技能、綜合能力”三層次遞進(jìn)式能力要求進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，將大賽案例、作品分享融入課堂。同時(shí)為增加學(xué)科競賽的參與度，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)，我校將所有學(xué)科競賽的培訓(xùn)、指導(dǎo)活動(dòng)納入雙創(chuàng)教育實(shí)踐類課程建設(shè)范圍，將培養(yǎng)作品、組建和訓(xùn)練競賽隊(duì)伍的任務(wù)融合到具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中。如金屬材料工程專業(yè)開設(shè)融合“材料熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”“全國大學(xué)生金相大賽”等學(xué)科競賽的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐課程，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)實(shí)踐教學(xué)與學(xué)科競賽指導(dǎo)的有效貫通。課程以學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為牽引，從知識(shí)層面、過程層面、能力層面、團(tuán)隊(duì)層面考慮，通過認(rèn)真梳理實(shí)踐活動(dòng)過程所需的知識(shí)點(diǎn)，開展典型案例、工程實(shí)例針對(duì)性分析與講解，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科競賽，設(shè)計(jì)系列實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生從材料體系、結(jié)構(gòu)調(diào)控和制備方面創(chuàng)新思路。圖1為融合學(xué)科競賽的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐課程。

圖1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐課程與學(xué)科競賽相融合

2.2 深化科教融合，組建“指導(dǎo)教師—研究生—本科生”三層次梯隊(duì)式學(xué)科競賽團(tuán)隊(duì)

依托學(xué)科平臺(tái)，以科研項(xiàng)目為牽引，孵化學(xué)科競賽題目，組建以“指導(dǎo)教師(各實(shí)踐環(huán)節(jié)教師、具有較強(qiáng)科研能力的教師、行業(yè)企業(yè)指導(dǎo)老師等)—研究生(相關(guān)科研項(xiàng)目的研究生)—本科生(包括參賽和未參賽過的跨學(xué)科、跨年級(jí)的學(xué)生)”組成的梯隊(duì)式學(xué)科競賽團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的創(chuàng)新性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

學(xué)科競賽團(tuán)隊(duì)中指導(dǎo)教師作為負(fù)責(zé)人，在學(xué)習(xí)過程中充當(dāng)引導(dǎo)者、督促者和管理者。主要負(fù)責(zé)學(xué)生專業(yè)知識(shí)傳授、課題方向和研究計(jì)劃制訂、規(guī)劃引導(dǎo)、跟蹤指導(dǎo)。并通過學(xué)生之間“幫、帶、協(xié)”機(jī)制，共同完成調(diào)研、設(shè)計(jì)、分析、實(shí)驗(yàn)等，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可持續(xù)的實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)過程。同時(shí)青年教師通過學(xué)科競賽的全程參與，積極開展課程建設(shè)，推進(jìn)教學(xué)改革和創(chuàng)新，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，努力朝著大賽的初衷“以賽促教”“教學(xué)相長”的方向邁進(jìn)。

2.3 構(gòu)建“線上+線下”“集中學(xué)習(xí)+小組合作+分散指導(dǎo)+過程監(jiān)督”多元實(shí)踐教學(xué)手段

積極推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。打破以教師面授為主的傳統(tǒng)線下實(shí)踐教學(xué)模式，結(jié)合“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”“藍(lán)墨云”等信息化教學(xué)手段，建設(shè)線上課程平臺(tái)，開辟學(xué)科競賽相應(yīng)專欄。將實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料、學(xué)科競賽章程、校賽、省賽、國賽選拔方法以及每屆大賽的優(yōu)秀作品及學(xué)生參賽心得等分享至課程網(wǎng)站。一方面，學(xué)生可以通過線上課程資料提前對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，充分了解學(xué)科競賽和專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的相關(guān)性，加深了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)。另一方面，可以加大學(xué)科競賽宣傳力度，擴(kuò)大學(xué)科競賽的影響力，激發(fā)全體學(xué)生積極投入，在學(xué)生群體中形成了良好氛圍。

針對(duì)部分實(shí)踐課程融合了學(xué)科競賽的“集中學(xué)習(xí)+小組合作+分散指導(dǎo)+過程監(jiān)督”的指導(dǎo)方法。首先，學(xué)生集中學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)過程所需的知識(shí)點(diǎn)以及典型案例。其次，學(xué)生自由分組進(jìn)行，每組設(shè)置組長1名，負(fù)責(zé)整體協(xié)調(diào)工作。每小組在教師的指導(dǎo)和監(jiān)督下，由學(xué)生自主進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、結(jié)果分析，并形成作品進(jìn)行答辯。整個(gè)實(shí)踐過程中，給予了學(xué)生大量自主實(shí)踐操作空間，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

2.4 構(gòu)建多元化考核評(píng)價(jià)機(jī)制

針對(duì)不同的實(shí)踐課程和實(shí)踐項(xiàng)目特點(diǎn)，在評(píng)價(jià)體系中引入與競賽類似的評(píng)分機(jī)制和考核方式。如金相試樣制備及金相顯微鏡的觀察實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程、樣品表面質(zhì)量和試樣的鏡下質(zhì)量等納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核體系，更加科學(xué)有效地評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)踐能力?！皠?chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐”課程采用考試(知識(shí)學(xué)習(xí))、報(bào)告(案例教學(xué))、作品答辯(實(shí)踐活動(dòng))考核評(píng)價(jià)方式。成績考核合格以上，將取得4個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分，成績優(yōu)秀者經(jīng)進(jìn)一步選拔培訓(xùn)后，將代表學(xué)校參加省賽、國賽。對(duì)于學(xué)生在參賽階段取得省級(jí)以上獲獎(jiǎng)，根據(jù)獲獎(jiǎng)情況，可另外再獎(jiǎng)勵(lì)2～4學(xué)分，可轉(zhuǎn)換同時(shí)選修課學(xué)分。

3 學(xué)科競賽與專業(yè)實(shí)踐課程融合教學(xué)實(shí)踐成效

本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)踐教學(xué)過程中，不斷探索學(xué)科競賽和專業(yè)實(shí)踐課程的融合，取得一定成效。近幾年，金屬材料工程專業(yè)參與各學(xué)科競賽的學(xué)生數(shù)量逐年提高，學(xué)科競賽獲獎(jiǎng)率穩(wěn)步提升，并且有多名教師獲得學(xué)科競賽“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”稱號(hào)。圖2為2018—2021年學(xué)生獲金相大賽、材料熱處理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、失效分析大賽獲省級(jí)、國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。

圖2 省級(jí)、國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)統(tǒng)計(jì)

結(jié)語

加強(qiáng)學(xué)科競賽與專業(yè)實(shí)踐課程深度融合，完善提升學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)模式建設(shè)，豐富了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，推動(dòng)了信息化教學(xué)手段的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，組建了優(yōu)秀的學(xué)科競賽團(tuán)隊(duì)，切實(shí)提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)提升。在今后的教學(xué)工作中還要進(jìn)一步結(jié)合專業(yè)的發(fā)展需要及教學(xué)實(shí)踐總結(jié)，對(duì)融合學(xué)科競賽的教學(xué)實(shí)踐方案不斷地進(jìn)行升級(jí)，力求與時(shí)俱進(jìn)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。