湯迎紅，張繼紅，劉國亮，蔡 頌，米承繼

（1.湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院，湖南 株洲 412008；2.湖南工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

1 研究背景

當前，第四次工業(yè)革命加速展開，綜合國力競爭愈加激烈，中國實施了“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)＋”“一帶一路”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，迫切需要既有扎實的專業(yè)素養(yǎng)又有全面綜合素質(zhì)的不同層次不同類型的工程科技人才[1]。地方應(yīng)用型本科高校，辦學(xué)目的不是培養(yǎng)科研人才，而是培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、實踐應(yīng)用能力強、創(chuàng)新意識好、團隊協(xié)作能力強、綜合素質(zhì)高，以及適應(yīng)本地區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的下得去、留得住的應(yīng)用型人才[2]。因此，以學(xué)科競賽為契機，構(gòu)建有效的工程實踐能力培養(yǎng)模式，培養(yǎng)時代需要的高素質(zhì)人才，已成為地方應(yīng)用型高校教學(xué)研究的一個重點和熱點問題，也成為應(yīng)用型高校培養(yǎng)大學(xué)生的工程能力和工程素質(zhì)的有效手段和機制。

近年來，機械類學(xué)科競賽快速發(fā)展，競賽項目的設(shè)計水平越來越高，競賽涉及的知識面越來越寬，學(xué)科之間的交叉融合越來越廣。以第七屆全國大學(xué)生工程應(yīng)用能力競賽為例，賽事從單項“機械”專業(yè)知識競賽逐步全面升級到4大賽道13個賽項：工程基礎(chǔ)賽道包括勢能驅(qū)動車、熱能驅(qū)動車和工程文化3個賽項，“智能+”賽道包括智能物流搬運、水下管道智能巡檢、生活垃圾智能分類和智能配送無人機4個賽項，虛擬仿真賽道包括飛行器設(shè)計仿真、智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計、工程場景數(shù)字化和企業(yè)運營仿真4個賽項，工程創(chuàng)客賽道包括關(guān)鍵核心技術(shù)挑戰(zhàn)和未來技術(shù)探索2個賽項[3]。

2 以學(xué)科競賽為載體的應(yīng)用型人才培養(yǎng)機制研究和實踐

機械專業(yè)作為高等院校為工業(yè)界培養(yǎng)高素質(zhì)工程人才的本科專業(yè)，是中國最早通過工程教育認證標準的專業(yè)之一，在新工科建設(shè)精神和工程教育專業(yè)認證的雙重驅(qū)動下，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求辦專業(yè)，為新經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)人，為行業(yè)需求培養(yǎng)人，開展前沿課程建設(shè)、課程融合銜接、課程體系更新、項目驅(qū)動的校企合作辦學(xué)等教學(xué)思考是每一位機械人義不容辭的職責。

目前湖南工業(yè)大學(xué)組織參加的機械類學(xué)科競賽主要包括先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯、工程應(yīng)用能力競賽、互聯(lián)網(wǎng)+、三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽等諸多項目，取得了不錯的成績，展現(xiàn)了以學(xué)科競賽為載體的應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良好機制，主要做法包括以下幾方面。

2.1 根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展調(diào)整課程體系，更新人才培養(yǎng)知識體系

按照新工科建設(shè)和工程教育專業(yè)認證對于課程體系設(shè)置要求和指導(dǎo)意見，按照新工科建設(shè)和工程教育專業(yè)認證對于課程體系設(shè)置要求和指導(dǎo)意見，根據(jù)培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和專業(yè)特色，邀請企業(yè)或行業(yè)專家一起對目前課程體系中的課程進行梳理、調(diào)整和優(yōu)化，將產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對人才培養(yǎng)的最新要求融入課程體系，調(diào)整課程類別，調(diào)整課時結(jié)構(gòu)。新制定的培養(yǎng)方案中的課程體系加強了與新技術(shù)的必要融合，專業(yè)方向結(jié)合學(xué)校包裝特色，突出智能包裝裝備設(shè)計及應(yīng)用，新開設(shè)了“程序設(shè)計基礎(chǔ)（Python）”“機械三維建模技術(shù)”“包裝自動控制技術(shù)”“智能制造技術(shù)基礎(chǔ)”“工業(yè)機器人產(chǎn)品包裝應(yīng)用”“工業(yè)以太網(wǎng)與控制器組網(wǎng)技術(shù)”“3D打印技術(shù)”“生產(chǎn)與運作管理”等前沿類、交叉管理類課程，從而更新人才培養(yǎng)知識體系，逐步實現(xiàn)產(chǎn)品智能化設(shè)計與制造轉(zhuǎn)型，培育新型工科技術(shù)人才。

2.2 基于學(xué)科競賽貫徹立德樹人的根本任務(wù)

學(xué)科競賽是師生互動最好的平臺，特別有利于學(xué)生運用知識、能力培養(yǎng)和素質(zhì)塑造。學(xué)科競賽的開展，讓教師和學(xué)生有了交流的共同語言，師生更容易拉近關(guān)系，形成亦師亦友的平等關(guān)系，通過指導(dǎo)教師的人品、才能、素質(zhì)、性格、態(tài)度各方面來影響和培育學(xué)生，潛移默化中幫助學(xué)生形成獨立思考、獨立選擇、獨立解決問題的認識及行為能力。學(xué)院競賽指導(dǎo)小組組織指導(dǎo)教師認真學(xué)習(xí)和分析每類學(xué)科競賽活動的主題與任務(wù)，研討學(xué)科競賽在學(xué)生自我創(chuàng)新精神拓展和工程素質(zhì)培養(yǎng)中承擔的功能和所起的作用，突出了學(xué)科競賽的素質(zhì)培養(yǎng)目標功能，要求指導(dǎo)教師積極開發(fā)學(xué)科競賽中所蘊含的思政元素，設(shè)計基于思政教育為主線的競賽教學(xué)組織，將知識運用、能力培養(yǎng)、素質(zhì)內(nèi)容和素質(zhì)目的清晰呈現(xiàn)在學(xué)科競賽指導(dǎo)之中，時刻不忘為黨育人、為國育才的人名教師使命。

2.3 基于“CDIO”教學(xué)理念，學(xué)科競賽指導(dǎo)課程教學(xué)改革

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），是國際工程教育的改革成果，是“做中學(xué)”與“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程[4]?；凇癈DIO”教學(xué)理念，積極探索學(xué)科競賽為載體的課程教學(xué)改革，將學(xué)科競賽融入到湖南工業(yè)大學(xué)常態(tài)化的教學(xué)活動，從原本的“先學(xué)后做”過渡到“邊做邊學(xué)”，學(xué)習(xí)的動力和目的更加明確。根據(jù)學(xué)科競賽的具體要求，對“機械制圖”“機械原理”“機械設(shè)計”等主干課程實施相應(yīng)的教學(xué)改革，主要包括以下幾方面的工作：①在教學(xué)內(nèi)容上，彈性地引入與先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、工程應(yīng)用能力競賽等相關(guān)內(nèi)容。②改變單向灌輸式教學(xué)，實施以競賽問題為項目驅(qū)動的啟發(fā)式、討論式和發(fā)現(xiàn)式靈活的教學(xué)方式。③探討實驗教學(xué)、課程設(shè)計和理論教學(xué)相互融合交叉的教學(xué)模式，在課程設(shè)計和實驗教學(xué)中布置競賽項目為主題的開放性題目，例如在工程制圖測繪的訓(xùn)練和考核中，緊扣先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽主題對于尺規(guī)繪圖、三維建模、構(gòu)思設(shè)計的基本要求；在“機械原理”的課程設(shè)計中，以機械創(chuàng)新設(shè)計大賽主題布置開放性的機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計題目，致力于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力；在“機械設(shè)計”課程中，改變傳統(tǒng)的二級齒輪箱的設(shè)計，而以“機械原理”課程設(shè)計為基礎(chǔ)，完成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算，增加了任務(wù)的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。通過教學(xué)競賽和理論教學(xué)、實踐教學(xué)的融合，促進產(chǎn)業(yè)和行業(yè)新知識的融合，促進理論知識的掌握和運用，實現(xiàn)產(chǎn)品“構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運行”的全周期的訓(xùn)練過程，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和運用新技術(shù)的能力[5]。

2.4 以學(xué)科競賽為依托，校企聯(lián)合協(xié)同育人

機械專業(yè)學(xué)科競賽近年來表現(xiàn)出了高度的專業(yè)化、綜合化、系統(tǒng)化、實用化特點，高水平學(xué)科競賽項目往往需要學(xué)生掌握全面的專業(yè)知識，甚至學(xué)科交叉的知識，競賽項目的選取和設(shè)計也和企業(yè)、行業(yè)的實際需求開始高度契合，和學(xué)科前沿的聯(lián)系更加緊密[6]。學(xué)院以學(xué)科競賽為契機，主動應(yīng)對新技術(shù)與機械工程技術(shù)的相互交叉、滲透、融合，先后和北京華清遠見科技發(fā)展有限公司、北京昊科世紀信息技術(shù)有限公司、武漢仰實科技有限公司、貝加萊工業(yè)自動化等企業(yè)展開協(xié)同育人合作。學(xué)院與企業(yè)共同研究課程體系構(gòu)建和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計，并借助企業(yè)在智能控制方面的優(yōu)質(zhì)資源，校企合作申報教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目，校企共建智能裝備控制技術(shù)類實驗平臺。

通過平臺，豐富了實驗室單片機、嵌入式、智能控制、機器人實訓(xùn)等方面的實驗設(shè)備，為學(xué)生實踐學(xué)習(xí)、項目開發(fā)、競賽指導(dǎo)提供硬件支撐。通過平臺，既提升教師的教學(xué)水平，又引入智能控制工程實踐類師資，打造雙師型教學(xué)隊伍，為人才培養(yǎng)構(gòu)建核心的智慧平臺。目前學(xué)院有5名教師參加了武漢仰實科技有限公司、北京華清遠見科技發(fā)展有限公司等企業(yè)組織的智能裝備、機器人技術(shù)等前沿技術(shù)的多次學(xué)習(xí)培訓(xùn)。與此同時，企業(yè)工程師到校給學(xué)生進行機械創(chuàng)新設(shè)計大賽、大學(xué)生機器人大賽等學(xué)科競賽的智能裝備控制技術(shù)指導(dǎo)以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目申報指導(dǎo)。通過平臺，更新課程內(nèi)容和改革教學(xué)方式，提煉與行業(yè)最新技術(shù)緊密結(jié)合的工程實踐項目，建設(shè)企業(yè)主導(dǎo)的任務(wù)型項目、具體崗位的操作型項目、目標導(dǎo)向的企業(yè)化運作項目、校企合作的科技創(chuàng)新和科研訓(xùn)練項目。目前學(xué)院與北京華清遠見科技發(fā)展有限公司聯(lián)合共建實驗室，開設(shè)以智能小車、智能機械臂、四旋翼飛行器等為對象的智能裝備控制技術(shù)實訓(xùn)項目，以項目驅(qū)動教學(xué)，推動本科教學(xué)從“教得好”向“學(xué)得好”轉(zhuǎn)變。通過平臺，契合新工科建設(shè)的國家戰(zhàn)略規(guī)劃，主動應(yīng)對新技術(shù)與機械工程技術(shù)的相互交叉、滲透、融合，主動服務(wù)行業(yè)企業(yè)需要和要求，為新經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)人，為行業(yè)需求培養(yǎng)人，推進開放式辦學(xué)，推動跨學(xué)科培養(yǎng)，推進信息技術(shù)與工程教育的融合。

2.5 建立一套良好的學(xué)科競賽管理制度

學(xué)院為學(xué)科競賽制定完善的學(xué)科管理制度和提供充足的經(jīng)費支持。經(jīng)費支持方面的制度包括：①學(xué)科競賽以項目申報的形式立項，有指導(dǎo)團隊、有參賽學(xué)生均可立項，參賽項目的使用經(jīng)費沒有封頂，只要是合理的都會被批準；②學(xué)校給學(xué)科競賽安排了工作室和制作室，并購置了計算機云平臺、3D打印等裝備；③學(xué)院按照實際輔導(dǎo)競賽時間給教師課時補貼，給參賽學(xué)生適當?shù)纳钛a貼，并加大了對獲獎的學(xué)生及指導(dǎo)教師的獲獎面和獎勵力度；④鼓勵學(xué)生發(fā)表論文、申報專利，并報銷相關(guān)費用。

學(xué)科管理方面制度包括：①學(xué)院成立了教學(xué)副院長牽頭的學(xué)科競賽領(lǐng)導(dǎo)小組，確保各類學(xué)科競賽有序進行；②在進修、聘級和評優(yōu)等方面給予政策傾斜以此吸引教師投入競賽工作，多渠道派遣教師參加培訓(xùn)或外出參加經(jīng)驗交流；③對于積極參與競賽活動并取得不錯成績的學(xué)生抵充相應(yīng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分，可以用競賽獲獎作品代替畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計環(huán)節(jié)。此外，學(xué)院還特別重視學(xué)科競賽文化的營造，設(shè)立學(xué)生課外科技成果陳列室，通過學(xué)院宣傳欄、網(wǎng)站等渠道宣傳參賽和獲獎消息，定期組織學(xué)科競賽專題經(jīng)驗交流會，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)科競賽的熱情。

2.6 積極推進混合式教學(xué)方式

混合式教學(xué)模式是在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代基于網(wǎng)絡(luò)將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種“線上”+“線下”的教學(xué)方式，是學(xué)習(xí)理論、學(xué)習(xí)風格、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)環(huán)境的多種混合[7]?；诨旌鲜浇虒W(xué)理念，采用包括前期分析、教學(xué)設(shè)計、線上教學(xué)實施和考核評價4個階段的混合式教學(xué)模式（如圖1所示），因材施教，利用課前課中課后時間以及線上線下空間開展混合式教學(xué)，實現(xiàn)立體化的全過程師生溝通與及時反饋，改進和完善教學(xué)資源、教學(xué)方法和教學(xué)手段，促進“教與學(xué)”的動態(tài)反思和不斷改進。

圖1 混合式教學(xué)模式結(jié)構(gòu)

3 改革成效和發(fā)展方向

近年來，學(xué)院本著改革、實踐和建設(shè)三位一體的建設(shè)方針，依托學(xué)科競賽培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新能力和素質(zhì)塑造，取得了不錯的成績。2017年參賽學(xué)生首次在全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽中獲獎；2018、2019年連續(xù)入圍全國應(yīng)用型人才綜合技能大賽總決賽；2020年在三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽湖南賽區(qū)獲得三項特等獎，全國總決賽二等獎1項、三等獎2項；2020年在全國先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽中獲得了8個單項獎，并實現(xiàn)團體獎的突破。特別令人欣慰的是，不少參加過學(xué)科競賽的學(xué)生在就業(yè)和工組中體現(xiàn)出更好的綜合素質(zhì)和領(lǐng)導(dǎo)能力。目前，學(xué)院正在積極籌劃跨專業(yè)組隊參加中國機器人大賽、西門子智能制造大賽。總之，成績代表過去，學(xué)院將進一步以學(xué)科競賽為載體，貫徹“做中學(xué)”的工程教育理念，進一步深化產(chǎn)教融合校企合作，切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量和培養(yǎng)水平。