趙慧，楊文萃，葛勇，袁杰，鄭秀華

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150090）

21 世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)高等教育不斷向新領(lǐng)域探索，將培養(yǎng)面向新世紀(jì)的創(chuàng)新型人才作為重中之重。創(chuàng)新型人才是可以對(duì)理論進(jìn)行總結(jié)提升，在實(shí)踐中開(kāi)拓進(jìn)取的復(fù)合型人才[1]。

目前各高校十分重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但是僅僅通過(guò)課堂教育，手段較為單一且效果不理想，學(xué)生不能很好地把專業(yè)知識(shí)、個(gè)人能力以及創(chuàng)新思想有機(jī)結(jié)合。專業(yè)性科技競(jìng)賽是專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大學(xué)生比拼知識(shí)水平、實(shí)踐能力的綜合性平臺(tái)，是對(duì)相關(guān)領(lǐng)域大學(xué)生綜合能力的有效檢驗(yàn)。高要求的比賽對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)不僅僅是比賽期間的幾天，而是整個(gè)準(zhǔn)備期學(xué)生都在受到鍛煉，促進(jìn)成長(zhǎng)。例如，每?jī)赡昱e辦一屆的全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽，是土建類相關(guān)專業(yè)影響力最大的大學(xué)生競(jìng)賽。每屆混凝土大賽明確給出一個(gè)主題，學(xué)生經(jīng)過(guò)理論考試、材料設(shè)計(jì)和試拌比賽多個(gè)環(huán)節(jié)完成比賽。根據(jù)大賽主題，學(xué)生首先需要分析問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和理論設(shè)計(jì)方案，通過(guò)不斷實(shí)踐嘗試達(dá)到比賽要求的性能，最后在比賽過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況隨機(jī)應(yīng)變。另外，這項(xiàng)比賽要求每組有3 名隊(duì)員，且報(bào)名完成后不能換人，這對(duì)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力也是一個(gè)非常重要的培養(yǎng)，可以通過(guò)比賽培養(yǎng)學(xué)生的領(lǐng)導(dǎo)力、組織力、團(tuán)隊(duì)角色分配、團(tuán)隊(duì)任務(wù)分解完成的能力，同時(shí)也培養(yǎng)隊(duì)員之間人際交往的能力。通過(guò)競(jìng)賽，可以在高等教育中對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的模式進(jìn)行探索，同時(shí)有益于完善課程體系，建構(gòu)全過(guò)程、全方位的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系[2-3]。通過(guò)競(jìng)賽推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)也是目前高等教育的一個(gè)研究方向。本文總結(jié)了在組織學(xué)生參加科技競(jìng)賽過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效做法和成效。

1 科技競(jìng)賽在學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的作用

高校的課程體系雖然在不斷改革和更新，但卻滯后于行業(yè)以及市場(chǎng)的發(fā)展，學(xué)生參加工作后適應(yīng)崗位的過(guò)程較長(zhǎng)。繼續(xù)深造的學(xué)生從事科研工作往往自主性差，在科研中不能形成自己的思路。

建筑材料或土木工程材料課程是土建類相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課，一般分為理論課和實(shí)踐課兩部分，其中理論課側(cè)重于基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識(shí)；實(shí)踐課程又包括實(shí)驗(yàn)課與實(shí)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課是知識(shí)和理論的應(yīng)用，實(shí)習(xí)是知識(shí)和理論的生產(chǎn)應(yīng)用。目前實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容多采用已知結(jié)果的重復(fù)實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，而實(shí)習(xí)多以實(shí)地參觀為主，二者以夯實(shí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)為主，但對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果不佳。科技競(jìng)賽不同于實(shí)踐課程，可以在競(jìng)爭(zhēng)中提升大學(xué)生創(chuàng)新能力及綜合素質(zhì)。科技競(jìng)賽可以使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)和理論，主動(dòng)尋找相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用環(huán)境，分析應(yīng)用中的問(wèn)題及原因，并且通過(guò)參與分析、設(shè)計(jì)等過(guò)程，自主實(shí)踐，提升創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動(dòng)手創(chuàng)新能力，增強(qiáng)解決問(wèn)題的信心。通過(guò)有效組織在校學(xué)生參加科技競(jìng)賽，可以促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時(shí)教學(xué)方式方法可以促進(jìn)課程創(chuàng)新元素的融入與革新[4-8]。當(dāng)代高等教育以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為重點(diǎn)，科技競(jìng)賽既是檢驗(yàn)人才培養(yǎng)效果的手段，也是推動(dòng)人才培養(yǎng)的助推劑，教學(xué)和競(jìng)賽二者是相輔相成的關(guān)系。

2 賽教融合，培養(yǎng)和提升大學(xué)生創(chuàng)新能力

2.1 通過(guò)校內(nèi)選拔賽，選拔參賽學(xué)生

全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽每?jī)赡昱e辦一屆，匯集了全國(guó)大部分土建類相關(guān)專業(yè)的學(xué)校，且每所學(xué)校只能派出兩支隊(duì)伍，哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院只有一個(gè)參賽名額。因此，如何選出最優(yōu)隊(duì)伍，并且使更多的學(xué)生因參加選拔考試而受益，能力得到提升，是非常重要的工作。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院組織了隊(duì)伍選拔，包括理論知識(shí)考試、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作相結(jié)合的綜合測(cè)試，并且聘請(qǐng)學(xué)院資深的教師進(jìn)行閱卷及評(píng)價(jià)。理論考試現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖1。

圖1 選拔考試筆試現(xiàn)場(chǎng)

首先，圍繞理論考試強(qiáng)化學(xué)生的理論基礎(chǔ)和自學(xué)能力。在考試前將理論考試范圍（范圍大、內(nèi)容廣）通知學(xué)生，并且給學(xué)生一定的時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握的建筑材料相關(guān)知識(shí)，特別是水泥混凝土知識(shí)，已經(jīng)超出了大二學(xué)生相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，知識(shí)層次更深更廣；對(duì)混凝土、外加劑等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也進(jìn)行了學(xué)習(xí)，對(duì)不同原材料對(duì)混凝土性能的影響及組分間的互相作用也有了理論層次的理解，為后續(xù)選材建立了理論基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生進(jìn)入了知識(shí)探索的領(lǐng)域，不再是教師講授，而是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的獲取方式及程度有了新的理解[9]。學(xué)生經(jīng)過(guò)這一過(guò)程，具有了主動(dòng)學(xué)習(xí)和自學(xué)的能力[10]，在今后的科研工作中遇到新的課題時(shí)，可以快速準(zhǔn)確地獲取所需要的知識(shí)。

其次，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)是理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的方式?；诶碚撝R(shí)，學(xué)生需要將不同材料按照不同的比例和摻量組成混凝土，各項(xiàng)性能要達(dá)到要求。這個(gè)環(huán)節(jié)要求學(xué)生在小組內(nèi)完成分工，學(xué)生需要思考如何在有限的比賽時(shí)間內(nèi)合理、快速、順利地完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)逐漸發(fā)現(xiàn)自身的優(yōu)點(diǎn)與不足而揚(yáng)長(zhǎng)避短；通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)可以進(jìn)行知識(shí)循環(huán)。學(xué)生在本科階段經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的過(guò)程，對(duì)今后科研或者工作中的工程應(yīng)用，都有助于快速熟悉新的課題和工程。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的評(píng)比對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程很關(guān)鍵，教師在這個(gè)環(huán)節(jié)中要關(guān)注不同小組的設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法，對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)出的具體方案根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行取舍與增減。

最后，在實(shí)踐比拼中強(qiáng)化動(dòng)手能力和鍛煉團(tuán)隊(duì)合作精神?？茖W(xué)實(shí)踐需要有正確的理論支持，理論要?dú)w于實(shí)踐。實(shí)踐是科研工作中必不可少的環(huán)節(jié)。學(xué)生要按照上一環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)所完成的混凝土配合比，在給定場(chǎng)地和工具的情況下進(jìn)行試拌實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要求在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，包括稱量、混合、拌和、測(cè)試和易性、成型、測(cè)試體積密度以及最后的整理、清洗工作。以上看似都是非常基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)技能，但在短時(shí)間內(nèi)三人協(xié)同配合并且圓滿完成對(duì)學(xué)生有一定的挑戰(zhàn)性。學(xué)生要根據(jù)實(shí)際提供的工具以及原材料的情況進(jìn)行拌和與調(diào)整。實(shí)際操作是讓學(xué)生獲得競(jìng)賽參與感的最優(yōu)方式，并且通過(guò)實(shí)際操作測(cè)試可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使學(xué)生對(duì)專業(yè)的認(rèn)知不僅僅停留在書(shū)本中、試卷上，而是成為真真切切的感受，并且學(xué)習(xí)和掌握根據(jù)原材料性能（例如骨料的種類、粗細(xì)、含水量等）來(lái)調(diào)整配合比以達(dá)到最終性能要求的能力。通過(guò)這個(gè)過(guò)程的學(xué)習(xí)和能力獲得，學(xué)生在今后學(xué)習(xí)、科研以及工作中的動(dòng)手實(shí)踐，可以獲得準(zhǔn)確的驗(yàn)證，并引導(dǎo)創(chuàng)新。

2.2 通過(guò)參賽培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新探索精神

2021 年舉辦的全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽的主題是“以耐久性為原則，采用機(jī)制砂配制C40 大流態(tài)混凝土，并考慮工程應(yīng)用環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性，展示大學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力”。這個(gè)主題給參賽學(xué)生提出了幾個(gè)關(guān)鍵詞：耐久性、機(jī)制砂、C40 大流態(tài)、工程應(yīng)用環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性。這些關(guān)鍵詞有要求但沒(méi)有設(shè)定具體范圍，從應(yīng)試的思維來(lái)講，學(xué)生沒(méi)有著手點(diǎn)，因而要求學(xué)生從創(chuàng)新發(fā)散的思維入手。其中耐久性和工程應(yīng)用環(huán)境可以歸為一類，即在某種環(huán)境中可以有更長(zhǎng)的使用壽命和性能保持；機(jī)制砂相對(duì)常用的河砂性能有較大差異；C40 大流態(tài)則要求新拌混凝土有較好的工作性；經(jīng)濟(jì)性表明本次競(jìng)賽在要求性能的同時(shí)要控制材料成本。這些關(guān)鍵詞就是學(xué)生準(zhǔn)備競(jìng)賽的著力點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)，學(xué)生需要自行查找和設(shè)計(jì)不同的使用環(huán)境，選取適當(dāng)?shù)脑牧?，使得所設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具備大流動(dòng)性、良好的粘聚性和保水性，且成本合理。

學(xué)生小組作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，需要根據(jù)上述的要求進(jìn)行信息收集和小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和溝通技巧，在不斷的討論中得出最優(yōu)解，或激發(fā)出新的想法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新元素?；炷凉こ虘?yīng)用環(huán)境多樣且復(fù)雜，學(xué)生需要查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，明確混凝土使用中常用的五種環(huán)境，分別是一般環(huán)境、凍融環(huán)境、海洋氯化物環(huán)境、除冰鹽等其他氯化物環(huán)境以及化學(xué)腐蝕環(huán)境。進(jìn)而針對(duì)不同環(huán)境選取合適的材料以及應(yīng)避免使用的材料，并據(jù)此列出幾種不同原材料組合。接下來(lái)，根據(jù)不同的原材料組合選取合適的用量范圍，進(jìn)而確定各組分的用量，正常情況下完成這個(gè)環(huán)節(jié)，一部分需要專業(yè)知識(shí)，另一部分依靠專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而專業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)恰恰是學(xué)生相對(duì)缺乏的。為了彌補(bǔ)這樣的缺陷，教師在培訓(xùn)中應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料，借鑒經(jīng)驗(yàn)，在按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的配合比基礎(chǔ)上根據(jù)原材料的具體情況列出調(diào)整計(jì)劃。

最后是最重要的實(shí)踐練習(xí)過(guò)程，要想在比賽中充滿信心，實(shí)驗(yàn)動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從容應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，就要有多次且科學(xué)的實(shí)踐練習(xí)。學(xué)生首先測(cè)試所有原材料的性能，包括膠凝材料的性能、粗骨料的密度及級(jí)配、細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)及含泥量、外加劑的固含量及減水率等。其中，骨料需按照競(jìng)賽要求、緊密堆積原理以及合理級(jí)配中值選擇出最優(yōu)級(jí)配。在實(shí)踐練習(xí)中，要讓學(xué)生養(yǎng)成把練習(xí)作為比賽的習(xí)慣，在細(xì)節(jié)著手，從稱料前記錄環(huán)境溫濕度，到實(shí)驗(yàn)結(jié)束后清洗實(shí)驗(yàn)器具并歸位，每一個(gè)細(xì)節(jié)都不應(yīng)忽略，讓學(xué)生在潛意識(shí)中養(yǎng)成注意每個(gè)細(xì)節(jié)的習(xí)慣。每次實(shí)驗(yàn)學(xué)生記錄相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程（包括數(shù)據(jù)和視頻），并且對(duì)結(jié)果進(jìn)行小組討論和分析。教師負(fù)責(zé)對(duì)小組討論得到的結(jié)果進(jìn)行判定和點(diǎn)評(píng)，在練習(xí)中盡量不給出特別具體的建議，教師的建議應(yīng)當(dāng)是方向性的，引導(dǎo)學(xué)生掌握該方向全部或大部分的知識(shí)點(diǎn)，從而使學(xué)生在比賽中或者今后學(xué)習(xí)工作中遇到相關(guān)問(wèn)題可以用自己的知識(shí)儲(chǔ)備進(jìn)行解決。把每一次實(shí)驗(yàn)當(dāng)作一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，把參加比賽和提升能力放在同樣的高度，并且在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生組長(zhǎng)發(fā)揮小組的領(lǐng)導(dǎo)作用，鍛煉領(lǐng)導(dǎo)力；學(xué)生組員可以作為不可或缺的協(xié)同者進(jìn)行配合，鍛煉分工協(xié)作的能力。通過(guò)實(shí)踐操作，學(xué)生掌握了規(guī)范的實(shí)驗(yàn)技能，獲得了根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整混凝土配比來(lái)改善其性能的能力。圖2 為學(xué)生賽前練習(xí)的場(chǎng)景。

圖2 賽前實(shí)操練習(xí)

2.3 通過(guò)實(shí)地參賽，提升學(xué)生創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)

第六屆全國(guó)大學(xué)生混凝土材料設(shè)計(jì)大賽于2021年7 月在武漢理工大學(xué)舉辦。武漢炎熱的夏季為比賽增加了難度，但同時(shí)也是對(duì)參賽隊(duì)伍的考驗(yàn)。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)之后，學(xué)生報(bào)到、適應(yīng)性參觀場(chǎng)地，報(bào)到當(dāng)天晚上就需進(jìn)行理論考試。在理論考試結(jié)束后，組織參賽隊(duì)員對(duì)比賽場(chǎng)地和原材料情況進(jìn)行討論，例如骨料粒形、骨料實(shí)際含水的程度、各種器具的數(shù)量以及使用方法，每位隊(duì)員對(duì)各自負(fù)責(zé)的工作任務(wù)進(jìn)行逐條分解等。此項(xiàng)討論的主動(dòng)權(quán)仍然交給學(xué)生，指導(dǎo)教師只起輔助、引導(dǎo)、鼓勵(lì)的作用。經(jīng)過(guò)第二天緊張的配合比設(shè)計(jì)以及實(shí)踐操作比賽，哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院代表隊(duì)獲得了團(tuán)體一等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)。圖3 為哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通學(xué)院隊(duì)參賽場(chǎng)景。

圖3 學(xué)生比賽現(xiàn)場(chǎng)

通過(guò)比賽獲得優(yōu)異成績(jī)固然可喜，更令人欣慰的是通過(guò)比賽，學(xué)生的信心得到了提升，對(duì)專業(yè)的了解和熱愛(ài)得到了增強(qiáng)。通過(guò)此次比賽，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提升，遇到問(wèn)題可以主動(dòng)收集、查找相關(guān)資料，主動(dòng)探索解決的方法，主動(dòng)尋求團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)團(tuán)隊(duì)組織和分工協(xié)同，科學(xué)高效地解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生的個(gè)人能力和綜合素質(zhì)得到了顯著提升。

3 以賽促教，探索課堂教學(xué)新方向

科技競(jìng)賽為參賽選手提供專業(yè)的平臺(tái)，也能提高參賽選手的創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)，但是科技競(jìng)賽受眾較少且不能連續(xù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。借助組織參加科技競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)和成效，教師可以探索對(duì)現(xiàn)有實(shí)踐課程進(jìn)行改革，整體提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

總結(jié)組織學(xué)生參加科技競(jìng)賽的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐類教學(xué)可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嘗試和改革：（1）在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中融入競(jìng)賽的元素，讓學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)中主動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)獲取知識(shí)；（2）在實(shí)驗(yàn)課中模擬競(jìng)賽場(chǎng)景，嘗試把實(shí)驗(yàn)課交給學(xué)生，由教師提出問(wèn)題的模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生通過(guò)主動(dòng)調(diào)查自己提出問(wèn)題、自主創(chuàng)新的新型實(shí)驗(yàn)課，自己設(shè)計(jì)并動(dòng)手實(shí)踐，教師提供幫助和引導(dǎo)；（3）可嘗試?yán)貌糠謱W(xué)時(shí)，按照競(jìng)賽模式設(shè)立小組間競(jìng)賽[11-14]，給出競(jìng)賽主題方向，由教師擔(dān)任評(píng)委，按照不同的競(jìng)賽流程讓學(xué)生體驗(yàn)競(jìng)賽的緊張與競(jìng)賽的開(kāi)放，由學(xué)生小組內(nèi)進(jìn)行分工，通過(guò)知識(shí)獲取與協(xié)同合作完成。教師對(duì)結(jié)果和過(guò)程進(jìn)行記錄和評(píng)判，從而活躍實(shí)驗(yàn)課課堂氛圍，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率，提高教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

組織學(xué)生參加競(jìng)賽及將競(jìng)賽模式融入實(shí)驗(yàn)課，是當(dāng)代土建類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的有效形式。參加科技競(jìng)賽對(duì)于學(xué)校打造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)，在學(xué)校層面為學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的場(chǎng)所有重要意義。通過(guò)參加競(jìng)賽，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。目前大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)仍然面臨很多問(wèn)題，不同地區(qū)、不同專業(yè)、不同就業(yè)需求對(duì)于創(chuàng)新能力有著不同的要求，需要社會(huì)、高校、教師的共同努力，不斷提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。