以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊研究

徐高歡，周昌全，王建軍，潘聰華，溫亞東(浙江水利水電學院 機械與汽車工程學院，浙江 杭州 310018)

以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊研究

徐高歡，周昌全，王建軍，潘聰華，溫亞東
(浙江水利水電學院 機械與汽車工程學院，浙江 杭州 310018)

學科競賽是科研和項目制教學的交集,并成為項目制教學與科研的橋梁.實施中，可將科研問題分解到學科競賽項目中，引導和規(guī)定學生進行項目前期研究，并將問題帶進課堂，教師則以實際項目為題材重新組合教學內(nèi)容，幫助學生解惑，從而激發(fā)學生為解決問題而學習，最終自然形成師生創(chuàng)新團隊.“水利涵管探測機器人”的實證研究表明，以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊是一種高效可行的團隊建設模式.

學科競賽；項目制教學；創(chuàng)新團隊

探索以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊模式，主要研究如何讓教學、科研和學科競賽建立良性互動的關系，自然形成師生科技創(chuàng)新團隊，實現(xiàn)教學和科研共同發(fā)展，全面提高和促進高校教學質(zhì)量.該模式本質(zhì)上是以學科競賽為橋梁的項目制教學和科研有機融合的創(chuàng)新團隊建設，其問題重點是要解決如何通過學科競賽調(diào)和項目制教學和教師科研的關系，而教學與科研的關系作為高等教育的一個重要課題，教學與科研是辯證統(tǒng)一的關系，存在著斗爭性，又存在同一性.因為經(jīng)費在教學與科研投入上存在矛盾，教師關于教學和科研的時間和精力上的分配存在矛盾，但是這些矛盾終究是可以協(xié)調(diào)的.這里提出的以學科競賽為橋梁，自然構(gòu)建項目制教學和科研有機融合的科技創(chuàng)新團隊，是有效實施教學和科研協(xié)調(diào)發(fā)展的實體平臺保障，對改善教學和科研的關系有重要意義，對提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、保持大學健康發(fā)展以及高等教育整體進步的有極其重要意義[1-3].

1 創(chuàng)新團隊構(gòu)建的基本理念和模式

以“競賽驅(qū)動、學生探索、參與項目、教學解惑”為基本理念，充分挖掘教師與學生的互動關系，理清楚教學、科研與學科競賽之間的任務和價值，以項目為載體激發(fā)教師教學和學生學習積極性，為此本文設計了以“做項目、提問題、進課堂”的方式建立學科競賽為橋梁的項目制教學和科研融合的科技創(chuàng)新團隊模式，具體架構(gòu)(見圖1).

圖1 以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊模式

大學肩負著科學研究和教學的雙重任務，但是高校普遍沒有在科研和教學上找到合適的、具有可操作性的共同點，為此科研和教學的關系之爭長期普遍存在.而該模式的提出則以學科競賽為交集，通過項目介質(zhì)的傳遞，實現(xiàn)教學與科研的互通互助，強調(diào)教學和科研的互補作用，弱化兩者的輕重之爭，因此該模式具有很強的共贏意識，操作性很強.團隊構(gòu)建模式的具體內(nèi)容包括以下幾個方面.

(1)設置專業(yè)創(chuàng)新實驗室的基地基礎工作條件

各專業(yè)可以設立學生創(chuàng)新實驗室，這類實驗室應該是開放式的，允許學生自主利用實驗室的器材設備，讓學生充分利用閑暇時間從事科學研究.開放式實驗室在研究型高校已經(jīng)比較成熟，而教學研究型、教學型高校正在逐步開放之中，目前各個高校設立創(chuàng)新學院為學生創(chuàng)新團隊的構(gòu)建提供了很好的組織基礎[4-6].所以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊模式的提出非常符合當前高校大力發(fā)展大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的新形勢.

(2)以項目為中心的教師與學生創(chuàng)新團隊組成

建立以教師指導為輔的學生科研項目學習小組.科研項目學習小組按照教師和學生知識基礎、技術水平和學習能力不同劃分為校內(nèi)和校外項目研究小組，校內(nèi)組主要負責申報校級的學生創(chuàng)新項目，如校級的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、校級機械設計競賽項目、校級挑戰(zhàn)杯項目等，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新技能，這類項目是教學和科研融合的主要平臺，可以全班參與或整個專業(yè)參與.校外組主要負責申報企業(yè)項目和廳級以上縱向項目，以教師為主，帶動部分優(yōu)秀的學生共同完成，學生主要開展項目的預研究，廣泛收集文獻，提出盡可能多的解決方案，由教師召集成員定期開會討論，從諸多方案中得出最佳方案，學生和教師分頭實施，逐步積累和產(chǎn)出各個層次科技成果.另外要把各類閑置的方案進行有組織的管理和保存，可以作為學科競賽的點子庫.

(3)項目引入課堂的教學內(nèi)容設置

把學生或教師的科研項目引入課堂，將科研問題分解為教學問題，發(fā)揮課堂的解惑作用.一般情況下，先匯集團隊成員的各類項目.學生項目主要有機械設計競賽、挑戰(zhàn)杯競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、大學生新苗計劃項目、浙江省機器人競賽等相關的學科競賽或科技項目.教師項目主要有校級科研項目、水利廳科技計劃項目、教育廳科研項目、省科技廳項目、企業(yè)橫向項目等，對項目的技術基礎和要點進行分類，對相關專業(yè)課程的章節(jié)進行歸類，最終修改或改編現(xiàn)有教材，系統(tǒng)化的將科學研究問題和課堂教學內(nèi)容結(jié)合，形成教學做一體化的教學模式，實現(xiàn)項目制教學課堂，樹立學生學以致用的觀念.

(4)科研項目與學科競賽項目互換

科研項目和學科競賽項目在解決問題的內(nèi)容上具有共性，縱向科研項目問題主要由實際問題引出研究意義，提出新的理論方法，設計新的解決方案，通過實驗或仿真得出結(jié)論；橫向項目則根據(jù)實際問題提出實際的解決方案，設計或制造出樣機或產(chǎn)品；而學科競賽項目則是根據(jù)實際問題設定比賽主題，讓學生設計最佳解決方案，再通過比賽形式驗證最佳方案.各類項目內(nèi)容的共性就是要解的問題都來自實際問題，最終都要給出合適的解決方案.因此科研項目和學科競賽項目具有轉(zhuǎn)換的基礎.比如機械設計競賽主題的關鍵問題可以成為科研項目進行研究，而機械設計類的科研項目中巧妙的機械結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)方式可以應用到機械設計競賽中，但是前提是團隊成員必須同時參與機械設計競賽和科研項目，這樣才能保證技術和解決方案的互通互用.所以要實現(xiàn)科研項目與學科競賽互換，必須共同參與項目問題的討論和實施.

(5)教學、科研和學科競賽交流途徑和平臺搭建

教學、科研和學科競賽在管理過程中是分類管理的，但是在實施過程中不應該過分劃清界限，這三者應該是基于同樣的問題實現(xiàn)不同的目標和完成不同的任務.交流途徑和平臺主要是為了建立師生的共識和紐帶關系，途徑要選擇方便、常用的方式，如建立即時通信的群、定期開展學術研討、舉辦學術沙龍等[7-8]，分別從教學層面、科研層面和學科競賽層面布置，活動的開展務必讓團隊成員感覺到研討會和沙龍是為了解決自己的問題而開展的，開會是為了獲得更好的解決方案，而不是一種必須完成的例行公事.因此要把學生真實在做的科研問題或教師的科研問題作為討論話題，把重點和難點擺出來一起討論.

2 “水利涵管探測機器人”主題下的科技創(chuàng)新團隊示范

如何設計和實現(xiàn)水利涵管探測機器人是一個由工程問題引發(fā)的設計主題，為此本文利用該主題創(chuàng)建師生科技創(chuàng)新團隊.基本分工：學生成員負責大學生科技項目、大學生競賽項目等項目的申報和實施；教師成員負責校級、廳級和省部級課題的申報和研究，同時教師要整合學生項目和教師項目，提出解決問題的要點和難點，并且把內(nèi)容與教材章節(jié)匹配實現(xiàn)項目制教學.具體的方案(見圖2),細化實施有以下幾個方面內(nèi)容.

圖2 “水利涵管探測機器人”主題下的科技創(chuàng)新團隊實施方案

(1)教師和學生項目產(chǎn)生

以水利涵管探測機器人為主題，教師和學生從不同角度開展項目申報和研究，教師科學研究主要集中在機器人的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計、越障機構(gòu)的創(chuàng)新設計和控制系統(tǒng)的創(chuàng)新設計，申報浙江省水利廳科技計劃項目、科技廳科技項目等.學生主要利用管道機器人的特點和優(yōu)勢，創(chuàng)新提出多種設計方案和實現(xiàn)方式，比如利用管道機器人實現(xiàn)管道檢測的“機器人換人”，對應機械設計競賽的主題，參加浙江省“機器換人”大學生機械設計競賽項目.再以管道機器人的先進技術和先進設計參加浙江省挑戰(zhàn)杯項目.最后通過管道機器人和管道檢測服務結(jié)合，參加浙江省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設計大賽項目，學生再以競賽為基礎，提出管道機器人螺旋前進的創(chuàng)新設計方案，申報浙江省新苗計劃項目.學生和教師有了前期的研究基礎，再通過團隊討論提出全向型管道機器人設計，申報國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目.通過一個主題多角度研究，推進師生科研項目.

(2)教學與項目的融合

水利涵管探測機器人是一個典型的機械結(jié)構(gòu)，可以將該主題的研究要點和關鍵技術分解到《機械設計基礎》《機械原理》《AutoCAD 2010中文版實用教程》等課程里，機器人的機構(gòu)簡圖繪制可以分類到機構(gòu)簡圖繪制章節(jié)；機器人驅(qū)動腿的傳動設計可以分類到傳動或齒輪章節(jié)；驅(qū)動腿的軸傳動問題可以分類到軸與聯(lián)軸器章節(jié).機器人零件圖和裝配圖繪制可以分類到CAD課程里面.

(3)競賽的橋梁作用發(fā)揮

在浙江省“大學生挑戰(zhàn)杯科技競賽”、“大學生機械設計競賽”和“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等競賽中充分運用了科研項目內(nèi)容和技術，參與項目的學生在學科競賽中經(jīng)常能取得非常好的成績，常囊括獎項前幾名，這些學生在課堂學習中也非常積極，在科學研究過程中，學生深感知識不夠用，極大提高了學生自主學習的興趣和創(chuàng)新實踐能力.目前，浙江水利水電學院的機械設計創(chuàng)新社團已經(jīng)成為各類比賽的主力，該社團是典型的教學、科研和學科競賽三位一體的創(chuàng)新團隊.

3 結(jié) 論

學科競賽是項目制教學與科研的橋梁，以學科競賽為載體的師生共建科技創(chuàng)新團隊是一種高效可行的團隊建設模式.本文以學科競賽為載體開展師生共建科技創(chuàng)新團隊的研究，得出：(1)學科競賽是科研和項目制教學的交集，更是橋梁作用.在同一主題下，教師科研考慮的技術難度較大，學生難以接受.而學科競賽可以將復雜的科研項目轉(zhuǎn)換為學生容易理解競賽主題，便于學生去嘗試和體驗并提出問題，項目制教學就是為了問題而進行的解惑.因此學科競賽是師生共建科技創(chuàng)新團隊的有效載體.(2)學生科研項目和教師科研項目是項目制教學的重要案例資源，可以將項目知識要點和關鍵技術進行分解和分類，歸類到專業(yè)課的教學章節(jié)，以項目為題材的課堂可以更加生動有趣.(3)學生進行了項目的前期研究，就能帶著問題進入課堂，通過教師講解實現(xiàn)課堂教學的解惑作用.

[1] 徐金壽.本科視閾下軟技能融入第一課堂培養(yǎng)探索[J].浙江水利水電學院學報,2015,27(6):81-85.

[2] 劉中曉，徐金壽.應用型本科高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育調(diào)查與對策建議——以浙江省10所應用型本科高校為例[J].中國成人教育,2016(13):73-76.

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Research on Innovation Team Based on Academic Contests by Teachers and Students

XU Gao-huan, ZHOU Chang-quan, WANG Jian-jun, PAN Cong-hua, WEN Ya-dong
(College of Mechanical and Automotive Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou 310018, China)

Academic contests are the intersection, as well as the bridge of project-based teaching and scientific research. Taking the academic contests as the carrier to construct science and technology innovation team is a feasible and effective mode in team building. The research problem can be decomposed into the academic contests, distributing parts of the contents for students to explore. Students will access to the research in the early stage by taking the problems into the classroom. Teachers can use the research project to adjust the teaching content, and the class will be more vivid, which will stimulate students to learn in order to solve problems. Therefore, an innovation team is established by teachers and students. The empirical study on the research of reservoir culvert pipe detecting robot shows that this method is effective and feasible.

academic contests; project-based teaching; innovation team

2016-11-15

2015年度浙江水利水電學院高等教育教學改革項目(JG201504)；2017年度浙江省教科規(guī)劃(重點)研究課題(2017SB121)

徐高歡(1980-)，男，浙江浦江人，碩士，副教授，主要研究方向為管道機器人和特種泵研究.

G642

A

1008-536X(2017)02-0087-14