以共享模式指導機械類專業(yè)學科競賽培養(yǎng)創(chuàng)新人才

林 錚，林 權，劉其南

（武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300）

在傳統(tǒng)課堂教學中往往重理論輕實踐，難以有效地培養(yǎng)學生的應用能力與創(chuàng)新精神[1]。作為大學的第二課堂，學科競賽重點鍛煉學生發(fā)現(xiàn)、分析并解決生活與工程中存在問題的能力[2-3]，對培養(yǎng)機械類專業(yè)學生的實踐應用能力、創(chuàng)新意識具有重要作用，是培養(yǎng)高素質應用型、創(chuàng)新型人才的重要途徑之一[4-5]。各高校都極其重視學科競賽對學生實踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但目前學科競賽在師資力量、設備使用、保障機制、管理體系等方面尚存在著較多的問題[6-8]，無法充分發(fā)揮學科競賽在“以賽促學、以賽促創(chuàng)、以賽促研”等方面的作用[9]。

隨著共享單車、共享經濟的興起，共享的理念已被大部分人熟知與接受。共享模式的核心思想是各種資源、信息、知識在其所需要的不同人群、環(huán)境內的共同分享，達到高效、合理利用的目的[10]。將共享模式應用于機械類學科競賽指導過程中，可有效提高學生學習理論知識與實踐經驗的效率，增大實驗設備的使用率，增強學生的實踐應用能力與創(chuàng)新精神。

1 機械類學科競賽指導現(xiàn)狀分析

機械類專業(yè)學科競賽的傳統(tǒng)指導模式為：在某項學科競賽的主題與內容發(fā)布后，由學校相關專業(yè)所在院系的負責老師組織教師、學生進行校內預報名，學生組隊之后由學校統(tǒng)一安排或學生自行聯(lián)系的1～2位教師進行指導。學生需要在教師的指導下完成：賽題解析、創(chuàng)意構思、結構設計、圖紙繪制、實物加工制造、設計文檔編寫以及現(xiàn)場競賽等環(huán)節(jié)。目前，在大多數(shù)高校機械類專業(yè)學科競賽指導中主要有四個問題。

1.1 教師指導能力不足

近年來機械類學科競賽的題目難度不斷加大，競賽所考察的知識也越來越系統(tǒng)化，對創(chuàng)新性、應用性的要求也越來越高。在傳統(tǒng)指導模式下每個參賽隊伍只由1～2位老師指導，而每個老師因“術業(yè)有專攻”，受其自身專業(yè)知識、實踐經驗、創(chuàng)新能力的限制，在面對各種類型的競賽題目、設計要求、加工要求時，往往存在無法對學生進行充分地、有效地指導的情況。尤其是在需要“機”與“電”相結合完成機電一體化的作品時，單個老師的指導能力將嚴重不足。

1.2 學生創(chuàng)新、實踐能力提升慢

學科競賽主要目的在于培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新設計意識、綜合設計能力與團隊協(xié)作精神以及工程實踐的能力，參賽過程中以教師為主導、學生為主體。學生的創(chuàng)新、應用能力的獲得與提高，一方面需要教師的引導，另一方面需要學生自己不斷學習與鍛煉。在實際競賽指導過程中，因教師的時間、精力有限或指導能力不足，學生需要通過學校所開設課程的學習以及課外自學的方式來獲取相關的知識，所需時間較長、能力提升速度較慢。在學生組隊時往往以同專業(yè)、同年級的同學為主，專業(yè)背景相同，組員相互間較難取長補短。同時，機械類學科競賽不但注重作品的創(chuàng)新設計，而且往往需要完成各零部件的加工與裝配，學生無法通過自學來掌握各種機床、加工設備的實際操作技能。

1.3 實驗設備條件不足

因擔心學生對機床設備操作不熟練，可能導致機床加工精度下降甚至損壞，存在人身傷害的安全隱患，實驗師資力量薄弱等原因，機械專業(yè)實驗室中的各類機床對學生的開放力度較小。競賽作品中各種零件的制作多采用3D打印或者直接外購的方式，學生的工藝設計、加工技能、實踐操作能力無法得到有效的鍛煉。

1.4 作品可行性不強

目前大部分教師都是研究生畢業(yè)后直接入職高校，往往存在懂理論、重科研、輕實踐的現(xiàn)象。教師的實踐經驗少，所指導的作品就可能存在著結構設計不合理、材料選擇不恰當、制造工藝不規(guī)范、加工精度低、制造成本高、實用性不強等問題，將直接導致競賽成績不佳、競賽層次低，從而進一步使學生的參賽積極性降低，難以培養(yǎng)出創(chuàng)新性、應用型人才。

2 共享模式分析與實踐

針對以上傳統(tǒng)指導模式存在的問題，近三年來武夷學院機械類專業(yè)在學科競賽指導過程中引入共享的理念，分別在以下四個方面采用共享模式。

2.1 教師共享——隱形知識共享

每個教師都有各自不同的專業(yè)特長，通過組建一支專長互補、理論知識與實踐經驗互助、“機”與“電”相結合的指導教師團隊，可以解決單個教師指導能力不足的問題。在每次指導過程中采取教師共享的模式，即每個參賽隊伍都由指導教師團隊共同指導。每位指導教師都可根據(jù)自己的專業(yè)特長、實踐經驗對每個競賽作品的各個設計、制造環(huán)節(jié)從不同角度提出相應的指導意見。

教師共享不僅僅是一種多位教師共同指導的形式，更重要的是一種隱形知識共享模式。隱性知識與可從書本、課件等資料中直接獲取的顯性知識不同，它是個人將顯性知識經過長期積累、吸收消化、實踐驗證后得到的更高層次的知識與經驗。在設計過程中，一個作品的創(chuàng)意與結構設計往往沒有最優(yōu)解，此時不同老師之間不同的想法、創(chuàng)意與構思在交流過程中將啟發(fā)學生的發(fā)散思維，通過隱形知識的共享培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。

2.2 學長共享——顯性知識共享

為了解決學生創(chuàng)新、實踐能力提升慢的問題，我校成立了由學生自主管理、教師協(xié)助指導的機電科技創(chuàng)新協(xié)會，并依托該協(xié)會開展機械類學科競賽活動。該校級協(xié)會以高年級學生為骨干，每年都面向全校新生吸納對機電科技創(chuàng)新有興趣的新成員，協(xié)會成員不僅僅有機械類專業(yè)的學生，還有電子類、計算機類等不同專業(yè)的學生。在大學一年級時，協(xié)會骨干會對新成員在基礎知識的學習、繪圖軟件的操作、小型機械加工設備的使用等方面進行有針對性的培訓，為后續(xù)的學習與競賽打下基礎。在競賽組隊時，低年級學生若有較好的創(chuàng)意可自行組隊，也可以加入到高年級的隊伍中。作為協(xié)會成員不管是哪種組隊方式，在作品的設計制造過程中，高年級學長都能對低年級學生進行一定的指導。

與教師指導時隱形知識共享不同，學長共享主要是顯性知識共享。在競賽前期的培訓中，通過學長對低年級學生尚未學到的相關課程、教材、軟件、加工設備的介紹、指導與演示，使低年級學生能很快的掌握設計、制造的基礎技能并提升實踐能力。同時，在競賽作品制作過程中，協(xié)會中各組參賽隊不同創(chuàng)意、不同類型的作品聚集在一起相互比較，學生的創(chuàng)新意識將得到激發(fā)。

2.3 實驗設備共享——資源共享

實驗設備共享主要通過兩個途徑來解決加工設備條件不足的問題。第一，針對一些常用、安全性高、操作簡單的小型加工設備，如：3D打印機、小型折彎機、臺式鉆床、雕刻機等，購置后由機電科技創(chuàng)新協(xié)會統(tǒng)一管理并專門用于學生的學科競賽和科技創(chuàng)新活動，參賽學生在經過培訓合格之后可以共同使用這些設備。第二，通過開放專業(yè)實驗室與金工實訓中心（尤其是機床類設備）的方式，將實驗實訓設備共享以解決學生加工傳動類零件的難題。學生科技作品中容易加工的零部件占比較大，可由學生通過途徑一自行加工；而小部分工藝復雜、需使用機床加工的零件，可在教師的指導下利用開放實驗室的設備完成加工。

在鼓勵大學生積極參加科技活動的背景下，近年來學科競賽作品數(shù)量增多導致實驗耗材消耗量較大。我校通過設置學生科技經費、活動經費等專項經費與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目建設經費相結合的方式，所有參加學科競賽的隊伍都可以使用專項經費，從而實現(xiàn)各參賽隊間資源共享。

2.4 企業(yè)技術共享——實踐經驗共享

為克服競賽作品可行性低、教師實踐經驗少的問題，我校機械類專業(yè)與福建建陽龍翔科技開發(fā)有限公司、華閩南配集團股份有限公司等企業(yè)合作構建大學生學科競賽和科技創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)企業(yè)技術共享。通過邀請企業(yè)技術骨干人員加入指導師資隊伍，將學科競賽題目“真題”化，增強學生的工程意識，提高學生分析并解決實際問題的能力。同時，對于競賽作品中結構復雜、加工難度大的零件可利用企業(yè)的先進設備（如：五軸加工中心），由企業(yè)導師現(xiàn)場指導學生進行加工，提高學生的加工水平與實踐能力。

3 共享模式應用效果

3.1 學科競賽成績進步明顯

“大學生機械創(chuàng)新設計大賽”與“大學生工程訓練綜合能力競賽”作為傳統(tǒng)的、影響力最大的機械類專業(yè)學科競賽，均為教育部資助項目，并且都被中國高等教育學會《高校競賽評估與管理體系研究》專家工作組列入高校競賽排行榜的競賽項目中。2016年開始在學科競賽指導過程中采用共享模式后，武夷學院學生在這兩項競賽中的成績逐年提高、進步明顯，近年來在兩項學科競賽中的獲獎情況如表1所示。由表1可知，未采用共享模式前（2015年）學生獲省級一等獎數(shù)量很少，而采用共享模式指導后獲省級一等獎的數(shù)量與比例均顯著增加，且優(yōu)異的成績能連續(xù)三年（2016—2018年）穩(wěn)定保持。

3.2 以賽促學培養(yǎng)創(chuàng)新人才

近年來隨著競賽成績的提高，學科競賽在學生中的影響也越來越廣泛，我校機械專業(yè)學生的學科競賽參與率也逐步提高。參賽過程中對設計、制造等方面知識的需求與應用，直接促進了學生學習專業(yè)課程的積極性。同時，共享模式中的學長共享與實驗設備共享，能夠提高學生自學未知理論知識、實踐技能的主動性，如：參加競賽的學生在大學一、二年級時就已自學并掌握三維建模、運動仿真、有限元分析等軟件的使用，能夠操作3D打印機、激光切割機等設備。而在教師隱形知識共享與企業(yè)實踐經驗共享的過程中，可以逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新精神。

表1 兩項學科競賽中的獲獎情況Tab.1 The award-winning situation of students in two discipline competitions

4 結論

針對機械類專業(yè)學科競賽傳統(tǒng)指導模式所存在的問題，將共享模式引入到學科競賽指導過程中。以武夷學院機械類專業(yè)的學科競賽作為實踐對象，分別從教師共享、學長共享、實驗設備共享、企業(yè)技術共享等四個方面對該指導模式進行了分析。采取共享的指導模式后，學科競賽成績進步明顯，提高了學生學習的積極性與主動性，學生的實踐應用能力、創(chuàng)新精神得到增強。