大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力提升的實踐與探索

何榮華 于仙 陳冠峰

[摘 要]本科教育中實踐教學(xué)是培養(yǎng)大學(xué)生工程能力、創(chuàng)新能力的重要途徑，是實踐育人的重要環(huán)節(jié)。學(xué)科競賽是大學(xué)生綜合運用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題，提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的主要載體，以學(xué)科競賽為導(dǎo)向，是創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的一種新途徑。通過連續(xù)多屆指導(dǎo)福建省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽積累的經(jīng)驗，及對競賽組織工作的分析，從實訓(xùn)中心建設(shè)與開放、跨學(xué)科團隊建設(shè)、學(xué)校政策支持三方面，闡述如何指導(dǎo)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽，經(jīng)驗具有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]學(xué)科競賽;工程實踐;實驗室建設(shè);政策導(dǎo)向

[中圖分類號] G645 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）12-0090-03

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會對人才的需求規(guī)格越來越高，競爭也越來越激烈，這對人才的數(shù)量和質(zhì)量都提出了更高的要求，尤其是大學(xué)生的工程實踐能力。高校既要以培養(yǎng)高素質(zhì)人才為己任，又要高度重視大學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)[1]。目前，多數(shù)高校以技能競賽為載體，加強大學(xué)生基本操作技能訓(xùn)練，以提升其專業(yè)技術(shù)水平，從而提升大學(xué)生的實踐能力[1-3]。

全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽是教育部高等教育司發(fā)文舉辦的全國性大學(xué)生科技創(chuàng)新實踐競賽活動。其目的在于激發(fā)大學(xué)生的科學(xué)研究及探索興趣，加強大學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新意識及團隊精神的培養(yǎng)[4-6]。工程訓(xùn)練綜合能力競賽分為4個競賽項目，分別是“S型常規(guī)賽”“雙8字形常規(guī)賽”“S型挑戰(zhàn)賽”“物料機器人搬運”等項目，每個項目都需要涉及機械、機電、電氣、計算機等多方面的專業(yè)知識，需要參賽選手獨立完成作品的設(shè)計、制造、調(diào)試等過程;同時，參賽迭手還需要完成工藝文件的編寫，通過這些全面考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。由此可以看出，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力尤為重要[7-8]。該比賽已成為各大高校體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的重要途徑。

廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院多次組織學(xué)生參加該競賽，并取得了較好的成績。嘉庚學(xué)院通過在實驗室建設(shè)、跨學(xué)科團隊建設(shè)、學(xué)校政策導(dǎo)向改革方面的實踐與探索，在工程訓(xùn)練大賽中取得了較好的成績，培養(yǎng)了一批實踐能力合格的工科人才。

一、競賽的組織工作

（一）競賽的組織過程

根據(jù)國家、省級組委會的競賽通知，學(xué)校通過發(fā)郵件、網(wǎng)站通知、APP推送、班上動員等多種宣傳形式鼓勵學(xué)生參加競賽。通過召開動員大會的方式解讀競賽的規(guī)則，現(xiàn)場對學(xué)生提出的問題進行詳細(xì)的解答，通過第1輪的方案選拔后，晉級的參賽隊進入第2輪的專業(yè)培訓(xùn)和作品制作環(huán)節(jié)，并進行校內(nèi)選拔賽的選拔工作，優(yōu)勝者隊伍推薦晉級省賽，并組織全封閉的培訓(xùn)工作，具體流程如圖1競賽組織流程所示。

通過這樣的競賽流程，學(xué)生的參與熱情比較高，參與度比較廣，受益的學(xué)生更多。學(xué)生參加數(shù)目越多，該競賽的輻射面就越廣，也能選拔出更多的優(yōu)秀隊伍。通過多次的選拔后，能夠進入省賽環(huán)節(jié)的學(xué)生整體水平也比較高，這達到了選拔的效果，同時這也使更多的學(xué)生得到了鍛煉。

（二）尊重學(xué)生的個性化發(fā)展

在競賽的組織過程中，充分尊重學(xué)生的個性化發(fā)展，鼓勵學(xué)生自由組隊參賽，鼓勵學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)組成團隊，打破參賽隊伍同一專業(yè)的單一性，同時可以進行專業(yè)互補，進一步體現(xiàn)團隊協(xié)作能力。

學(xué)生在參加競賽的過程中，教師起引導(dǎo)作用，方案制定及優(yōu)化均由學(xué)生單獨完成，教師根據(jù)學(xué)生方案提供技術(shù)指導(dǎo)。在零部件加工過程中，教師可指導(dǎo)學(xué)生操作，并進行相關(guān)的安全教育。學(xué)生需完成的具體工作如圖2所示。

二、實訓(xùn)中心建設(shè)與開放

（一）實訓(xùn)中心設(shè)備建設(shè)

實驗室條件直接影響學(xué)生實踐操作的水平[9-10]。實習(xí)實訓(xùn)基地是實踐育人工作的重要載體，能提高學(xué)生的專業(yè)技能、綜合技能、決策技能和創(chuàng)新能力[11]。嘉庚學(xué)院每年投入大量的經(jīng)費用于實驗室的升級改造，不斷完善實驗室建設(shè)，并建成了兩個省級的工程示范中心，中心堅持以安全為前提、以規(guī)范為基礎(chǔ)，以知識創(chuàng)新、能力培養(yǎng)、高效運作為實驗教學(xué)理念，中心所配備的工種包含傳統(tǒng)加工設(shè)備、數(shù)控加工設(shè)備、新型加工設(shè)備等，具體如圖3所示。

以上設(shè)備能夠滿足工程訓(xùn)練綜合能力競賽所涉及的零部件加工需求，同時能夠保證零部件的加工精度及競賽作品的裝配要求。同時，學(xué)院開放CAD/CAM計算機房，供學(xué)生進行競賽作品的設(shè)計、工藝方案的撰寫及加工程序的編程等，最大限度滿足競賽的需要，為競賽的開展提供有力的保障。

（二）實訓(xùn)中心設(shè)備使用與管理

實訓(xùn)中心設(shè)備需要同時滿足授課及比賽需求，如何提升設(shè)備使用率，同時保證使用安全尤為重要。為此，實訓(xùn)管理采用開放預(yù)約制，平時實訓(xùn)中心設(shè)備主要用于授課，但晚上、周末、節(jié)假日時間可以開放給參賽隊伍來制作作品。學(xué)生根據(jù)零部件的加工需求對所需設(shè)備進行預(yù)約申請，設(shè)備管理教師根據(jù)預(yù)約情況了解設(shè)備使用需求，對相同的設(shè)備需求進行資源整合，集中使用。預(yù)約制度方便設(shè)備管理教師合理安排設(shè)備的使用時間，提高設(shè)備的使用率。同時，根據(jù)預(yù)約情況合理安排指導(dǎo)教師能夠保證參賽學(xué)生正確使用設(shè)備，安排負(fù)責(zé)的教師進行設(shè)備、工具、量具、材料的準(zhǔn)備工作，并安排專人進行指導(dǎo)工作，可以保障學(xué)生在使用設(shè)備過程中的人身安全和設(shè)備的使用安全。

三、跨學(xué)科教師團隊建設(shè)

在整個參賽過程中，學(xué)生必須具備一定的理論知識，這樣才能順利完成產(chǎn)品的設(shè)計及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，學(xué)生也需要具備一定的設(shè)備實操能力和產(chǎn)品的加工基礎(chǔ)、裝配及調(diào)試工作的能力。每個競賽作品制作都包含著機械設(shè)計、三維建模及仿真、電氣、加工制造等多方面的專業(yè)知識，需要組建理論實踐相結(jié)合及機械、電子相結(jié)合的教師團隊，這樣才能對參賽學(xué)生進行全方位的指導(dǎo)。為此，參賽隊伍指導(dǎo)教師建立了跨學(xué)科的專業(yè)指導(dǎo)團隊，只有這樣的教師隊伍才能夠?qū)⒗碚撆c實踐無縫對接，更有效地給學(xué)生傳授實工作經(jīng)驗，提高學(xué)生的專業(yè)實踐應(yīng)用能力[12]。其組成及工作任務(wù)分工如圖4所示。

在競賽準(zhǔn)備過程中，理論教師注重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力、工程制圖能力，負(fù)責(zé)參賽作品理論設(shè)計及優(yōu)化的指導(dǎo)工作;實踐教師注重對學(xué)生機械制造工藝、工程實踐能力即實操能力的培養(yǎng)。理論與實踐相結(jié)合，共同培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力，通過組建跨學(xué)科團隊參與指導(dǎo)學(xué)科競賽，能夠更好解決參賽隊伍中存在的技術(shù)難點，能夠及時為參賽隊伍答疑解惑，進一步提高參賽作品的水平。

在組織競賽的過程中，學(xué)生團隊有可能會用到還未開課的內(nèi)容，指導(dǎo)教師團隊則可以根據(jù)需求對學(xué)生進行契合實際需求的教學(xué)，以工程問題作為引線，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過程中解決學(xué)生在工程中遇到的困難。通過這種模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性非常高，掌握速度也非?？?。同時由于機械、電氣及實踐教師的綜合指導(dǎo)，負(fù)責(zé)相應(yīng)內(nèi)容的教師能積累更多該方面的經(jīng)驗，為后續(xù)比賽指導(dǎo)及教學(xué)提供更多素材。

四、學(xué)校政策導(dǎo)向

（一）課程支撐

學(xué)生參賽的基礎(chǔ)是專業(yè)知識，機械設(shè)計、機械原理、單片機等課程是其理論基礎(chǔ)，機械工程訓(xùn)練課程是支撐工程訓(xùn)練賽綜合能力競賽實踐技能的重要訓(xùn)練場。嘉庚學(xué)院在課程設(shè)置過程中，能夠合理安排理論及實踐課程的開設(shè)時間，讓學(xué)生能夠在掌握足夠的理論及實踐知識的情況下，更好地參與比賽，并將所學(xué)知識用于比賽。

通過實習(xí)，學(xué)生獲得基本的設(shè)計及制造知識，建立了機械制造生產(chǎn)過程的概念，并培養(yǎng)了一定的操作技能，在勞動觀點、創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實際的科學(xué)作風(fēng)等工程技術(shù)人員的基本素質(zhì)方面得到了培養(yǎng)和鍛煉，并能與比賽主題很好地銜接。

（二）學(xué)校場地支持

機械工程訓(xùn)練大賽對比賽場地的要求較高。比賽場地是參賽的基本需求，其質(zhì)量直接影響參賽作品調(diào)試的方法，賽道越接近實際比賽場地，其練習(xí)結(jié)果也就越接近比賽結(jié)果。嘉庚學(xué)院通過對其他院校的調(diào)研，為了能夠保證學(xué)生在比賽中取得更好的成績，建設(shè)了參賽隊伍訓(xùn)練用的賽道，為參賽隊伍取得成績提供了有力保障。

比賽用的賽道都是由木地板制作而成的，賽道長30米。為此，嘉庚學(xué)院提供了賽道制作專項經(jīng)費，并利用實驗室場地制作了一條18米長的測試賽道，在機器人項目中還專門訂制了木制的競賽場地以便最大限度地還原競賽場地。

在接近比賽規(guī)格的賽道上調(diào)試產(chǎn)品，能夠最大化的模擬競賽狀態(tài)，調(diào)試及改進方案會更有的放矢，調(diào)教結(jié)果也會更加準(zhǔn)確。利用最大化模擬比賽場地的方法，可以提升產(chǎn)品設(shè)計及加工質(zhì)量，能夠快速有效得到狀態(tài)最佳的競賽作品。

（三）政策引導(dǎo)

學(xué)生參加比賽能夠很好地提升其專業(yè)知識水平及實際操作能力，但是這也面臨著很多現(xiàn)實問題，例如比賽與上課時間的沖突問題、學(xué)生參與的積極性問題等。為此，嘉庚學(xué)院設(shè)置了相應(yīng)的激勵政策對學(xué)生進行引導(dǎo)，對教師進行鼓勵。

首先，完善參賽學(xué)生的學(xué)分認(rèn)證制度，即學(xué)校對學(xué)生參加大賽和科創(chuàng)活動進行學(xué)分認(rèn)定，這個政策很好地激發(fā)了學(xué)生參賽的主動性，讓學(xué)生能夠能全身心地投入到學(xué)科競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動中。其次，建立獎勵制度，學(xué)校制定了各種獎勵政策來鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽。

同時，為了提升指導(dǎo)教師參與的積極性，學(xué)校還完善了教師指導(dǎo)比賽的課時認(rèn)定制度，同時健全了比賽的獎勵制度，目前也將比賽納入教師的科研成果當(dāng)中。這些制度極大地激勵了教師指導(dǎo)競賽的積極性。

（四）制度建設(shè)

學(xué)校非常注重學(xué)科競賽制度建設(shè)，成立以金工實訓(xùn)中心、校企平臺為綜合協(xié)作的競賽負(fù)責(zé)制，各項賽事都責(zé)任到人，由專人負(fù)責(zé)，并通過完善考核，建立激勵制度，調(diào)動教師的積極性。競賽師資方面，采取以老帶新、以中青年教師為主的方式組成競賽指導(dǎo)教師團隊。為了發(fā)動學(xué)生，擴大學(xué)生對學(xué)科競賽的受益面，機電學(xué)院在專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)中將競賽融入培養(yǎng)計劃中，推進人才培養(yǎng)模式的改革。

五、結(jié)語

通過對大賽進行合理組織，并且從實訓(xùn)中心實驗室建設(shè)與開放、跨學(xué)科團隊建設(shè)及學(xué)校政策支持方面進行改革探索與實踐，嘉庚學(xué)院在大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽中的賽績逐年提高。具體賽事成績?nèi)绫?表所示。

綜上所述，在工程訓(xùn)練綜合能力競賽中，嘉庚學(xué)院學(xué)生成績逐年提升 ，獲獎級別和數(shù)量均居福建省參賽高校首位，學(xué)生綜合實踐能力得到很大提升。除此之外，嘉庚學(xué)院多次獲得“優(yōu)秀組織獎”稱號。

該項賽事得到了福建省教學(xué)改革重大項目（FBJG20180093）、福建省中青年教師教育科研項目（JAT170843）和福建省本科高校一般教育教學(xué)改革項目（FBJG20190235））的資助。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]