地方院校機械類學科競賽創(chuàng)新訓練模式初探
——以臺州學院為例

秦利明，鐘愛國，李 軍

（1.臺州學院 航空工程學院，浙江 臺州 318000；2.臺州學院 醫(yī)藥化工與材料工程學院，浙江 臺州 318000）

0 引言

習近平總書記指出：“創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力。抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展，謀創(chuàng)新就是謀未來?！保?］黨的十六大報告強調：創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力，也是一個政黨永葆生機的源泉［2］。對當代大學生而言，他們是祖國未來發(fā)展的主力軍，需要具有較高的創(chuàng)新能力。在大學的學習生涯中，對其創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性可見一斑。在創(chuàng)新能力培養(yǎng)的諸多環(huán)節(jié)中，參加學科競賽無疑是獲取創(chuàng)新能力最為重要的一個環(huán)節(jié)。李建霞［3］等指出學科競賽是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要平臺；張元祥［4］等認為學科競賽和科技創(chuàng)新項目是培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神，提高實踐能力的有效載體；馬子驥［5］等從學科競賽和訓練基地角度介紹了湖南大學培養(yǎng)學生工程實踐能力和科研創(chuàng)新能力模式；劉力紅［6］等提出以設計競賽為載體促進學生綜合素質提高，結合安徽理工大學分析了培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、實踐能力、團隊精神等重要性；韋衡冰［7］等提出了一種地方院校以參加競賽為載體的學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式；陶表達［8］則對參賽單位參加機創(chuàng)大賽校級組織模式進行研究，同時闡述了務實、務虛、務需之間的關系；王樹才［9］通過分析機創(chuàng)大賽可持續(xù)性問題，指出將教學活動和大賽緊密融合，使其成為一種教學方法和手段；鄧小林［10］等以梧州學院為例，深入地探討了機創(chuàng)大賽的實施措施和方法。通過以上分析可以看出，機械類學科競賽在培養(yǎng)機械類創(chuàng)新人才過程中的重要性及必要性。目前在實際工作中，各高校尤其是地方高校，在競賽組織過程中，由于多方面原因，仍存在著一些共性問題。夏玲娜［11］從學校重視程度、條件保障、相關規(guī)章制度完善、指導教師團隊建設、學校部門配合五方面進行了分析，并給出了相應對策。唐小潔［12］等從設立專項經(jīng)費、教師培訓交流、學生集訓等十個方面對學科競賽發(fā)展提出了建設性意見。由于高校本科業(yè)績考核需要，地方院校更加看重學科競賽的成績，而成績卻始終不如重點院校，這也反映了地方高?；A的薄弱和經(jīng)驗的欠缺。我們認為，人才創(chuàng)新訓練模式缺失是諸多原因中重要的一環(huán)，我們從地方院校機械類學科競賽的現(xiàn)狀分析入手，以臺州學院為例，構建了機械類學科競賽創(chuàng)新訓練新模式，并經(jīng)過6年多的競賽實踐，取得了可喜成績。

1 地方院校機械類專業(yè)學科競賽現(xiàn)狀分析

目前浙江省大學生科技競賽委員會認可的機械類學科競賽項目有機械設計競賽、工程訓練綜合能力競賽、機器人競賽，浙江省大學生智能機器人創(chuàng)意競賽等四大競賽。在上述四大學科競賽中，地方院校獲獎數(shù)量遠低于省屬高校，近6年浙江省機械設計競賽（本科組）各獎項設置總數(shù)量如圖1所示。從圖1中我們可以看出：（1）從2014—2019年間，浙江省大學生機械設計競賽本科組參賽作品數(shù)量呈波浪式上漲，尤其是國賽年，作品數(shù)量更是屢創(chuàng)新高；（2）地方院校獲得一等獎、二等獎的數(shù)量明顯少于省屬高校。

圖1 近6年浙江省機械設計競賽本科組獲獎情況

由此可見，在浙江省大學生機械設計競賽中，地方院校在獲獎數(shù)量及獲一等獎、二等獎數(shù)量均較少。針對此問題，通過與各高校競賽負責人和參賽師生交流后發(fā)現(xiàn)：

（1）省屬高校生源質量遠高于地方院校。從浙江省部分高校近6年的機械類專業(yè)招生最低分數(shù)線（如表1所示）可以看出，臺州學院機械類專業(yè)招生情況處于浙江省中等偏下水平，學生學習能力一般，自控能力較差。但從入校后表現(xiàn)得知，學生思維較活躍，有較強的動手實踐能力。

（2）地方院校教師投入精力有限。學科競賽指導老師通常由專任教師和實驗員組成。在和眾多院校競賽負責人或指導老師交流過程中發(fā)現(xiàn)，理論聯(lián)系實際，即“專任教師+實驗員”組隊指導的作品，取得好成績的概率要遠大于單獨專任教師指導或單獨實驗員指導。但專任教師除了正常的日常教學活動外，還需要在科研、項目等方面投入大量精力，而每個人的精力總是有限的，顧此失彼的情況時有存在。

表1 浙江省部分高校近6年機械類專業(yè)招生最低分數(shù)線 分

基于以上兩點原因，學生在參加比賽前，經(jīng)過嚴格的賽前訓練是非常必要的。而在這方面，目前很多院校也已經(jīng)在進行中，如李勇軍［13］等提出基于社團活動的創(chuàng)新能力訓練模式，是從社團角度出發(fā)，對學生進行創(chuàng)新能力訓練。許遠［14］提出營造良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育文化氛圍，則是為學生提供良好的創(chuàng)新能力訓練環(huán)境。地方院校在學科競賽方面處于劣勢，與生源質量及指導教師投入的精力有直接關系，而地方院校參賽選手要想彎道超車，就需要有適合本校特色的人才培養(yǎng)創(chuàng)新訓練模式。

2 機械類專業(yè)學科競賽創(chuàng)新訓練模式的構建

孫亞星［15］等認為現(xiàn)在的競賽題目綜合性越來越強。目前的機械類學科競賽，就比賽內(nèi)容而言，要求是越來越高，綜合性越來越強。以浙江省大學生機械設計競賽為例，2018年競賽主題為“智慧養(yǎng)老，情暖夕陽”，具體內(nèi)容為居家養(yǎng)老或提升老年人生活品質等［16］。從競賽文件中分析可知，（1）必須是機械設計方面的作品；（2）要有創(chuàng)新性和新穎性，具有較高的實用價值；（3）必須提交查新報告。參賽院校若缺乏合適的人才訓練模式，對學生沒有進行充足、專業(yè)的訓練，所設計制作出的作品想取得優(yōu)異的成績將非常困難。

針對上述困境，我們認為，建立合適的學科競賽人才創(chuàng)新訓練模式，有利于改變目前現(xiàn)狀。學科競賽創(chuàng)新訓練模式，指的是專為參加學科競賽所設計的一種人才培養(yǎng)模式，這個模式是有計劃、有目的地針對相應的學科競賽，進行基礎能力、創(chuàng)新設計能力、團隊協(xié)作能力等方面的專業(yè)訓練，使學生快速地掌握相應的專業(yè)知識和實踐操作技能，可以從容參加相應的學科競賽。學科競賽創(chuàng)新訓練模式主要從創(chuàng)新訓練理念、創(chuàng)新訓練目標、創(chuàng)新訓練內(nèi)容和創(chuàng)新訓練實施過程四個方面進行系統(tǒng)論述。

2.1 創(chuàng)新訓練理念

創(chuàng)新訓練理念，指的是學科競賽創(chuàng)新訓練模式構建理念。學科競賽有其專業(yè)性特點，本文主要是針對機械類學科競賽進行討論。眾多的院校在參加學科競賽過程中，無非采用三種形式：導師主導型、學生主導型、導師學生兼容型，而整個過程中，均忽視了學生前期培養(yǎng)的重要性。正所謂：授人以魚，不如授之以漁。在長期的競賽管理中，我們團隊形成了“3311”的人才創(chuàng)新訓練模式?！?311”人才創(chuàng)新訓練模式，即指對學生進行3個基礎能力訓練、3個創(chuàng)新設計能力訓練、1個團隊協(xié)作能力訓練、1個禮儀修養(yǎng)訓練。

2.2 創(chuàng)新訓練目標

創(chuàng)新訓練目標為人才創(chuàng)新訓練指明了方向。針對機械類學科競賽，主要實現(xiàn)以下培養(yǎng)目標：（1）具備自主查找文獻、擁有自學能力（長期學習能力）；（2）具備創(chuàng)新意識，具有創(chuàng)新設計能力；（3）實踐動手能力強，會操作常用機床；（4）擁有較強的團隊協(xié)作能力；（5）具有較高的禮儀修養(yǎng)。通過針對這些能力的訓練，使學生初步具有參加專業(yè)性學科競賽的能力，設計出具有較高創(chuàng)新性的作品，同時以良好的職業(yè)修養(yǎng)向其他同學、評審專家更好地展示自己的作品。

2.3 創(chuàng)新訓練內(nèi)容

2.3.1 夯實基礎能力

基礎能力，即學生必須掌握的基本能力。針對機械類學科競賽，查閱文獻能力、實踐操作能力及三維繪圖能力是必須進行訓練的基礎能力。學生只有夯實了基礎能力，那么不論是之后課程的學習，還是參加專業(yè)學科競賽，都可以達到事半功倍的效果。

（1）查閱文獻能力訓練。查閱文獻是科研人員應該具備的基礎能力。對參加學科競賽的學生而言，同樣也是必須掌握的基礎能力。指導老師在對學生進行查閱文獻能力訓練時，首先列舉學生查閱文獻的途徑；其次指導學生對文獻進行分類排序整理；最后通過具體項目進行實戰(zhàn)訓練，切實提高學生查閱文獻能力。

（2）實踐操作能力訓練。對機械類專業(yè)學生而言，不僅能提出合理的、有創(chuàng)新性的設計方案，要完成作品設計，更重要的是有能力將作品加工制作出來。這就要求學生在參加競賽前，具有較高的實踐操作能力?？梢允炀毜厥褂酶黝悪C械加工機床，明白操作規(guī)程和使用方法，具有強烈的安全意識。我院在實踐操作能力方面的訓練，主要分為三部分：①普通類機械加工機床使用訓練；②數(shù)控類機械加工機床使用訓練；③特種加工設備（如3D打印機、激光切割機床、線切割機床等）訓練。

（3）三維繪圖能力訓練。圖紙是機械類人員的交流語言。一個想法，如何描述出來，讓其他人明白，需要通過圖紙來表現(xiàn)。針對剛入校的大一學生，教學大綱中會安排畫法幾何的課程，但學生想表達自己一個思想時，由于專業(yè)術語等了解有限，表達仍存在較大的困難。繪圖軟件是機械類學生必須掌握的內(nèi)容之一，在大一時即學習三維繪圖軟件，不僅有利于其對畫法幾何課程的理解與學習，更可以通過三維繪圖軟件，表達自己的所想，使其他人一目了然。通過三維圖，可以分析出此方案是否滿足可行性要求，比如圖中哪些零件可以購買、哪些零件需要加工、電機等部分標準件選型及安裝工藝是否合理等，甚至可以通過三維動畫仿真分析，判斷該方案的完整性和可行性。

2.3.2 提高創(chuàng)新設計能力

我院在針對學生的創(chuàng)新設計能力訓練方面，使用的是“理論+實踐”的訓練模式，即通過“TRIZ理論和頭腦風暴法”來提高學生的理論創(chuàng)新設計能力，通過應用“慧魚創(chuàng)新組合模型”來驗證學生設計方案的可行性。

（1）“TRIZ理論”是前蘇聯(lián)科學家提出的創(chuàng)新設計理論，它提出了創(chuàng)新思維方法與問題分析方法、技術系統(tǒng)進化法則、技術矛盾解決原理、創(chuàng)新問題標準解、發(fā)明問題解決算法等［17］。針對受訓學生，要求其將課本內(nèi)容基本掌握，并通過多次的實際案例進行創(chuàng)新訓練，基本會應用。

（2）“頭腦風暴法”是美國科學家首次提出的一種激發(fā)性思維方法［18］。該方法在作品設計初期、制訂作品方案時使用效果更好。

（3）“慧魚創(chuàng)意組合模型”是技術含量很高的工程技術類智趣拼裝模型，是目前創(chuàng)新設計和作品驗證最好的載體。學生使用慧魚組件搭制出作品模型，觀察模型是否滿足設計要求。在滿足的情況下再進行實物制作，則可以起到事半功倍的功效。

2.3.3 鍛煉團隊協(xié)作能力

團隊協(xié)作能力是建立在團隊基礎之上，團隊所有成員互補互助，齊心協(xié)力達到最大工作效率的能力［19］。鍛煉團隊協(xié)作能力一方面能使團隊成員更默契、在比賽過程中可以高度協(xié)調；另一方面，可以更好地發(fā)揮出團隊中每個人的優(yōu)勢，提高個人自覺性。因為團隊協(xié)作的本質是共同奉獻，需要每一個人都坦誠相待，遇到問題時及時交流，自覺參與進來。當在比賽過程中遇到突發(fā)情況時，例如作品出現(xiàn)突發(fā)情況，不能一味的傷感急躁，將消極情緒傳遞給團隊中其他成員。此時更應當發(fā)揮個人特長，分工協(xié)作，彌補已經(jīng)存在的缺陷。

2.3.4 禮儀修養(yǎng)

孔子曰：“不學禮，無以立。”孔子在兩千多年前就告訴我們學習禮儀的必要性和重要性。針對學科競賽而言，學習禮儀的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高學生綜合素質。綜合素質包括人的適應能力、生存能力、心理素質等多方面內(nèi)容，禮儀修養(yǎng)是最關鍵的一環(huán)［20］。在學科競賽中，具有良好的禮儀修養(yǎng)，不僅可以展現(xiàn)個人或團隊的精神風貌，以更好的姿態(tài)面對評審專家，獲得較好的印象分，而且可以感染周圍同學以樂觀、積極的態(tài)度面對競賽。在人生道路中，也會以積極向上的姿態(tài)使學生面對生活中各種荊棘與困險；（2）提高學生心理承受力。在學科競賽參賽過程中，會有眾多的方案評審、答辯等評審環(huán)節(jié)。良好的禮儀修養(yǎng)，可以使學生在整個過程中，減輕緊張感，提高心理承受能力。尤其在突發(fā)情況發(fā)生時，其表現(xiàn)更是明顯；（3）增加學生自信心。良好的禮儀修養(yǎng)，是所有場合的“潤滑劑”，它可以增強個人、團隊等自信心，塑造個人或團隊形象。強大的自信心更是可以使學生在面對老師或評審專家的提問時，從容面對，展現(xiàn)出團隊的最好風采。

3 創(chuàng)新訓練實施過程

創(chuàng)新訓練對象主要為大一學生。針對有意向參加學科競賽的大一學生，入校后，讓他們加入專業(yè)社團，在專業(yè)社團中，安排相關的訓練內(nèi)容。大一學生進行創(chuàng)新訓練，整個訓練周期為1～1.5年，學生結束訓練后，即可報名參加相關的學科競賽。進入大三后學生成為主力成員，在參與學科競賽的同時，負擔起大一學生培養(yǎng)任務。整個訓練過程，主要安排在大一階段，學生加入專業(yè)社團后訓練實施過程如圖2所示。

圖2 創(chuàng)新訓練實施過程

新生加入專業(yè)社團后，由專業(yè)社團會長、副會長、各部門部長，制訂詳細的培訓方案和培訓計劃，安排有經(jīng)驗和有特長的大三學生進行各方面內(nèi)容的訓練，接下來就創(chuàng)新訓練實施過程進行簡單介紹。

（1）建立交流群。學生加入專業(yè)社團后，分別建立微信、qq等交流群，此群主要具有以下功能：①用于學生平時的交流、討論；②用于指導老師、社團管理人員發(fā)布通知、消息；③答疑等。

（2）建立簽到機制。簽到機制，具有監(jiān)督作用，也起到督促作用。地方院校學生生源層次不一，自控能力不強，建立簽到機制，可以督促其主動學習，也可以提高其自控能力。

（3）考核。學生在受訓結束后，通過兩次考核來判定學生受訓情況。①三維繪圖技能考核，主要考核學生三維軟件應用熟練度；②綜合性考核，則考核學生作品方案制訂、三維繪圖、實物或模型加工制作、準備PPT、答辯等內(nèi)容。

第二次綜合性考核，也是全部受訓學生最后一次培訓學習的主要環(huán)節(jié)。此次考核，由受訓學生全面地、綜合地將所學知識反映在作品設計中，通過PPT答辯的形式展開，這一過程中，不僅考核了學生創(chuàng)新設計能力、實物加工制作能力，也考核了PPT制作能力、團隊協(xié)作能力、禮儀修養(yǎng)等內(nèi)容。同時專業(yè)社團指導老師，對學生所設計的所有作品進行詳細點評，使其他受訓學生不僅看到作品，也了解到作品背后所涉及的專業(yè)知識。

我院在采用了“3311”訓練模式后，競賽成績穩(wěn)步提高，近6年在浙江省本科院校機械設計競賽排名如圖3所示。通過創(chuàng)新訓練的學生，在國創(chuàng)（省創(chuàng)）項目申報及教師省部級以上科研項目申報中均起到了舉足輕重的作用。近幾年共取得國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目21項、浙江省新苗計劃項目19項、授權的發(fā)明專利18項、授權的實用新型專利30項等。學生在教師科研中參與比例也在逐步提高，已經(jīng)逐步成為教師科研中不可或缺的一部分。

圖3 2014—2019年臺州學院在全省本科院校機械設計競賽排名

4 結語

機械類專業(yè)學科競賽是學生對所學專業(yè)知識進行一次系統(tǒng)總結和實踐，學生的基礎能力、創(chuàng)新設計能力、團結協(xié)作精神起到全面的錘煉。本文以臺州學院航空工程學院參加機械類學科競賽為例，詳細介紹了“3311”創(chuàng)新人才訓練模式的訓練內(nèi)容和實施方法。實踐結果表明，該方法不僅使我院在學科競賽中的獲獎數(shù)量、獲獎質量方面取得了突破性成績，也促進了大學生國創(chuàng)（省創(chuàng)）項目申報和教師科研項目申報的雙豐收。相信這些舉措也能為其他工科專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供借鑒。