基于“科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與實(shí)踐＊

秦 濤，楊 沫，王乙坤，劉亞麗，高成慧

（湖北文理學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 襄陽(yáng)441053）

“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程作為機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)的后續(xù)課程，是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的重要專(zhuān)業(yè)課，具有基礎(chǔ)性、靈活性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性等特點(diǎn)。該門(mén)課程著眼于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，對(duì)于大學(xué)生建立創(chuàng)新意識(shí)、啟發(fā)創(chuàng)新思維、培養(yǎng)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力具有重要意義，近年來(lái)已成為國(guó)內(nèi)各大高校機(jī)械及機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的核心課程[1]。各高校都在對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、手段、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探討，并創(chuàng)建了各種創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室[2-3]。但是大多數(shù)高校都存在著學(xué)生人數(shù)多、課時(shí)有限、設(shè)備臺(tái)套數(shù)少的缺點(diǎn)。怎樣充分利用現(xiàn)有的資源，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)成為了當(dāng)務(wù)之急。湖北文理學(xué)院自2016年面向機(jī)制專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程以來(lái)，也一直面臨如上問(wèn)題，如何更加有效地提高教學(xué)質(zhì)量和育人效果，調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新參與的積極性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)用能力，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，不僅要求在教學(xué)內(nèi)容上創(chuàng)新，還要有教學(xué)方法和教學(xué)模式的創(chuàng)新。經(jīng)過(guò)兩屆學(xué)生的實(shí)踐證明，將科研項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽導(dǎo)入課程教學(xué)效果明顯，學(xué)生科研和競(jìng)賽獎(jiǎng)勵(lì)成果突出[4]。

1 “科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)模式的內(nèi)涵

“科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)模式以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)為宗旨，旨在激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與教師科研項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽的主動(dòng)性和自主性，給予學(xué)生更多接觸實(shí)際項(xiàng)目的機(jī)會(huì)，將課堂教學(xué)掌握的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)應(yīng)用于科研項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽實(shí)踐活動(dòng)中，幫助學(xué)生鍛煉科研創(chuàng)新實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能。在項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽實(shí)施的過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)以團(tuán)隊(duì)或小組配合形式完成目標(biāo)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生互動(dòng)溝通和知識(shí)分享意識(shí)，提升技能互助和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)在完成任務(wù)的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生將科研項(xiàng)目或?qū)W科競(jìng)賽成果進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生理論知識(shí)運(yùn)用和創(chuàng)新實(shí)踐能力的全面培養(yǎng)和綜合提升[5]。

2 在“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程中的教學(xué)改革與實(shí)踐

將“科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)模式融入“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革，以學(xué)科競(jìng)賽為切入點(diǎn)，以科研項(xiàng)目為升華載體，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽和科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)課程理論和實(shí)踐教學(xué)。學(xué)生主持或參與科研活動(dòng)，師生在科研活動(dòng)開(kāi)展過(guò)程中共同探討，充分發(fā)揮教師指導(dǎo)、學(xué)生實(shí)踐的能動(dòng)作用，在發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和能力。

2.1 教學(xué)改革與實(shí)踐概況

2.1.1 改革教學(xué)方案，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

組織課程組成員認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》等文件精神和國(guó)內(nèi)外“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程改革經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行系統(tǒng)思考，修訂、完善課程教學(xué)方案，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，重構(gòu)課程教學(xué)體系。將科研項(xiàng)目與學(xué)科競(jìng)賽融入教學(xué)內(nèi)容，將課程內(nèi)容模塊化、項(xiàng)目化，有效地將課程內(nèi)容、課題體系、教學(xué)進(jìn)度與教師的科研項(xiàng)目及學(xué)科競(jìng)賽結(jié)合起來(lái)，注重相關(guān)學(xué)科的相互交叉與橫向聯(lián)合在課程教學(xué)體系中的融入度，同時(shí)加強(qiáng)項(xiàng)目庫(kù)和競(jìng)賽庫(kù)資源建設(shè)，完成全新改革的“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的授課大綱與教學(xué)方案。

2.1.2 改革教學(xué)方法，以學(xué)生為中心

在教學(xué)中理論結(jié)合實(shí)際，通過(guò)采用項(xiàng)目化試點(diǎn)、任務(wù)化考核、組內(nèi)外自評(píng)互評(píng)等改革性教學(xué)方法和模式提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主創(chuàng)新能力。根據(jù)修訂的教學(xué)方案，在2018級(jí)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，探索嘗試個(gè)性化教學(xué)形式與手段，依據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力和個(gè)性差異、學(xué)科競(jìng)賽的要求等，從創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)律出發(fā)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)，分層管理、分層教學(xué)、分層落實(shí)，改變傳統(tǒng)的灌注模式教學(xué)，以啟發(fā)、引導(dǎo)、交流與解惑方式改變學(xué)生被動(dòng)、畏懼、消極的學(xué)習(xí)狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新鉆研的熱情，增加學(xué)生的參與度占比，嘗試讓學(xué)生走上講臺(tái)分享項(xiàng)目，相互學(xué)習(xí)、相互評(píng)比，慢慢向“以學(xué)生為中心”轉(zhuǎn)換，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和表達(dá)能力。

根據(jù)課程組教師主持的科研項(xiàng)目和機(jī)械專(zhuān)業(yè)重要學(xué)科競(jìng)賽（如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等）主題，擬定10個(gè)左右項(xiàng)目方向，要求學(xué)生對(duì)照機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，結(jié)合項(xiàng)目主題搜集案例，充分調(diào)研開(kāi)展創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過(guò)授課、講座、創(chuàng)新強(qiáng)化訓(xùn)練等方式對(duì)組建的學(xué)生科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)度安排進(jìn)行科研指導(dǎo)與項(xiàng)目推進(jìn)，全方位傳授學(xué)生創(chuàng)新理論與方法，多方面發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)新潛力。同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)踐的同時(shí)，選拔創(chuàng)新人才和特優(yōu)人才組建有競(jìng)爭(zhēng)力的科創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，這對(duì)于應(yīng)用型地方本科院校教師科研團(tuán)隊(duì)人才補(bǔ)充也是一種切實(shí)有效的手段。

整合學(xué)院教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)資源，加大實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的力度，給學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐與項(xiàng)目實(shí)施提供軟硬件支撐。各項(xiàng)目組學(xué)生可以根據(jù)項(xiàng)目主題和需求選擇性地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、制作等。并且依托機(jī)械創(chuàng)新協(xié)會(huì)和機(jī)器人協(xié)會(huì)等學(xué)生社團(tuán)，組織全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、挑戰(zhàn)杯、高教杯全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽等國(guó)家大賽校內(nèi)選拔賽等活動(dòng)，通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練，提升學(xué)生項(xiàng)目調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、圖紙繪制、模型制作、樣機(jī)調(diào)試等能力，以工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)為主線，通過(guò)“科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)模式提升學(xué)生的工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。

2.1.3 改革考評(píng)方式，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

合理的考評(píng)機(jī)制對(duì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)能起到積極的推動(dòng)作用，建設(shè)一套不同于傳統(tǒng)打分制的新型“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程考核評(píng)價(jià)制度，突出過(guò)程評(píng)價(jià)、素質(zhì)評(píng)價(jià)和能力評(píng)價(jià)等多元化的考評(píng)方式，既對(duì)學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新的基本原理、創(chuàng)新思維方法和創(chuàng)新技法的程度進(jìn)行考核，又對(duì)學(xué)生創(chuàng)新原理和創(chuàng)新技法的實(shí)際應(yīng)用能力進(jìn)行考核。還能充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐的熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生全員參與學(xué)科競(jìng)賽和教師科研項(xiàng)目的積極性。學(xué)生通過(guò)參加學(xué)科競(jìng)賽與科研項(xiàng)目所取得的成果、發(fā)表的論文和專(zhuān)利等均可以作為最終考核的依據(jù)?！皺C(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程連續(xù)三年采用“自主選題、分組考核”的方式對(duì)學(xué)生的最終成績(jī)進(jìn)行考核，學(xué)生參與自主創(chuàng)新和持續(xù)性創(chuàng)新的熱情和能力大為高漲，申請(qǐng)專(zhuān)利、撰寫(xiě)論文、參與學(xué)科競(jìng)賽的次數(shù)和成果也顯著提高。

2.2 教學(xué)改革與實(shí)踐成效

2.2.1 教學(xué)效果提升

從連續(xù)三年的“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程考核結(jié)果及學(xué)生報(bào)告自評(píng)來(lái)看，學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽、加入教師實(shí)驗(yàn)室的積極性顯著提高，課堂出勤率和互動(dòng)性明顯提升，取得了較好的教學(xué)效果。

2.2.2 教學(xué)評(píng)價(jià)提升

從連續(xù)三年的“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程學(xué)生評(píng)教結(jié)果來(lái)看，評(píng)教成績(jī)均在98分以上，2019年達(dá)到100分滿(mǎn)分，學(xué)生對(duì)于“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程教學(xué)改革效果認(rèn)同度較高。

2.2.3 學(xué)生獲獎(jiǎng)提升

三年以來(lái)，課程組教師先后指導(dǎo)超過(guò)100名學(xué)生（其中大部分為上過(guò)“機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)”課程的學(xué)生）參加“互聯(lián)網(wǎng)+”、挑戰(zhàn)杯、全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽等各類(lèi)高水平學(xué)科競(jìng)賽，獲省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)51項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)23項(xiàng)，獲大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目國(guó)家級(jí)立項(xiàng)2項(xiàng)、省級(jí)立項(xiàng)5項(xiàng)，還指導(dǎo)學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文18篇、申請(qǐng)專(zhuān)利18項(xiàng)、獲評(píng)校優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文3篇。

2.2.4 學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力提升

通過(guò)對(duì)部分畢業(yè)學(xué)生的調(diào)研及學(xué)生報(bào)告自評(píng)來(lái)看，學(xué)生普遍反映收獲較大，尤其是對(duì)于自身創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自我表達(dá)等方面提升較大。并且本科生就參與教師科研項(xiàng)目和學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)經(jīng)歷對(duì)于其就業(yè)面試、考研復(fù)試等均體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。

3 總結(jié)

建立“科研項(xiàng)目+學(xué)科競(jìng)賽”雙驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，從教學(xué)方案和課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、教學(xué)方法和考評(píng)方式改革等方面入手，通過(guò)學(xué)科競(jìng)賽和科研項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)課程理論和實(shí)踐教學(xué)，著力推進(jìn)以學(xué)生為中心、師生共同參與的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索、自主創(chuàng)新、主動(dòng)實(shí)踐的精神和能力，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)、科研創(chuàng)新和成果匯聚、知識(shí)運(yùn)用和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的全面提升具有推動(dòng)作用和實(shí)際效果，同時(shí)對(duì)于提高教師教學(xué)質(zhì)量、壯大科研隊(duì)伍、提升人才培養(yǎng)質(zhì)量也有顯著意義。