學(xué)科競賽賦能大學(xué)工科專業(yè)課程教學(xué)

［摘 要］大學(xué)工科專業(yè)為國家發(fā)展培養(yǎng)了大量的人才。然而，受諸多因素的影響，部分大學(xué)工科教師、學(xué)生的實踐能力偏弱、工程素質(zhì)偏低。文章以“中國大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽：鑄造工藝設(shè)計賽”為例，分析了學(xué)科競賽的宗旨、競賽過程、評價指標(biāo)等，結(jié)合參賽學(xué)生的切身體悟和指導(dǎo)教師的實踐經(jīng)驗，介紹了學(xué)科競賽對提高大學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力、解決實際工程技術(shù)能力、建立工程價值觀等方面的多重作用；同時剖析了學(xué)科競賽對提高指導(dǎo)教師的實際工程能力的賦能效果。學(xué)科競賽的指導(dǎo)經(jīng)驗表明，有益的學(xué)科競賽能夠?qū)崿F(xiàn)“校企融合”“以賽促學(xué)、以賽促教”目標(biāo)，極大地吸引大學(xué)生參與工程實踐，同時有助于增強指導(dǎo)教師的工程意識和實踐能力，為解決大學(xué)工科理科化的問題提供參考。

［關(guān)鍵詞］學(xué)科競賽；工程能力；鑄造工藝設(shè)計賽；工科專業(yè)課堂教學(xué)；雙賦能

［中圖分類號］G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A ［文章編號］2095-3437（2025）01-0006-06

2023年9月，習(xí)近平總書記在黑龍江考察調(diào)研期間首次提到“新質(zhì)生產(chǎn)力”。新質(zhì)生產(chǎn)力是以創(chuàng)新為主導(dǎo)，擺脫傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑，具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征，符合新發(fā)展理念的先進(jìn)生產(chǎn)力質(zhì)態(tài)[1]。新質(zhì)生產(chǎn)力的“三高”特征要求高校進(jìn)一步更新育人理念和模式，培養(yǎng)更多高水平的人才?！吨泄仓醒腙P(guān)于進(jìn)一步全面深化改革 推進(jìn)中國式現(xiàn)代化的決定》提出，“教育、科技、人才是中國式現(xiàn)代化的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。必須深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，統(tǒng)籌推進(jìn)教育科技人才體制機(jī)制一體改革，健全新型舉國體制，提升國家創(chuàng)新體系整體效能”[2]。近年來，我國高等教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，在促進(jìn)高水平人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新上取得了長足的進(jìn)步，但是仍存在傳統(tǒng)教育理念“知識中心主義”“先理論后實踐”的弊端，對學(xué)生尤其是工科大學(xué)生的自主性與開創(chuàng)性培養(yǎng)不足，導(dǎo)致出現(xiàn)部分學(xué)生工程素養(yǎng)不足、工程價值觀失衡、工科理科化嚴(yán)重等問題[3]。在材料成型及控制工程專業(yè)（涵蓋鑄造、鍛壓、焊接、注塑、增材制造等熱加工方向）相關(guān)的專業(yè)課程教學(xué)中，上述問題尤為明顯，課程體系設(shè)置缺乏充足的實踐環(huán)節(jié)，導(dǎo)致部分學(xué)生內(nèi)生動力不足。

針對工科專業(yè)的工科理科化癥結(jié)，各界嘗試了各種辦法試圖解決，譬如推進(jìn)新工科建設(shè)[4]、學(xué)習(xí)德國工程教育的模式等[5]。新工科建設(shè)要求提升學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、分析與解決工程問題的能力。通過動手實踐解決復(fù)雜工程問題的能力是多元化和復(fù)合化的，要靠大量實踐項目鍛煉才能逐步形成。但根據(jù)現(xiàn)有的課程體系，學(xué)生進(jìn)行動手實踐的機(jī)會不多，且實踐環(huán)節(jié)后置。通過聯(lián)合社會力量和行業(yè)力量，引入學(xué)科競賽不失為一種增強大學(xué)生工程意識和實踐能力的方法。學(xué)科競賽能有效激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、鍛煉學(xué)生工程實踐能力、提高學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和管理能力。

本文結(jié)合項目組多年指導(dǎo)“中國大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽：鑄造工藝設(shè)計賽”（以下簡稱中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽）的實踐感悟，將學(xué)科競賽對于教師和學(xué)生的雙賦能作用進(jìn)行分析，力爭為廣大工科院校打破工科理科化的困境提供實踐參考。

一、大學(xué)工科專業(yè)課程教學(xué)痛點分析

大學(xué)工科理科化，是指工科教育復(fù)制或應(yīng)用了理科教學(xué)的模式和內(nèi)容，核心特征是重理論輕實踐、產(chǎn)研用能力較弱[6]。大學(xué)工科專業(yè)課程教學(xué)主要存在兩個問題：一是以理論教學(xué)代替實踐教學(xué)，套用理科的人才培養(yǎng)模式進(jìn)行工科人才培養(yǎng)，忽視了工程人才培養(yǎng)應(yīng)強化實踐教學(xué)的規(guī)律；二是在強調(diào)實踐重要性的同時，將實踐教育狹隘化，過于強調(diào)實踐的“獨立性”，在實踐與理論之間形成新的壁壘，非但沒有強化實踐教學(xué)，反而使實踐對理論教學(xué)的支撐逐漸弱化[7]。近年來，受到實踐教學(xué)安全壓力較大、專業(yè)課堂課時少、大學(xué)生考研考公導(dǎo)向等多重因素的影響，加之“理論課程教學(xué)為主、實踐教學(xué)為輔”的傳統(tǒng)工科課程教學(xué)方式的習(xí)慣使然，大學(xué)工科教學(xué)的理科化現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。

當(dāng)前部分大學(xué)存在一定的同質(zhì)化現(xiàn)象，評價體系較為單一，導(dǎo)致部分工科院校不得不關(guān)注“大科研”成果、“高水平”論文等量化指標(biāo)。部分工科院校引進(jìn)教師的條件側(cè)重于科研成果，而不是教學(xué)能力和實踐能力。工科院校對教師的考核更重視科研項目和“高水平”論文等科研成果，使得部分教師更為關(guān)注科研項目，而忽略了實踐積累，工程應(yīng)用教學(xué)能力不足。

如何引導(dǎo)工科院校教師將主要精力集中在教學(xué)和人才培養(yǎng)上，將科研與實際應(yīng)用關(guān)聯(lián)，推動教研成果轉(zhuǎn)化以及產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，培養(yǎng)更多的工科人才，是當(dāng)前廣大教育工作者需要思考和探索的問題。

二、學(xué)科競賽賦能指導(dǎo)教師

（一）中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽要求

中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽旨在為材料成型相關(guān)專業(yè)在校大學(xué)生提供實踐平臺，鼓勵學(xué)生緊跟鑄造技術(shù)發(fā)展，學(xué)習(xí)鑄造專業(yè)知識，提高鑄造工藝設(shè)計能力和相關(guān)操作技能，提升工程實踐能力與創(chuàng)新能力。該賽事自2009年舉辦以來，歷經(jīng)14屆，已累計有150余所高校的2.5萬余名大學(xué)生參賽。競賽憑借參與人數(shù)多，影響范圍廣，連續(xù)入選“全國普通高校學(xué)科競賽排行榜”。該賽事的競賽等級、賽制形式、賽事成效和社會影響得到了行業(yè)和各參賽高校的認(rèn)可。華中科技大學(xué)參與該項賽事的人數(shù)年平均近百人，獲得一等獎（本文提到的獎項均指全國決賽獎項）的人次約為8人次/年，該競賽是最受歡迎的國家級大學(xué)生學(xué)科競賽之一。

表1是中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽評分細(xì)則?？梢钥闯?，工藝設(shè)計和設(shè)計優(yōu)化、對零件的理解與分析、鑄件成型后處理和缺陷預(yù)測等在整個設(shè)計評分細(xì)則中占比較大。整個賽事對競賽作品的完整性、合理性、嚴(yán)謹(jǐn)性有嚴(yán)格的要求，主要考核參賽選手對基礎(chǔ)知識的掌握程度、專業(yè)知識的運用能力、協(xié)同創(chuàng)新的綜合思維方式。

（二）中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽賦能指導(dǎo)教師

對于作品的評價采用賽評分離的原則，即高校指導(dǎo)教師不參與作品的評價，評委不參與競賽的指導(dǎo)、不提供任何形式的幫助。對作品的評審采用盲審的方式，避免了主觀因素的干擾。

中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽對于工科教師是一大考驗，也是破解工科理科化的一個有效方式，更是一個實踐賦能的契機(jī)。由于大賽的評委多是在國內(nèi)一流企業(yè)多年從事鑄造工作的高級工程師甚至總工程師，且從出題、初賽、復(fù)賽、決賽全程無高校教師的參與，因此這種方式對于高校指導(dǎo)教師來說是一大考驗。

中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽對指導(dǎo)教師的指導(dǎo)能力要求如圖 1所示。從圖中可以看出，競賽對指導(dǎo)教師有5大能力要求，其中第2、3、4項能力著重考查指導(dǎo)教師的工程能力，且要求較高，指導(dǎo)教師需不斷提升自身工程能力。部分高校邀請行業(yè)內(nèi)資深工程師到校舉辦講座或系統(tǒng)培訓(xùn)師生。這些舉措對教師的成長、實際工程能力的提高大有裨益，同時提高了教師指導(dǎo)學(xué)生競賽的水平。

圖 2是2023年和2024年中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽的題目案例。圖2（a）是2023年一個大型鑄鋼件，牌號ZG15Cr2Mo1/SQ（zh.H.Q）。競賽組委會提供的是二維CAD零件圖，作為指導(dǎo)教師，要會讀圖、準(zhǔn)確畫出三維圖，了解零件的成型特點和難點。譬如圖2（a）的零件屬于大型不銹鋼鑄件，且為耐壓件。保證順序凝固是其首要設(shè)計要點，要選擇開放式澆注系統(tǒng)，避免夾雜缺陷。圖2（b）的零件屬于中小型球鐵件，牌號QT400-18L。該牌號的球鐵件有良好的低溫韌性。根據(jù)零件大小、材質(zhì)和模數(shù)，設(shè)計工藝時首先要保證平穩(wěn)充填、快速澆注，并且盡量避免過快冷卻。這些知識點并非單純依靠書本就能掌握，須在生產(chǎn)實踐中才能領(lǐng)悟。因為這些知識點直接影響工藝設(shè)計是否合理、有效。如果指導(dǎo)教師缺乏這類工程能力，學(xué)生就更不可能了解，設(shè)計出來的工藝便只是紙上談兵。近幾年，通過指導(dǎo)大賽評委的點評和企業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，指導(dǎo)教師的實際工藝設(shè)計能力得到顯著提高，可見該賽事對于指導(dǎo)教師實際工程能力的提升具有顯著效果。

三、學(xué)科競賽賦能大學(xué)生

（一）提高自信心

據(jù)不完全統(tǒng)計，參賽學(xué)生里大二學(xué)生占比約30%，材料成型及控制工程專業(yè)大學(xué)生占比約80%，另有功能材料專業(yè)、電子封裝專業(yè)和機(jī)械工程專業(yè)等專業(yè)的大學(xué)生參與。他們基本上沒有學(xué)習(xí)過專業(yè)課程。大部分學(xué)生剛開始組隊時非常忐忑，認(rèn)為自己缺乏專業(yè)知識基礎(chǔ)，難以應(yīng)對該學(xué)科競賽。但經(jīng)過培訓(xùn)，大部分學(xué)生在3個月后能夠基本完成設(shè)計任務(wù)，在預(yù)定的時間內(nèi)能夠通過校賽選拔。圖 3是2024年競賽指導(dǎo)步序圖，其指導(dǎo)方針為：以問題為導(dǎo)向自主學(xué)習(xí)；小問題借助互聯(lián)網(wǎng)交流群解決，大問題面對面研討，共性問題集中培訓(xùn)攻克；每組學(xué)生必須確保每周至少一次和指導(dǎo)教師面對面匯報討論。通過這樣有針對性的高效學(xué)習(xí)，真正做到“教—學(xué)—做”合一，學(xué)習(xí)效果較為顯著。自賽事開展以來，獲得一等獎的隊伍共有15支，其中有4支隊伍是來自非材料成型及控制工程專業(yè)的學(xué)生，有5支隊伍由大二學(xué)生組成。據(jù)統(tǒng)計，這些獲得過二等獎以上的大學(xué)生，大多進(jìn)入國內(nèi)外一流高校進(jìn)一步攻讀研究生。他們一致認(rèn)為，中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽帶給他們最大的收獲就是增強了自信心。一名獲得一等獎的女生自豪地說：“這個學(xué)科競賽對我影響很大，我以后面對學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)之類的賽事，都有勇氣和自信邁出第一步，這是我最大的收獲。同時，競賽極大地加深了我對這個專業(yè)的理解和認(rèn)識，拓寬了我的眼界，對我大三的專業(yè)課學(xué)習(xí)有很大的幫助，不管是學(xué)習(xí)還是復(fù)習(xí)都輕松不少，因為已經(jīng)對知識框架有大體的了解?！?/p>

（二）增強團(tuán)隊協(xié)作和有效溝通能力

根據(jù)中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽組委會的要求，該競賽的參賽團(tuán)隊每組人員不超過4人，指導(dǎo)教師不超2人。競賽細(xì)分項目繁雜，且工作量大、時間長，因此團(tuán)隊成員如何有效分工協(xié)作非常重要。一旦小組內(nèi)出現(xiàn)1～2名學(xué)生“打醬油”，就很難完成競賽任務(wù)。取得好成績的團(tuán)隊基本具有以下特點：一是推選出的隊長責(zé)任心強，組織能力強；二是團(tuán)隊分工明確，學(xué)習(xí)氛圍濃厚；三是嚴(yán)格執(zhí)行競賽時序，和指導(dǎo)教師的交流多、討論多。圖 4是中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽參賽團(tuán)隊分工協(xié)作圖。

獲獎學(xué)生表示中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽對提高團(tuán)隊協(xié)作能力最為明顯。一名獲得一等獎的學(xué)生感言：“在參賽中，通過團(tuán)隊協(xié)作，與指導(dǎo)教師溝通，和隊友討論，不斷推進(jìn)項目，提高了自身團(tuán)隊協(xié)作與溝通能力；完整地參與到工程項目中，有助于積累專業(yè)知識，深化專業(yè)認(rèn)知，增強專業(yè)自信；在就業(yè)及升學(xué)過程中，競賽經(jīng)驗可以作為個人能力的佐證之一?！?/p>

另一名獲得一等獎的學(xué)生表示：“通過參加競賽，深入了解了鑄造工藝的各個環(huán)節(jié)，包括模具設(shè)計、材料選擇、熔煉過程和質(zhì)量控制，鍛煉了與他人有效溝通、分工合作、共同解決問題的能力。這種團(tuán)隊協(xié)作精神在學(xué)習(xí)和工作中都非常重要，在競賽中學(xué)到的很多知識和技能在其他領(lǐng)域同樣適用?！?/p>

（三）培育工程價值觀

工程價值觀是指工程企業(yè)或個人在工程實踐中所遵循的一系列價值觀念和原則，反映了工程人員對工程實踐的態(tài)度、行為規(guī)范和價值體系[8-9]，其包括以下幾個方面：一是堅持誠信和質(zhì)量第一，二是注重安全和環(huán)保，三是強調(diào)創(chuàng)新和發(fā)展，四是秉持共贏和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?？梢哉f，工程價值觀是工程人員必須遵循的一系列行為準(zhǔn)則和價值觀念，只有堅持這些原則，才能推動工程實踐不斷發(fā)展和進(jìn)步。

當(dāng)前，工科院校課程體系設(shè)計思路多為“先理論后實踐”，即大一安排公共基礎(chǔ)課、大二設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)課、大三講授專業(yè)課、大四開展畢業(yè)設(shè)計。這一體系中，專業(yè)課程和專業(yè)實踐直至大三才開始，短暫的認(rèn)知實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)難以深入有效地支撐工程訓(xùn)練，不利于學(xué)生獲得很好的專業(yè)視野和實踐能力，學(xué)生很難在一年到一年半時間內(nèi)對所學(xué)專業(yè)形成全面、深入的認(rèn)識，難以形成良好的工程價值觀。這種工科課程體系的“結(jié)構(gòu)性”問題，導(dǎo)致部分學(xué)生認(rèn)為“理”“工”一體，這也是“先理論后實踐”的傳統(tǒng)工科課程體系的不足。

“工程即造物，工程具有獨立于科學(xué)的本根”的觀念是新工程本體論，主張課程體系的設(shè)計應(yīng)以工程實踐創(chuàng)新能力為導(dǎo)向，將產(chǎn)學(xué)協(xié)作、工程實踐與數(shù)學(xué)物理、人文社科和專業(yè)技能等的學(xué)習(xí)進(jìn)行整合，即從“先理論后實踐”轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑厡嵺`邊理論”，實施工程導(dǎo)向型教育。而中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽等各類學(xué)科競賽不僅能夠?qū)崿F(xiàn)“邊實踐邊理論”，而且能很好地體現(xiàn)“教—學(xué)—做”合一的教學(xué)理念。

學(xué)科競賽最大的特點是強調(diào)設(shè)計的創(chuàng)新性和工程性協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即設(shè)計的創(chuàng)新性、實用性、環(huán)保性、資源節(jié)約性等要素的協(xié)同。由于對作品的工程實用性要求極高，大學(xué)生對工程實踐的重視程度大幅提高。中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽評價體系如圖 5所示，評價人員是在國內(nèi)一流企業(yè)多年從事鑄造工作的一線高級工程師。

實踐表明，大二學(xué)生通過半年以上學(xué)科競賽的鍛煉，其工程能力得到了鍛煉，能夠樹立良好的工程價值觀。一名獲獎學(xué)生感慨：“中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計賽使自己得到了鍛煉，更像是自己在完成一件工藝品，不斷檢測、不斷修改、不斷完善，團(tuán)隊協(xié)作能力得到了鍛煉，專業(yè)素養(yǎng)和工程實踐素養(yǎng)也得到了提升?！?/p>

四、結(jié)語

第一，多年來的全國性學(xué)科競賽指導(dǎo)實踐表明，工程性較強的學(xué)科競賽能夠融知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)于一體，不僅鍛煉了大學(xué)生，而且鍛煉了教師，實現(xiàn)了良好的雙賦能。

第二，學(xué)科競賽重點圍繞行業(yè)實際應(yīng)用，融合行業(yè)實踐優(yōu)勢和高校智力人才優(yōu)勢，為行業(yè)培養(yǎng)了優(yōu)秀專業(yè)人才。競賽強調(diào)作品的完整性、合理性、有效性、創(chuàng)新性等，極大地提高了大學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，有助于其樹立良好的工程價值觀。

第三，學(xué)科競賽采取賽評分離的原則，高校指導(dǎo)教師不參與考核評價，評價標(biāo)準(zhǔn)以企業(yè)實際應(yīng)用為重點，真正做到了公平、公正、公開。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1］ 汪大海，莫雪楊. 新質(zhì)生產(chǎn)力賦能教育治理的行動邏輯與路徑探索[J]. 現(xiàn)代教育管理， 2024（7）：25-33.

[2］ 吳丹. 統(tǒng)籌推進(jìn)教育科技人才體制機(jī)制一體改革：訪教育部黨組書記、部長懷進(jìn)鵬[EB/OL].（2024-08-08）[2024-09-08].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/moe_2082/2024/2024_zl11/202408/t20240

808_1144687.html.

[3］ 楊潔，葉雨婷，王浩昆. 如何破解工科人才培養(yǎng)困局（一）：紙上談兵的畢業(yè)設(shè)計、工科教師理科化、論文壓力“連環(huán)套”、校企融而不合[EB/OL].（2023-05-08）[2024-09-08].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1765278390923648474amp;wfr=spideramp;for=pc.

[4］ 溫才妃. 破解工程教育困局，不只是打破“工科理科化”[N].中國科學(xué)報，2023-08-29（4）.

[5］ 張端鴻，殷婧冉. 德國高等工程教育為什么沒有理科化[J]. 中國科技人才， 2023（5）：1-8.

[6］ 吳春桃，左文健，閆佳，等. 工科理科化問題下工科教師評價的導(dǎo)向機(jī)理[J]. 航海教育研究， 2023，40（4）：47-51.

[7] 孫康寧，傅水根，梁延德，等. 賦予實踐教學(xué)新使命" 避免工科教育理科化[J]. 中國大學(xué)教學(xué)， 2014（6）：17-20.

[8] 于波，馬秋蔚. 工科院校素質(zhì)教育中的大工程觀教育研究[J]. 科教導(dǎo)刊（上旬刊）， 2017（7）：10-11.

[9] 周鐘揚. 對綠色工程管理及其工程價值觀的相關(guān)思考[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2015（16）：248.

［責(zé)任編輯：蘇祎穎］