學科競賽融合金屬材料工程研究

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學科競賽是培養大學生工程實踐和創新能力、團隊協作、溝通表達、工程管理能力等的有效手段和重要載體，可以有效激發學生學習興趣和潛能［1-5］。學科競賽與專業實踐教學的有機融合，可以實現知識應用、知識拓展以及知識創新的無縫銜接，形成“知識—能力—素養”三個層次的提升。本文以我校金屬材料工程專業為例，以全國高校大學生金相大賽、熱處理創新創業大賽、失效分析大賽等為契機，結合實踐課程特點，積極挖掘學科競賽和實踐教學的關聯性，將培養作品、組建和訓練競賽隊伍的任務融合到具體教學環節中，優化和調整實踐內容、探索多元化的實踐教學方法、改善實踐教學評價方式，以提高人才培養質量。

1學科競賽驅動下專業實踐教學存在的問題

學科競賽是緊密圍繞專業教學基礎上開展的教學活動，是傳統實踐教學的重要延伸［6］。近年來，專業嘗試將學科競賽滲透到專業教學體系中，取得了卓有成效的成績，但仍存在以下問題。

1．1學科競賽與實踐教學設計相脫節

針對“項目式”的學科競賽，學生在大賽中普遍暴露出方案設計生搬硬套、創新意識薄弱等問題，說明實踐課程教學對學生的知識完整性、系統性和創新能力培養支撐不足。同時，多數教師將學科競賽和實踐課程相割離，競賽時沒有認真選題，倉促組織隊伍，沒有起到課程對競賽選拔人才、組織隊伍、選題可持續的促進作用。

1．2學科競賽受眾面窄，能力培養無法全員化

由于受到大賽賽制規定，參賽名額受限，因此只能做到“精英培養”，與工程教育認證要求的覆蓋全部學生的內容不相符。若將學科競賽與專業實踐課程有機融合，不僅可以擴大參賽選拔面，提升競賽水平，而且也有利于提升學生整體實踐能力。

1．3教學內容缺乏創新性，與行業發展前沿銜接不緊密

學科競賽的選題大多與生產實際緊密結合，或具有一定的學科前瞻性。在當前實踐教學改革形勢下，雖大力推進了綜合性、設計性和創新性項目，但更新速度慢，滯后于產業技術發展，也不能較好地體現前沿科學技術。

1．4實踐教學手段單一，不能充分體現以學生為中心

學生在傳統的實驗教學方式中自主操作空間小。專業立足于工程教育認證大背景，基于OBE理念不斷探究“以學生為中心”的教學設計方法和策略，一定程度上彌補了傳統實踐教學的不足。但實踐教學新模式還沒有完全確立，沒有形成濃厚的教改氛圍。

2融合學科競賽的金屬材料工程專業實踐教學升級策略

2．1構建“一導向、四位一體、三層次”實踐教學格局

以學科競賽為驅動，構建了以“成果”為導向，“成分—結構—制備—性能”四位一體的知識框架，“基礎性實驗(基本技能訓練)、綜合設計性實驗(綜合能力培養)、創新性實驗(創新能力提升)”三層次遞進式實踐教學新體系，培養學生按能力要求分層練習、逐級提高，加強學生解決“復雜工程問題”和創新能力的培養。在明確專業實踐課程目標的基礎上，按照學科競賽“理論基礎能力、專業技能、綜合能力”三層次遞進式能力要求進行優化和調整實驗教學內容，將大賽案例、作品分享融入課堂。同時為增加學科競賽的參與度，提高學生創新能力和科學素養，我校將所有學科競賽的培訓、指導活動納入雙創教育實踐類課程建設范圍，將培養作品、組建和訓練競賽隊伍的任務融合到具體的教學環節中。如金屬材料工程專業開設融合“材料熱處理創新創業大賽”“全國大學生金相大賽”等學科競賽的創新創業實踐課程，實現了專業實踐教學與學科競賽指導的有效貫通。課程以學生的實踐創新能力培養為牽引，從知識層面、過程層面、能力層面、團隊層面考慮，通過認真梳理實踐活動過程所需的知識點，開展典型案例、工程實例針對性分析與講解，并在此基礎上，結合學科競賽，設計系列實踐教學活動，鼓勵學生從材料體系、結構調控和制備方面創新思路。圖1為融合學科競賽的創新創業實踐課程。

2．2深化科教融合，組建“指導教師—研究生—本科

生”三層次梯隊式學科競賽團隊依托學科平臺，以科研項目為牽引，孵化學科競賽題目，組建以“指導教師(各實踐環節教師、具有較強科研能力的教師、行業企業指導老師等)—研究生(相關科研項目的研究生)—本科生(包括參賽和未參賽過的跨學科、跨年級的學生)”組成的梯隊式學科競賽團隊，實現可持續的創新性教學，培養學生創新能力。學科競賽團隊中指導教師作為負責人，在學習過程中充當引導者、督促者和管理者。主要負責學生專業知識傳授、課題方向和研究計劃制訂、規劃引導、跟蹤指導。并通過學生之間“幫、帶、協”機制，共同完成調研、設計、分析、實驗等，實現穩定、可持續的實踐創新教學過程。同時青年教師通過學科競賽的全程參與，積極開展課程建設，推進教學改革和創新，不斷提高教學質量，努力朝著大賽的初衷“以賽促教”“教學相長”的方向邁進。

2．3構建“線上+線下”“集中學習+小組合作+分散指導+過程監督”多元實踐教學手段

積極推動現代信息技術與教育教學深度融合。打破以教師面授為主的傳統線下實踐教學模式，結合“雨課堂”“學習通”“藍墨云”等信息化教學手段，建設線上課程平臺，開辟學科競賽相應專欄。將實驗相關資料、學科競賽章程、校賽、省賽、國賽選拔方法以及每屆大賽的優秀作品及學生參賽心得等分享至課程網站。一方面，學生可以通過線上課程資料提前對實驗內容進行預習，充分了解學科競賽和專業實驗課程內容的相關性，加深了學生對實驗課程內容的學習。另一方面，可以加大學科競賽宣傳力度，擴大學科競賽的影響力，激發全體學生積極投入，在學生群體中形成了良好氛圍。針對部分實踐課程融合了學科競賽的“集中學習+小組合作+分散指導+過程監督”的指導方法。首先，學生集中學習實踐活動過程所需的知識點以及典型案例。其次，38學生自由分組進行，每組設置組長1名，負責整體協調工作。每小組在教師的指導和監督下，由學生自主進行方案設計、實驗實施、結果分析，并形成作品進行答辯。整個實踐過程中，給予了學生大量自主實踐操作空間，充分發揮了學生的主觀能動性。

2．4構建多元化考核評價機制

針對不同的實踐課程和實踐項目特點，在評價體系中引入與競賽類似的評分機制和考核方式。如金相試樣制備及金相顯微鏡的觀察實驗，將學生實驗操作過程、樣品表面質量和試樣的鏡下質量等納入實驗教學考核體系，更加科學有效地評價學生實踐能力?！皠撔聞摌I實踐”課程采用考試(知識學習)、報告(案例教學)、作品答辯(實踐活動)考核評價方式。成績考核合格以上，將取得4個創新創業實踐學分，成績優秀者經進一步選拔培訓后，將代表學校參加省賽、國賽。對于學生在參賽階段取得省級以上獲獎，根據獲獎情況，可另外再獎勵2～4學分，可轉換同時選修課學分。

3學科競賽與專業實踐課程融合教學實踐成效

本項目團隊成員在實踐教學過程中，不斷探索學科競賽和專業實踐課程的融合，取得一定成效。近幾年，金屬材料工程專業參與各學科競賽的學生數量逐年提高，學科競賽獲獎率穩步提升，并且有多名教師獲得學科競賽“優秀指導教師”稱號。圖2為2018—2021年學生獲金相大賽、材料熱處理創新創業大賽、失效分析大賽獲省級、國家級獎項統計。

結語

加強學科競賽與專業實踐課程深度融合，完善提升學生工程實踐和創新能力的實踐教學模式建設，豐富了實踐教學內容，推動了信息化教學手段的不斷改進和創新，組建了優秀的學科競賽團隊，切實提高學生解決復雜工程問題的能力，保證人才培養質量的持續提升。在今后的教學工作中還要進一步結合專業的發展需要及教學實踐總結，對融合學科競賽的教學實踐方案不斷地進行升級，力求與時俱進，進一步提高教學質量。

參考文獻:

［1］李國鋒，張世英，李彬．論基于學科競賽的大學生創新能力培養模式［J］．實驗技術與管理，2013，30(3):24-26．

［2］陳會林，王道平，劉延飛．學科競賽融入高校創新人才培養全過程研究［J］．高教與成才研究，2018(16):1-2．

［3］劉龍斌，彭科，江振宇，等．基于學科競賽培養學生創新競爭綜合素質的思考［J］．教育教學論壇，2018(47):200-201．

［4］韓晗．競賽對創新型人才培養促進作用的研究與實踐［J］．科教導刊，2018(31):54-55．

［5］楊志斌，趙昕．學科競賽促進教學改革與創新能力培養［J］．實驗室科學，2018(5):238-240．

［6］潘雙利，鄭貴軍．OBE理念導向下“賽教融合”創新人才培養模式［J］．科教導刊，2020(23):28-30．

作者:楊曉敏 單位:中北大學材料科學與工程學院