“课程—竞赛—项目”的进阶式拔尖创新人才培养模式研究

［摘 要］ 培养创新型人才已成为我国教育工作的一项战略任务。以工程图样表达为载体，针对课程体系、学科竞赛以及科研项目实践等内容提出了进阶式拔尖创新人才培养模式。基于内容创新重构的课程体系升级，通过设置荣誉课程、双语课程等选修课程进行课程群的建设，从教学组织上实现有教无类、因材施教，满足“跳一跳”的需求，培养高阶人才；基于成图大赛训练的创新知识体系更新建立课程学习与创新能力培养之间的桥梁，以赛促学、以赛创新，实现创新人才培养的目的；基于项目实践的教研创新融合训练建立教学知识与创新实践之间的桥梁，在教学和科研双向促进的过程中培养拔尖人才。通过“课程—竞赛—项目”的进阶式人才培养模式能够提高学生的综合创新能力，为培养新型拔尖人才提供新的途径和方法。

［关键词］ 课程体系；学科竞赛；创新项目；进阶式；拔尖创新人才

［基金项目］ 2020年度广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目“重点专业——机械设计制造及其自动化专业”（gd2020409）；2021年度深圳大学教学改革研究项目“‘课程—竞赛—项目’的进阶式拔尖创新人才培养模式研究”（JG2021016）

［作者简介］ 范 雪（1984—），女，吉林梅河口人，博士，深圳大学机电与控制工程学院副教授，主要从事结构设计与图学表达研究；娄 燕（1971—），女，湖南衡阳人，博士，深圳大学机电与控制工程学院教授，博士生导师，主要从事智能装备、微成型技术研究；程 蓉（1969—），女，湖北荆门人，博士，深圳大学机电与控制工程学院教授，主要从事微细加工理论及技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）17-0011-04 ［收稿日期］ 2022-11-21

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中，明确提出要遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革、创新教育教学方法、探索多种培养方式，形成了各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面［1］。拔尖人才既是社会的基石，也是科技发展的主力军，培养拔尖创新型人才已成为我国教育工作的一项战略任务［2］。拔尖创新人才教育培养体系教学中，为了注重学生创新能力提高、培养具有创新创业能力的高素质拔尖创新型人才的目标，在课程体系设置、课程考核方式、理论与实践结合等方面均需要不同程度的改革［3］。随着世界面临百年未有之大变局，科技和人才竞争日趋激烈。然而在人才培养的过程中，尤其是工程类课程中，需要不断探索人才培养模式，才能培养出更多的拔尖创新型人才。

我国高校拔尖创新人才培养模式主要有第一课堂模式、第二课堂模式以及联合培养模式等。第一课堂模式指学生在校期间接受的课堂教学，第二课堂模式主要有科研项目参与及竞赛参与，联合培养模式主要包括校际合作与校企合作［4］。第一课堂模式的拔尖创新人才培养模式即指学生所接受的课堂教学，其重点在于课程的设置。例如华南理工大学开设的“机械类创新班”，清华大学的“计算机科学实验班”、西安交通大学的“侯宗濂医学实验班”。这种培养模式重在突出优势学科，在综合能力培养以及推广性上有一定局限性。第二课堂模式独立于日常的学校教学活动，突破其拓展度不高及参与度不深的限制，通过课外参与项目竞赛等方式培养实践精神、发展创新能力。科研项目参与的培养模式是以实际项目作为牵引，学生通过参与具体的科研项目增强实践操作及创新能力。例如研究型教学体系的创建，对于培养创新性专业拔尖人才具有开创性的成效［5］。竞赛参与模式通过科学系统的训练，以校内外各项竞赛为载体，经过个人努力及团队间的交流合作来提升实践及创新能力。参赛的过程就是研究性学习的过程，在调动学生积极性的同时鼓励学生主动探索并解决问题。竞赛过程中通过层层择优选拔及培养机制形成拔尖智力群体，在榜样辐射作用下提升创新能力、培养竞争合作精神［6］。通过学科竞赛，使拔尖创新人才培养、学科发展、教材建设及课堂研究等形成了良性循环的过程［7-8］。在目前高校的培养方式中，将课堂教学与课外实践相结合，既涉及教学环节，但又不限于此，有侧重地选择组合多种模式，形成各具特色、异彩纷呈的多样化模式。然而在构建拔尖创新人才培养模式的过程中，如何能将课程教学与学科竞赛、科研项目相融合，在人才培养实践的过程中如何搭建起三者间沟通的桥梁，在人才培养模式的创新等方面还有待进一步研究。

工程制图类课程已成为国内高等工科课程中重要的基础必修课。图学课程对于学生的空间思维能力要求较高，具有知易行难的特点。教学受限于课程学时、学生空间思维能力、期末考试评价体系等，缺乏激发学生持续学习的有效手段，同时如何满足部分学生能力强、兴趣足的学习需求，提高课程的高阶性和挑战度，是需要通过课程改革解决具体问题的［9-10］。工程制图类课程在培养拔尖人才的过程中可以依托“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛（以下简称“成图大赛”）进行［11］。以竞赛的方法培养学生的综合能力，引导学生通过完成竞赛任务来发现问题、解决问题，并增强学生的学习兴趣及研究的主动性，培养学生的团队协作意识和创新精神［12］。因此，在图学课程教学过程中，进行内容重构，结合学科竞赛和科研项目进行课程改革，以学生学习为中心，以学生发展为中心，以学习效果为中心，培养工程图样表达方向的拔尖创新人才是本项目重点研究的内容。

一、基于内容创新重构的课程体系升级培养高阶人才

为做到图学课程的与时俱进，在完成基本教学内容的基础上，针对学生不同层次的形象思维能力，通过设置荣誉课程、双语课程等方式形成以学生为主体，教师合理引导、学生自主开展学习的进阶式教学。在工程制图基础知识教学中，将图形思维和画法基础融入实际零件工程图绘制，进行内容重构，引入结构创新思维。在“工程制图（1）”和“工程制图（2）”之外，针对学生不同层次的形象思维能力，设置荣誉课程、双语课程等选修课程，具体课程安排节点如图1所示。设置荣誉课程、双语课程等高阶选修课，通过课程群的教学组织做到实践不断线，分层次培养学生综合应用知识、解决问题，以及初步创新能力，实现了知识传授与能力培养、学生学与做相融合的教学效果，使工程制图课程群具有知识完整性和系统性。在荣誉课程中重在打造高阶性、创新性课程，融入数字建模、PMI标注、3D打印等创新内容，最终在多样化、互动式实践教学中培养学生的综合创新能力。学生依据个人能力进行选修，满足部分学生“跳一跳”的要求，培养高阶人才。从教学组织上真正实现了孔子所说的有教无类、因材施教。

二、基于成图大赛训练的创新知识体系更新培养创新人才

结合课堂授课知识，借助图学领域最高级别的国家级赛事鼓励学生积极参与学科创新大赛。“全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛”是一项集图学基础、实践和创新为一体的综合性图学赛事，该项赛事对于培养大国工匠精神、合作精神，提高组织能力、沟通能力和创新能力具有重要意义。在成图大赛各项比赛内容中，图学基础知识比赛体现了学生对于图学知识的掌握程度，构型表达题目侧重于学生的空间想象力，二维工程图绘制反映了学生综合运用图学知识绘图的能力，三维建模及装配则体现了学生的读图和计算机绘图的能力，3D打印和轻量化设计比赛反映了学生的创新设计能力。因此，借助赛事能够掌握学生的学习情况。为了充分调动学生的积极性，在国赛、省赛的基础上，我们还组织全体学生参加校赛，如图2所示。通过全体机械专业学生参加校赛，考查学生对于工程图样表达的基础能力，选拔优秀的学生继续参加更高级别的赛事。在省赛和国赛环节，教师团队与参赛学生共同解析历年试题，开展每周竞赛培训和集中训练，不断提高工程图绘制能力、读图能力以及结构优化设计能力，对学生的培养从单纯的图学知识提升到绘图综合实践训练。学生在竞赛中取得较好的成绩，在近4届竞赛中，分别取得国赛团体一、二、三等奖，3D打印比赛一等奖以及个人单项奖50余项。根据竞赛内容，对课堂教学进行革新，引入适当难度的内容实现创新性教学，做到以赛促学、以赛创新，培养创新人才。

三、基于项目实践的教研创新融合训练培养拔尖人才

结合任课教师所从事机械工程相关的科学研究过程与成果，以校内外实践教学基地和重点实验室为平台，引入科研项目实践内容。在工程图样表达以及结构设计方面，依托创新短课、创新发展基金基础实验项目等开展科研实践。根据项目申请人的研究方向组建以下项目实践内容：微小尺度零部件结构及表面设计方法、运动界面摩擦测试系统结构优化设计、支架弯折机构设计等。在实践过程中，我们采用了范例教学加科学探究的模式，进行双向促进。例如，工程制图零件表达中的一项重要的技术要求就是零件表面粗糙度，在课本中，学生学习到常用机加工方法得到的平均粗糙度在微米级，极限情况下在0.1微米左右。利用教师在等离子体辅助加工方法进行纳米尺度超光滑表面加工制造方面的研究内容，在课堂教学中向学生展示前沿研究中的极限表面粗糙度可以达到纳米级别，相当于原子高度粗糙峰。感兴趣的学生在本科阶段利用学生创新发展基金实验项目，通过自己尝试条件加工参数，获得高分辨、轮廓清晰的加工表面，完成项目研究报告。以此，学生在理解课程内容、培养科研精神方面都有了收获，同时也解决了研究过程中的参数选择问题，做到双向促进与融合。通过项目设计使学生灵活运用所学知识，主动分析问题、解决问题，进而提高学生的实践创新能力，培养学生的科研思维方法和科研创新性，激发学生的创造力。在项目的实施过程中，也培养了学生团队协作创新能力以及不惧困难、坚持不懈的优秀品质。通过教研创新融合训练建立教学知识与创新实践之间的桥梁，在教学和科研双向促进的过程中培养拔尖人才。

结语

本文以机械类学生在工程制图类课程的基础知识学习、学科竞赛、科研实践活动为依托，提出了“课程—竞赛—项目”的进阶式拔尖创新人才培养模式。基于内容创新重构的课程体系升级，通过设置荣誉课程、双语课程等选修课程进行课程群的建设，从教学组织上实现有教无类、因材施教，满足“跳一跳”的需求，培养高阶人才；基于成图大赛训练的创新知识体系更新建立课程学习与创新能力培养之间的桥梁，以赛促学、以赛创新，实现创新人才培养的目的；基于项目实践的教研创新融合训练建立教学知识与创新实践之间的桥梁，在教学和科研双向促进的过程中培养拔尖人才。实践证明，通过这种“三位一体”的进阶式人才培养模式能够提高学生的综合创新能力，为培养新型拔尖人才提供新的途径和方法。

参考文献

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