研究性学习模式在学科竞赛中的应用研究

陈杨华

[摘 要] 研究性学习是近年来我国教育理论与实践领域研究的热点问题，结合中国制冷空调行业大学生科技竞赛，分析在这一学科竞赛中应用研究性学习模式的必要性和实践方法，并通过具体的竞赛实践，表明在学科竞赛中应用研究性学习模式不仅能取得较好的竞赛成绩，同时能有效提高创新人才培养质量。

[关 键 词] 研究性学习；卓越工程师；实践教学；制冷空调竞赛

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）01-0034-02

创新是一个民族的灵魂，一个国家兴旺发达的不竭动力。创新人才的培养是实施创新驱动发展战略、加快建设创新型国家的关键。然而，在大众化教育阶段，如何培养学生的创造能力、开发能力、独立分析问题和解决问题的能力，已经成为当前高等教育面临的新问题。学科竞赛是培养大学生创新能力很重要的一部分，大学生通过把学到的知识运用到学科竞赛中，理论结合实际，培养学生的创新能力和分析问题解决问题的能力。根据学科竞赛特点，需要探索各种不同的教学方法来提高学生的创新能力。

一、研究性学习的概念和特点

大学生的研究性学习是在大学教学过程中为了激发学生的创新思维，提高学生自我学习能力，由单纯接受性学习改变到自主学习的一种学习方式。该学习模式的重点是“研究性”，它最关键的是改变学生的学习方式，在研究性学习的过程中，是以学生为主体，学生通过自主学习、合作学习和开展形式多样的实践活动来提高学生创新能力。研究性学习的特点总结为六点，即自主性、创新性、实践性、开放性、探究性、过程性。研究性学习虽然在不同的国家实施情况不同，但本质上都是强调学生的自主性、探究性、实践性和创新性的一种学习方式，都要求培养学生的实践精神和创新能力，来应对知识经济的挑战。

二、研究性学习在大学生制冷空调科技竞赛中应用的必要性

中国制冷空调行业大学生科技竞赛是面向大学生和研究生的群众性科技活动，目的在于吸引相关专业大学生踊跃参加课外科技活动，培养学生的创能能力和工程实践素质。竞赛内容包括理论知识抢答（30%）、团队实践技能操作（35%）和创新设计作品答辩（35%）三个模块，其中创新设计作品模块主要考查学生对概念、技术和应用方面的创新能力。创新设计作品是三个模块中难度最大、最具有挑战性的，学生在教师指导下，进行创新设计、创新实践，制作出创新作品实物（模型）、作品简介展板及现场答辩PPT参加赛区的决赛。由于创新设计要求学生的作品要新颖具有创新性，指导教师对创新作品也没有现成的答案给学生，整个作品创作从设计思路开始，到设计方案、方案评价与比较、深入研究、理论计算、作品制作整个过程，全部要学生运用所学的知识自主创作，因此，在学科竞赛创新活动中采用研究性学习模式是必要的。

三、制冷空调科技竞赛活动中研究性学习模式的应用实践

我们在制冷空调科技竞赛活动中开展研究性学习模式主要是在创新作品设计这一环节中按照如下过程开展。

1.选拔学生。中国制冷空调行业大学生科技竞赛（华中赛区）是在每年的6月中旬进行，我们学校在每年的3月初进行校级的选拔赛报名活动，首先从报名参赛的学生中，经过进行初赛和复试两轮的理论知识考试筛选出15个掌握理论知识比较扎实的学生，由学生自由组合，具有共同兴趣的学生组成3人一组的研究小组，分成5个参赛队，准备备战学校选拔赛的决赛。

2.布置创新设计任务。学校由专业教师组成指导教师团队根据赛事安排制定详细的辅导计划，对选拔出来的5个参赛小组，按照科技竞赛要求，介绍创新作品的研究目标、任务、具体研究内容，要求学生根据要求去开展创新作品的研究，确定初步的研究设计的题目和设计方案。每个小组对创新作品设计进行初步讨论并进行任务分工，确定研究时间表和设计步骤，用两个月的时间进行研究性学习完成创新作品的设计。

（1）文献检索。学生利用学校图书馆文献资料和互联网独立地进行资料收集整理，在分析资料基础上对创新设计提出初步设计方案，如绿色环保空调鞋、学校太阳能热水系统余热制冷系统研究、空调鼠标、空调安全帽等作品。

（2）自主学习。学生根据各组创新作品研究的需要，自主学习作品设计需要的相关理论知识和计算机软件，这个过程学生遇到问题可以寻求指导教师的理论辅导；教师在自己课程的网络辅助教学平台上开展研究性学习教学活动，学生在网络教学平台上进行小组的讨论，教师可以随时参与小组讨论。

（3）初步研究。每位学生对小组分工的任务进行研究，可以采取自主和与其他队员协作合作方式，进行初步研究工作。如绿色环保空调鞋创新作品的设计是利用人体自身的体重在行走过程的压力变化，对压电材料周期性作用产生压电效应转换成电能，再利用热电偶产生热点效应制冷，达到加热或者供冷的目的。小组中一个学生负责空调鞋工作原理及其设计计算，另外一个学生负责鞋子结构设计和三维动画的制作，还有一个学生负责作品制作材料，如压电片等的采购。

（4）小组讨论。各参赛小组要不定期集中讨论创新作品，对各自分工负责任务进度和相关理论进行汇报，自由讨论过程中，鼓励学生逆向思维，相互提出不同意见，这个过程可以邀请教师参加，教师也可以根据各组的实际情况在网络教学平台参加小组的讨论，及时发现和纠正小组在理论上出现的问题，避免学生走弯路，浪费时间。

（5）深入研究。这个阶段小组根据集体讨论提出的意见，学生继续对各自分工的内容进行深入研究，小组成员也可以协作合作，且第（4）和第（5）可多次重复进行。

（6）成果合成。将全组学生各自研究的内容进行集成，形成本组初步研究作品，对本组不能解决的問题，可以寻求教师和其他小组的帮助。

（7）集中交流。在教师指导团队的主持下，各组选出代表用PPT的形式将本组初步作品进行集中交流，这个过程中要求小组与小组之间相互交流，找出问题提出意见，相互启发学习。学生之间这种互动起到了非常良好的厘清思路的作用，每个小组必须非常清楚地阐明各自作品的创新点、工作原理、实现的可能性等。

（8）改进完善。各组在集体讨论之后，对发现的问题分工继续研究解决，不断完善创新作品。根据各组的研究进度和竞赛要求，教师指导团队再次组织集中交流，然后学生小组再次进行完善改进。

（9）作品评审。进入创作后期，各自创新作品达到比较成熟后，教师团队组成评审组，对各参赛组的创新作品进行评价，对各组提交创新作品进行综合评价，评定学校选拔赛的创新作品名次。

3.选拔出参加赛区决赛的参赛团队和创新作品。经过以上9个步骤的研究性学习，专业教师组成的评审组评选出最优秀的创新设计作品，并选拔出三个各有特长的学生组成3人小组参加华中赛区的决赛，这三个学生其中有一个基础知识最扎实的，另一个是实际操作掌握的很好的，还有一个是基础知识和实际操作和口头表达能力较全面的学生。再进行为期一个月左右时间的研究性学习过程，进一步完善创新作品，制作作品的实物，锻炼实际操作能力，代表学校参加赛区的决赛。

四、应用效果和结论

通过在这一学科竞赛活动中采用研究性學习模式的实践和应用，南昌大学参赛队从2012年开始，组织学生参加中国制冷空调行业大学生科技竞赛（华中赛区第一届），取得较好的成绩。2012年获二等奖，创新作品是“绿色环保空调鞋”；2013年获一等奖，创新作品是“空调安全帽”；两年均获“优秀参赛学校”称号。2014—2016年均获三等奖，2017年获二等奖，2018年获三等奖。除此之外，我们还把这一研究性学习模式应用在“MDV中央空调设计应用大赛”中去，在2012年的第十届MDV中央空调设计应用大赛中南昌大学有两队学生获学生组“优秀设计奖”，2017年获学生组“优秀设计奖”。这些学科竞赛的成绩一方面提高了学校的知名度和影响力，同时极大地提高了学生自主学习的能力，在学生中间起到了极大的宣传和促进作用。研究性学习是一种参与式学习，它强调学生的自主学习、学生与教师之间的协作学习和互动。基于学科竞赛的研究性学习体现了以学生为主体的教育理念，极大提高了学生的创新能力和动手能力，利于提高学生的整体素质，这一学习模式具有较高的推广价值。

参考文献：

[1]王晓晶.研究性学习与大学生主体性发展[D].武汉：华中师范大学，2008.

[2]姜明健，胡兆奎，马国远，等.培养大学生实践创新的能力：浅析中国制冷空调行业大学生科技竞赛的影响[J].制冷与空调，2013，（4）：21-23.

[3]林健.向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究，2011（6）：5-15.

编辑 武生智