基于学科竞赛的大学生实践创新能力培养与教学模式探索

高兆建 彭双双 王先凤 王启源 陈腾

摘  要：针对大学生创新意识不足、实践创新能力不强等问题，文章以科技竞赛为载体，探索出“学科竞赛—科研训练—实践教学”相结合的教学模式。通过优化学科竞赛特色的课程体系、建立科学有效的学科竞赛运行管理机制、构建学科竞赛与实践教学一体化的实践教学新模式等手段，激发学生学习兴趣，提高教学水平，增强工科院校大学生实践创新能力。

关键词：学科竞赛;教师科研;实践创新能力

中图分类号：G64    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）14-0147-05

近年来，随着我国高等教育教学改革的不断深入，培养实践创新型高素质人才已经成为高等教育教学改革与发展的重要任务［1］。基于学科竞赛与大学生综合创新能力培养密切相关，其有着常规教学不可替代的特殊教育特性，学科竞赛逐渐得到广泛认可，不同类别和层次的学科竞赛活动日益丰富［2］。学科竞赛是面向高校学生，以探究知识为主的专业性实践活动，是锻炼学生创新能力和综合实践能力的有效途径之一，也是优化教学过程、提高教学水平、培养创新型优秀人才的重要环节。随着经济社会快速发展，创新型人才日益成为高质量发展和区域竞争的关键核心要素，高校需要针对自身特色和学科优势，支持大学生参加学科竞赛，积极开展创新实践活动。基于此，本研究提出了基于学科竞赛的实践创新教学模式。

一、工科院校大学生实践创新能力培养现状

培养大学生的创新能力是高等教育发展的重点，深化教育领域综合改革，为社会发展输送基础知识扎实、综合素质高的创新型人才迫在眉睫。创新精神和创新能力的人才关系着一个国家能否拥有可持续发展的竞争力。人才培养中，理论教学与实践教学相辅相成，如何通过推进大学生实践教学活动，激发大学生学习主动性、提升理论学习效果、增强科研创新能力、为课堂教学提供更好的支撑，成为各高校实践教学改革的关键和核心。在顺应当前教育教学改革发展的新形势下，各高校强化了教学实践环节，也为实践教学创设了逐步完善的环境条件。然而，目前我国高校培养的大学生总体来说，远不能满足社会生产中对工程领域实践创新能力人才的要求。良好的实践技能和科研素质是创新性人才必需的能力。因此，在专业课的理论与实验教学之外引入实践科研训练显得尤其重要。

徐州工程学院是一所以工科为主的地方性应用型本科院校，以培养大学生综合能力为目标，强调应用性和实践性，长期以来学校教学紧密结合地方经济发展和产业结构，多途径培养具有创新精神和综合能力的高素质工程人才。校企合作培养模式是培养实践创新人才的重要举措，通过产学研校企合作，为企业解决在生产实践中的技术难题，既是高校融入地方、服务社会的重要途径，也是应用创新型人才培养的必要手段。学生通过深入企业实践，发现生产中的问题，并将这些问题提炼为科技竞赛的项目。

实习实训是学生在校期间进行实践训练的另一重要途径，是深入接触生产环境、体会产业创新升级的重要机会，但实习实训基地的建设过程中容易出现长效合作机制缺失、企业缺乏积极性、校企双方愿景错位等问题，处理不当容易弱化实践创新教学效果。

传统实践教学环节不仅要求学生能通过实验掌握基本的实验技术，更重要的是在学生实践训练中养成一种系统学习的观念。在目前专业实践教学过程中，系统且充分的实践教学过程相对薄弱，即让大学生通过实践操作的方式将所学多门课程内容进行综合的锻炼，提升理解和应用理论知识的水平。学科竞赛可以充分弥补实践教学的不足，有效激发学生学习潜能、调动学生科研兴趣、提高实践动手能力［3］。徐州工程学院近年来不断升级，发展迅速，引进了一大批具有较强学术能力的青年教师及中青年学术骨干，其精力充沛、创新意识强、思维活跃、积极性高，教职员工信念坚定、方向明确、思想统一、凝心聚力，带领学生在科技竞赛中奋力拼搏，培养出一大批实践创新能力强的高素质人才队伍。

二、以学科竞赛推动学生实践创新能力教育的优势分析

（一）学科竞赛是高校深化实践教学改革的有效手段

作为地方工科院校，提高学生实践创新能力是实践教学改革的重要任务。在学科竞赛中要取得较好的成绩，参赛作品的科学性、创新性、先进性和现实应用性至关重要。完成一份高质量的参赛作品，团队必须经过较长时间的实践训练，磨炼出较强的实践动手能力和分析问题解决问题的能力。开展多样化的学科竞赛是高校深化教育改革的有力抓手，在实践教学中将相关学科竞赛重要案例融入其中，可有力促进实践教学体系、教學方法的改革和创新。学科竞赛相关知识来源于一个专业或多个专业的多门课程，在促进人才培养方案完善，专业核心课程体系调整和核心课程内容中改革中发挥中重要推动作用。

为了在各级学科竞赛中取得优异成绩，激发学生科研创新兴趣，提高人才创新培养质量，徐州工程学院生物工程专业自2018级起，有针对性地对“生物化学”“微生物学”“发酵工程”及“基因工程”“细胞工程”等专业课程实验教学内容充分整合修订，使实践课程内容充分体现学科发展前沿，将各级学科竞赛相关内容融入实践教学中。

（二）培养学生的创新意识和创新实践能力

《中华人民共和国高等教育法》明确提出：高等教育的任务是培养具有实践能力和创新精神的高级专门人才［4］。高等学校为适应新时代要求，深化人才培养模式，培养具备创新精神与实践能力的大学生成为各高校教学改革的关键与核心。高校新工科专业大学毕业生是未来的工程师，因此，培养具有高度创新意识和实践创新能力的高素质工程技术人员尤为重要。实践是创新能力培养的重要途径，创新能力源于实践，只有在实践指导下的创新才经得起检验［5］。各大高校主要通过增设实验及实习课程或延长学时的方法强化实践教学。学科竞赛契合当今高校实践教学发展需求，不仅能够使学生所学的专业知识在实际应用中得到巩固，又能锻炼学生的实践能力。学科竞赛过程由学生主导，通过查阅、构思、设计、实施、运行等环节完成整个参赛。在竞赛题目拟定及准备中，学生通过文献查阅、认真思考、自主选题，综合多种知识拟定研究方案，创新性的开展研究工作，取得了一些创新性的研究成果，最后提交出一份高水平、高质量的参赛作品。在整个过程中，学生不但学会了科学研究工作中的基本知识，更重要的是克服了各种困难，付出辛勤的汗水，也开阔了视野，增强了学生对创新、创造的认识和理解，使学生学以致用，整个过程最大限度地提高学生的自主学习能力和创新思维能力。

（三）增强学生的团队协作精神和科研素质

社会竞争日趋激烈，团队协作能力成为大学生必备能力，促进大学生团队协作实践训练显得尤为必要。目前的教学模式是基于人才培养方案，学生共同上课，单独完成教师布置的相同作业，难以获得团队协作能力培养的机会。学科竞赛为学生团队协作能力培养创造了良好的机会。学科竞赛通常由团队成员分工合作协同完成，参赛学生可根据各自的兴趣爱好、知识储备进行分工，各司其职的同时又相互帮助、相互学习、取长补短、发挥各自特长、相互提高，最终完美解决赛题［6］。近年来，理工科类各学科竞赛迅速发展，影响范围不断扩大，为学生提供了良好的锻炼机会，学生参与积极性持续增强。每年笔者都会指导本科生参加省级及国家级学科竞赛。综合来看，积极参加并完成学科竞赛的学生，其团队协作精神、吃苦耐劳的干劲、人际沟通协调能力、互帮互助的团队精神等综合素质，都有较大提高，且明显优于从未参加学科竞赛的学生。学科竞赛不仅能增强学生的实践动手能力，还能提高学生的文献检索和科技论文写作能力，培养学生的组织协调能力与团队精神。

（四）充分锻炼学生的实践动手能力

为培养具有创新精神和实践能力的高技能应用型人才，高等学校要根据自身特色创建围绕提高学生创新能力的教学模式。科研参与是加深学生理论知识理解、激发学习主动性、提高自身素质的有效途径，也是培养学生动手能力和独立科研能力、树立科学精神、工程素质最直接有效的教学方法［7］。工科专业学生参加学科竞赛的过程也是科研训练的过程，学生可以充分利用科研平台的师资力量、仪器设备等优势资源，充分锻炼提升科研创新能力，在积极参与学科竞赛的项目研究的同时，亲身体会科研氛围，激发对科研创新的兴趣，从而提升科研创新能力和分析解决问题的能力。科研实践活动，对培养学生的沟通交流能力、动手操作能力、分析发现解决问题的能力、创新思维能力和调动主观能动性具有切实有效的推动作用。

三、以学科竞赛为依托的实践创新教育模式

（一）建设具有学科竞赛特色的人才培养方案课程体系

人才培养方案作为学院保证教学质量和人才培养规格的基本教学文件，是学校针对学生知识、能力、素质培养而构建的组织教学的依据，是人才培养目标、培养模式、培养计划和方法等诸方面的复合体。因此，为了更好地培养出具有创新实践能力的高素质人才，学校应将学科竞赛融入人才培养方案中，并贯穿四年学习。在“突出创新能力培养、强化实践动手能力、优化课程结构、规范课程管理”总体原则的指导下，高校制订更为科学、灵活、多样、个性化的人才培养新方案，在修订专业核心课程（生物化学、微生物学、基因工程等）时，将各类竞赛资源融入日常教学中，将其中的优秀案例，渗入各类专业课堂，特别是实践教学课堂中，如化工原理、发酵工程、基因工程，生物化学等，实现竞赛项目驱动式实例教学。为了更好地适应创新教育需求，持续优化教学大纲，推进核心主干课程改革，学校应积极开设竞赛指导类科技拓展选修课，包括增设“特殊功能食品开发”“致病菌核酸检测”“天然产物开发”等专业选修课，在不增加学生负担的前提下，增加特色选修课，突出与学科竞赛相关的课程教学内容，为学生参加学科竞赛获得良好成绩奠定基础，从而达到“赛课相通”，使所有学生均能有机会和能力参与各类学科竞赛。学校将专业竞赛的题目和课程设计，同生产实训、毕业实习、毕业论文、课外科技活动结合起来，无形中提高学生的创新意识和实践动手能力，实现培养适合企业需求的创新人才目的。为鼓励学生参加竞赛，学校增加了“创新实践类”学分，参加竞赛学生根据获奖层次不同获得奖励学分，另外学校还针对在科研活动中所发表的论文、制作发明等给予相应学分。

（二）建立科学有效的学科竞赛运行管理机制

组织开展学科竞赛是一项综合性的工作，涉及人财物等多方面的统筹与协调，因此要建立系统化、持续化的学科竞赛体系，离不开科学的管理机制［8］。徐州工程学院通过多年的实践与探索，根据各学科竞赛要求，结合人才培养方案和课程，形成了较完善的学科竞赛组织保障机制。成立了学校分管校领导牵头，由校团委、教务处和学生工作处等部门领导组成的学校大学生学科竞赛工作领导小组。在制度、物质和服务等方面制定完善的保障措施，调动师生的参与积极性，从而实现全员参与开展高质量的学科竞赛活动，达到增强学生的创新意识、提高实践创新能力的目的。为了使学生参加学科竞赛的组织管理工作规范化、制度化，学院制订了《徐州工程学院大学生学科竞赛管理办法》，其内容涵盖竞赛的组织管理、经费管理和奖励办法等。以组织“‘挑战杯全国大学生课外学术作品科技竞赛”为例，学校根据竞赛要求和比赛时间，围绕活动实效，策划切实可行的校级大学生挑战杯竞赛活动方案，进行广泛宣传动员，引起学生的足够重视并引导学生积极参与。在导师指导下，学生可以按照个人的興趣和特点，选定研究方向和内容，组队参赛。工科学生主要在实验室围绕竞赛题目开展大量的科学研究工作，取得一些丰硕的研究成果，并发表论文或申报专利。实验阶段结束后，团队同学组织撰写竞赛项目申报书，并提交申报材料。经过专家评委评选出的优秀作品参加省赛。在提高阶段，指导老师根据队员的个性特点、兴趣爱好和特长进行指导，带领每支队伍仔细打磨作品。在冲刺和竞赛阶段，学校邀请有经验的专家教师指导参赛队伍，团队根据反馈的问题和不足，进一步优化竞赛作品。

（三）构建一体化的“课堂教学—科研训练—学科竞赛”实践教学新模式

培养基础知识扎实、专业知识雄厚、具有实践创新精神和能力的德智体美全面发展的优秀人才是高校人才培养的主要目标。因此，“强化基础、加强实践、突出创新”是创新人才培养模式应该遵循的总体原则。徐州工程学院结合地方发展和学校的实际情况构建了“课堂教学—科研训练—学科竞赛”三者相通的创新能力培养模式，即以课程教学为基础，学科竞赛为载体，科研训练为手段的实践创新培养模式。科研与教学互动，以科研活动带动教学活动，将参赛科研成果及专业前沿技术融入课堂教学中，增加工程案例，激发学生学习兴趣，开拓专业视野，为学科竞赛奠定良好基础。科研使教学内容与时代发展紧密结合，提高了教学质量。学生科研活动与学科竞赛深度融合，提高学生参赛作品质量。教师指导学生阅读大量文献，了解学科前沿，学生在教师指导下设计研究方案。充分利用科研平台的师资人力、仪器设备等优势资源，开展科学研究，显著提升参赛作品的质量。学科竞赛又激励学生积极参与各类科研项目，由此创建一种科学研究的学术氛围，培养学生创新素质［9］。学科竞赛与课堂教学相辅相成，教学效果在学科竞赛中得到验证和延伸，学科竞赛的成绩是常规教学效果的体现，且需要日积月累；只重视竞赛淡化教学，学科竞赛缺乏根基和可持续性。课程教学是基础，学科竞赛是载体，技能训练是手段，三者有力提高了学生实践创新能力，既相互独立，又相互联系，构成了较成熟的创新能力培养体系。

（四）完善学科竞赛硬件设施和激励政策建设

必要的物质保障是顺利开展学科竞赛的必需条件。首先是硬件设施，对工科专业来说，参加学科竞赛需要进行长时间的实验，因此，学校应以学科竞赛为依托，建立稳定的大学生实践实训基地，完善配套的硬件设施，为學科竞赛开展科学技术研究提供良好的资源。学校各类重点实验室、示范中心、实验中心、工程中心等所有教学实验室均向学生开放，学生可根据自己空余时间选择进入做实验的时间，实验室则根据学生预约时间安排好实验仪器设备和指导老师。其次是经费保障，经费是保证项目进行和实验室开放的关键条件。学生参加学科竞赛，需要支出较多的培训费、参赛费、差旅费等活动经费。学校应提供专项科技竞赛资金支持，并负责发放及管理。第三，指导团队保障，优秀的师资队伍和科研环境是创新型人才培养的根本保证，增强教师团队的科研创新能力可以从根本上保障了高校实践教学质量的提升［10］。学校始终鼓励科研能力强、指导学生实践经验丰富专任教师组建学科竞赛指导团队，全面负责指导学生学科竞赛活动，包括探讨和完善学科竞赛的组织形式、培训方法及竞赛指导等各个环节，不断凝练教学内容，提升教学质量。

完善的激励政策是保证人员参与热情的有力保障。在教师方面，学校将技能竞赛的指导与教师薪酬绩效、职称晋级等方面挂钩，以调动教师的参与热情。在学生激励方面，学校出台了多项激励政策和相关文件，如素质拓展学分认定、学科竞赛及创新活动奖励规定等。学生参与学科竞赛以及所获得的优秀发明创造、论文专著、调查报告等实践创新成果都可以取得相应的科研学分，借此提升大学生参与各项实践创新活动的积极性。

四、取得成效

学校坚持以学科竞赛为导向，经过多年的改革与探索，生物工程专业学生实践创新能力得到显著提高，尤其在各类学科重大竞赛中成绩斐然。学生参加了“‘挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛”“全国大学生生命科学创新创业大赛”等赛事取得优异的成绩，近三年，荣获国家级奖项2项，省级奖项46项，学生作为第一作者在国内外学术期刊上发表学术论文36篇，学生主持省级大学生创新训练计划项目15项，主持学校各类科研课题35项。此外，经过学科竞赛训练过的学生，在研究生考试及面试中因其优秀的科研背景和科研成果，表现突出，录取率较高。就业方面，经指导的本科生学生因具有扎实的专业知识较强的科技创新能力，深受用人单位的青睐而顺利优质就业，也为企业的高质量发展提供了强大的人才后盾。

五、结语

徐州工程学院以学科竞赛为载体的实践创新人才培养模式，提升了学生创新能力与科研实践能力，增强了学生的团队协作意识，激发了学生的创新意识，更好地满足了社会需求，能够进一步推进该专业人才培养的实践教学体系的改革，推动大学生实践创新平台的建设。对于促进师资队伍建设、提高教师的实践育人水平、提高教师科研促教学都有重要意义。学校积极开展学科竞赛促使学生参与科研训练，为培养创新型人才提供了一条有效途径。

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（责任编辑：汪旦旦）