“課程—競賽—項目”的進階式拔尖創新人才培養模式研究

范雪　婁燕　程蓉

［摘 要］ 培養創新型人才已成為我國教育工作的一項戰略任務。以工程圖樣表達為載體，針對課程體系、學科競賽以及科研項目實踐等內容提出了進階式拔尖創新人才培養模式?；趦热輨撔轮貥嫷恼n程體系升級，通過設置榮譽課程、雙語課程等選修課程進行課程群的建設，從教學組織上實現有教無類、因材施教，滿足“跳一跳”的需求，培養高階人才；基于成圖大賽訓練的創新知識體系更新建立課程學習與創新能力培養之間的橋梁，以賽促學、以賽創新，實現創新人才培養的目的；基于項目實踐的教研創新融合訓練建立教學知識與創新實踐之間的橋梁，在教學和科研雙向促進的過程中培養拔尖人才。通過“課程—競賽—項目”的進階式人才培養模式能夠提高學生的綜合創新能力，為培養新型拔尖人才提供新的途徑和方法。

［關鍵詞］ 課程體系；學科競賽；創新項目；進階式；拔尖創新人才

［基金項目］ 2020年度廣東省本科高校教學質量與教學改革工程建設項目“重點專業——機械設計制造及其自動化專業”（gd2020409）；2021年度深圳大學教學改革研究項目“‘課程—競賽—項目的進階式拔尖創新人才培養模式研究”（JG2021016）

［作者簡介］ 范 雪（1984—），女，吉林梅河口人，博士，深圳大學機電與控制工程學院副教授，主要從事結構設計與圖學表達研究；婁 燕（1971—），女，湖南衡陽人，博士，深圳大學機電與控制工程學院教授，博士生導師，主要從事智能裝備、微成型技術研究；程 蓉（1969—），女，湖北荊門人，博士，深圳大學機電與控制工程學院教授，主要從事微細加工理論及技術研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）17-0011-04［收稿日期］ 2022-11-21

在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中，明確提出要遵循教育規律和人才成長規律，深化教育教學改革、創新教育教學方法、探索多種培養方式，形成了各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面［1］。拔尖人才既是社會的基石，也是科技發展的主力軍，培養拔尖創新型人才已成為我國教育工作的一項戰略任務［2］。拔尖創新人才教育培養體系教學中，為了注重學生創新能力提高、培養具有創新創業能力的高素質拔尖創新型人才的目標，在課程體系設置、課程考核方式、理論與實踐結合等方面均需要不同程度的改革［3］。隨著世界面臨百年未有之大變局，科技和人才競爭日趨激烈。然而在人才培養的過程中，尤其是工程類課程中，需要不斷探索人才培養模式，才能培養出更多的拔尖創新型人才。

我國高校拔尖創新人才培養模式主要有第一課堂模式、第二課堂模式以及聯合培養模式等。第一課堂模式指學生在校期間接受的課堂教學，第二課堂模式主要有科研項目參與及競賽參與，聯合培養模式主要包括校際合作與校企合作［4］。第一課堂模式的拔尖創新人才培養模式即指學生所接受的課堂教學，其重點在于課程的設置。例如華南理工大學開設的“機械類創新班”，清華大學的“計算機科學實驗班”、西安交通大學的“侯宗濂醫學實驗班”。這種培養模式重在突出優勢學科，在綜合能力培養以及推廣性上有一定局限性。第二課堂模式獨立于日常的學校教學活動，突破其拓展度不高及參與度不深的限制，通過課外參與項目競賽等方式培養實踐精神、發展創新能力?？蒲许椖繀⑴c的培養模式是以實際項目作為牽引，學生通過參與具體的科研項目增強實踐操作及創新能力。例如研究型教學體系的創建，對于培養創新性專業拔尖人才具有開創性的成效［5］。競賽參與模式通過科學系統的訓練，以校內外各項競賽為載體，經過個人努力及團隊間的交流合作來提升實踐及創新能力。參賽的過程就是研究性學習的過程，在調動學生積極性的同時鼓勵學生主動探索并解決問題。競賽過程中通過層層擇優選拔及培養機制形成拔尖智力群體，在榜樣輻射作用下提升創新能力、培養競爭合作精神［6］。通過學科競賽，使拔尖創新人才培養、學科發展、教材建設及課堂研究等形成了良性循環的過程［7-8］。在目前高校的培養方式中，將課堂教學與課外實踐相結合，既涉及教學環節，但又不限于此，有側重地選擇組合多種模式，形成各具特色、異彩紛呈的多樣化模式。然而在構建拔尖創新人才培養模式的過程中，如何能將課程教學與學科競賽、科研項目相融合，在人才培養實踐的過程中如何搭建起三者間溝通的橋梁，在人才培養模式的創新等方面還有待進一步研究。

工程制圖類課程已成為國內高等工科課程中重要的基礎必修課。圖學課程對于學生的空間思維能力要求較高，具有知易行難的特點。教學受限于課程學時、學生空間思維能力、期末考試評價體系等，缺乏激發學生持續學習的有效手段，同時如何滿足部分學生能力強、興趣足的學習需求，提高課程的高階性和挑戰度，是需要通過課程改革解決具體問題的［9-10］。工程制圖類課程在培養拔尖人才的過程中可以依托“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽（以下簡稱“成圖大賽”）進行［11］。以競賽的方法培養學生的綜合能力，引導學生通過完成競賽任務來發現問題、解決問題，并增強學生的學習興趣及研究的主動性，培養學生的團隊協作意識和創新精神［12］。因此，在圖學課程教學過程中，進行內容重構，結合學科競賽和科研項目進行課程改革，以學生學習為中心，以學生發展為中心，以學習效果為中心，培養工程圖樣表達方向的拔尖創新人才是本項目重點研究的內容。

一、基于內容創新重構的課程體系升級培養高階人才

為做到圖學課程的與時俱進，在完成基本教學內容的基礎上，針對學生不同層次的形象思維能力，通過設置榮譽課程、雙語課程等方式形成以學生為主體，教師合理引導、學生自主開展學習的進階式教學。在工程制圖基礎知識教學中，將圖形思維和畫法基礎融入實際零件工程圖繪制，進行內容重構，引入結構創新思維。在“工程制圖（1）”和“工程制圖（2）”之外，針對學生不同層次的形象思維能力，設置榮譽課程、雙語課程等選修課程，具體課程安排節點如圖1所示。設置榮譽課程、雙語課程等高階選修課，通過課程群的教學組織做到實踐不斷線，分層次培養學生綜合應用知識、解決問題，以及初步創新能力，實現了知識傳授與能力培養、學生學與做相融合的教學效果，使工程制圖課程群具有知識完整性和系統性。在榮譽課程中重在打造高階性、創新性課程，融入數字建模、PMI標注、3D打印等創新內容，最終在多樣化、互動式實踐教學中培養學生的綜合創新能力。學生依據個人能力進行選修，滿足部分學生“跳一跳”的要求，培養高階人才。從教學組織上真正實現了孔子所說的有教無類、因材施教。

二、基于成圖大賽訓練的創新知識體系更新培養創新人才

結合課堂授課知識，借助圖學領域最高級別的國家級賽事鼓勵學生積極參與學科創新大賽?！叭珖髮W生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽”是一項集圖學基礎、實踐和創新為一體的綜合性圖學賽事，該項賽事對于培養大國工匠精神、合作精神，提高組織能力、溝通能力和創新能力具有重要意義。在成圖大賽各項比賽內容中，圖學基礎知識比賽體現了學生對于圖學知識的掌握程度，構型表達題目側重于學生的空間想象力，二維工程圖繪制反映了學生綜合運用圖學知識繪圖的能力，三維建模及裝配則體現了學生的讀圖和計算機繪圖的能力，3D打印和輕量化設計比賽反映了學生的創新設計能力。因此，借助賽事能夠掌握學生的學習情況。為了充分調動學生的積極性，在國賽、省賽的基礎上，我們還組織全體學生參加校賽，如圖2所示。通過全體機械專業學生參加校賽，考查學生對于工程圖樣表達的基礎能力，選拔優秀的學生繼續參加更高級別的賽事。在省賽和國賽環節，教師團隊與參賽學生共同解析歷年試題，開展每周競賽培訓和集中訓練，不斷提高工程圖繪制能力、讀圖能力以及結構優化設計能力，對學生的培養從單純的圖學知識提升到繪圖綜合實踐訓練。學生在競賽中取得較好的成績，在近4屆競賽中，分別取得國賽團體一、二、三等獎，3D打印比賽一等獎以及個人單項獎50余項。根據競賽內容，對課堂教學進行革新，引入適當難度的內容實現創新性教學，做到以賽促學、以賽創新，培養創新人才。

三、基于項目實踐的教研創新融合訓練培養拔尖人才

結合任課教師所從事機械工程相關的科學研究過程與成果，以校內外實踐教學基地和重點實驗室為平臺，引入科研項目實踐內容。在工程圖樣表達以及結構設計方面，依托創新短課、創新發展基金基礎實驗項目等開展科研實踐。根據項目申請人的研究方向組建以下項目實踐內容：微小尺度零部件結構及表面設計方法、運動界面摩擦測試系統結構優化設計、支架彎折機構設計等。在實踐過程中，我們采用了范例教學加科學探究的模式，進行雙向促進。例如，工程制圖零件表達中的一項重要的技術要求就是零件表面粗糙度，在課本中，學生學習到常用機加工方法得到的平均粗糙度在微米級，極限情況下在0.1微米左右。利用教師在等離子體輔助加工方法進行納米尺度超光滑表面加工制造方面的研究內容，在課堂教學中向學生展示前沿研究中的極限表面粗糙度可以達到納米級別，相當于原子高度粗糙峰。感興趣的學生在本科階段利用學生創新發展基金實驗項目，通過自己嘗試條件加工參數，獲得高分辨、輪廓清晰的加工表面，完成項目研究報告。以此，學生在理解課程內容、培養科研精神方面都有了收獲，同時也解決了研究過程中的參數選擇問題，做到雙向促進與融合。通過項目設計使學生靈活運用所學知識，主動分析問題、解決問題，進而提高學生的實踐創新能力，培養學生的科研思維方法和科研創新性，激發學生的創造力。在項目的實施過程中，也培養了學生團隊協作創新能力以及不懼困難、堅持不懈的優秀品質。通過教研創新融合訓練建立教學知識與創新實踐之間的橋梁，在教學和科研雙向促進的過程中培養拔尖人才。

結語

本文以機械類學生在工程制圖類課程的基礎知識學習、學科競賽、科研實踐活動為依托，提出了“課程—競賽—項目”的進階式拔尖創新人才培養模式?；趦热輨撔轮貥嫷恼n程體系升級，通過設置榮譽課程、雙語課程等選修課程進行課程群的建設，從教學組織上實現有教無類、因材施教，滿足“跳一跳”的需求，培養高階人才；基于成圖大賽訓練的創新知識體系更新建立課程學習與創新能力培養之間的橋梁，以賽促學、以賽創新，實現創新人才培養的目的；基于項目實踐的教研創新融合訓練建立教學知識與創新實踐之間的橋梁，在教學和科研雙向促進的過程中培養拔尖人才。實踐證明，通過這種“三位一體”的進階式人才培養模式能夠提高學生的綜合創新能力，為培養新型拔尖人才提供新的途徑和方法。

參考文獻

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Research on the“Curriculum-Competition-Project”Progressive Mode for Cultivating Tip-top Creative Talents

FAN Xue， LOU Yan， CHENG Rong

（School of Electromechanical and Control Engineering， Shenzhen University， Shenzhen， Guangdong 518060， China）

Abstract： Cultivating tip-top creative talents is a strategic mission of the national education. This work? paperr takes the expression of engineering drawing as an example， proposes the progressive mode for cultivating? tip- top creative talents with the contents of curriculum system， discipline competition， and innovation project. The curriculum system was rebuilt based on the regenerate and innovated contents. The requirement of jumping to a high level was realized through providing the optional honored course and bilingual course and teaching organization of “no class distinction” and “teach according to the students ability”，? and more challenging talents? are cultivated. Through the discipline competition of “Advanced Drawing”， the bridge between course learning and creative ability was built up with the innovative knowledge system. With the ideas of learning through racing and? innovating through racing， the aim of cultivating innovative talents was realized. Through the practice of research project， the integrating of scientific research and teaching was realized to build the bridge between the teaching knowledge and innovative practice. The tip-top creative talents were cultivated during the both-way boost of teaching and researching. Finally， the integrated creative ability was promoted with the triunity progressive cultivating mode， which provides a new way to cultivate the tip-top creative talent.

Key words： curriculum system; discipline competition; innovation project， progressive mode; tip-top creative talent