基于科教融合、以赛促学的精益化人才培养探索与实践1)

马新玲

(华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237)

当今世界正经历百年未有之大变局，在21世纪的第二个十年，特别是随着人工智能技术的勃兴，现代社会实际上进入了变革时代，新科技革命已经开始[1]。国家实施的创新驱动发展、“中国制造2025”、“互联网＋”等重大战略，为中国的创新发展提供了新机遇，注入了新动力[2]。科技竞争归根结底是人才竞争，科教融合是提高高等教育质量、培养创新引领型工程技术人才、实现创新协同的重要途径[3]，其本质是把半抽象的探索未知的科研过程向能够陈述的显性知识转化，实现科研与教学的交叉融合，是在传统认知型教育模式基础上的提升转型，有效突破了以教师为中心、重在知识传播教学模式的瓶颈，全方位培养厚基础、精技能、广视野、富有科学精神和迁移应用能力的卓越人才。

1 精益化人才培养模式的核心思想

1.1 新工科背景下人才的核心素养要求

为应对新一轮科技革命与产业变革，工程教育肩负时代重任，始终走在科教兴国和改革创新的前沿。教育部从服务国家战略、满足产业需求和面向未来发展的高度，提出“新工科”建设这项持续深化工程教育改革的重大行动计划[4]，培养能够适应、支撑、引领新经济、新技术、新业态、新模式的创新引领型卓越工程人才。在此背景下，如图1所示，本文从关键品质、专业技能和工程能力三个维度，总结出精益化人才培养模式的核心思想。新工科教育当是有灵魂的教育，以立德树人为根本，培养关照人类命运、能够引领世界发展、有家国情怀和奉献担当意识的栋梁之材；专业技能作为基础保障，对卓越工程技术人才要求十分强调“专业与精深”，稳扎稳打是拥有杰出工程能力的重要前提；工程能力是作为工程教育的最终目标，是前两个方面的综合与再提升，是水到渠成的结果。三者相互关联又层层递进，构成新工科背景下集态度、知识和能力于一体的人才核心素养要求。

图1 精益化人才培养模式的核心思想

1.2 基于科教融合、以赛促学的人才培养理念

科教融合是将科研探索过程中的方式方法转化为能够陈述、传授、实践的教学模式的过程。基于双创竞赛，实行项目驱动、小组化综合实践创新模式，以成果为导向，对学生进行精益化深度培养。如图2所示，学生在项目的学习、实践与反思中理解“理论–实践–创新–理论”这一闭环学习认知规律，达到巩固专业知识技能、收获创新实践能力和强化相关工程意识的目的，实现人才培养由学科情境向应用情境的转变。在这个过程中，教师是知识的转化者和传播者，是学生学习的引领者、帮助者以及共同学习的伙伴，学生是转化过程的参与者与知识的承接者。

图2 基于科教融合、以赛促学的人才培养理念示意图

同时以赛促学教育模式又能促进“校、院、系”多元主体协同发力，带动实验平台和实践基地建设，推进学科交叉，实现教学、师资、实践场地等资源的协同共享。注重双创项目学习与课堂教学的螺旋推进，通过创新创业项目经验成果的优化迭代，加强核心课程教学的内涵设计，融合创新实践案例、工程实例与企业真实情景到课堂，让学生更深刻地理解理论与实践之间的辩证关系，在潜移默化中提升其综合工程能力。此种教育模式能较好地兼顾差异化和特色化教育，在专业性和综合性的项目实训过程中，促进师生深入探索、踊跃尝试、批判创新和挑战权威。

2 精益化人才培养模式的设计构思

2.1 精准——育人为纲，科创为径

主动谋划未来，回应发展之势，培养能够将专业技能应用于不断扩大的情境之中、快速掌握新技能、担任新角色的多面手，使他们能够不断适应、学习和成长，在快速变化的世界中定位和再定位自己，这是时代的需求和高等教育的责任与使命。在精益化人才培养思路中，坚持以学生为中心，强调每位学生个性的挖掘和潜能的激发。科创作为精准有效的途径，使先验知识和特质差异化的个体在被充分尊重、精益培训、学习实践的科创环境中逐步获得工程人才所需的核心素养，即关键品性、专业知识与工程能力，三者相互联系又相互影响。其中关键品性是矢量，专业知识在科创竞赛这一具体情境中充分发挥关键作用，激发学生综合工程能力的提升，使他们在科创项目中体现出优秀的系统思维、领导协同能力、学习能力和思辨创造力。在工程具体情境中体现为迅速胜任某项工作、统筹兼顾和终身学习的特质，是具有战略眼光、创新精神和综合工程实践能力的领袖人才。

2.2 精益——推陈出新，持续改进

如图3是精益化人才培养模式的闭环学习认知体系，能一步步引导学生深入理解并灵活运用“理论–实践–创新–理论”的科学研究方法。

图3 精益化人才培养模式的闭环学习认知体系

针对第一次参与双创项目的学生，此阶段的人才培养，要聚焦到每个个体，使其获得扎实且全面的基础知识储备、基本的科研思路方法与迁移运用的能力是培养的重中之重。“知”是基础、是前提，通过引导学生阅读优秀设计方案、重复再现经典科创作品，将科创过程中探索未知的思路理念、方法步骤情境化。“行”是重点、是关键，在临摹与实践中揣摩原创的设计思路、总结其研究方法，进一步弥补知识空缺、积累操作经验。这种以练促学的指导方法，做到了理论知识学习与实践巩固的连贯衔接、紧密结合、知行合一。

在进行第一阶段系统培养之后，基于创新创业竞赛，进行项目驱动的小组化综合实践培养。项目从选题开始，小组成员与指导教师反复讨论沟通，不断提出新思路，归纳总结并优化选择，直至确定方案、计划实施。深了解、广调研，紧跟时代步伐、保持专业特色，研究课题的先进性、集成性、需求导向性是使得项目充满活力的重要保障。学生在讨论选题的过程中，创新思维得到激发与引导，文献调研、总结归纳能力将显著提升。在第一阶段理论与实践相结合的系统培养基础上，项目小组独立进行方案设计、推动其向优质高效方向发展是水到渠成、瓜熟蒂落。在创新创业竞赛的实践环境下，以赛促学、科教融合，学生们能够灵活运用所学知识，做到推陈出新。在此过程中，学生们潜移默化掌握了从实践到创新这一重要的科学研究的思路方法。

基于以赛促学的精益化人才培养模式，不止步于双创竞赛取得的累累硕果。引导学生从科创经历中总结提炼出经验方法、规律教训，是育人成果从量变到质变的关键。经过诸多比赛的历练，此阶段学生已经拥有丰富的设计知识、经验积累和过硬的实物样机制作技能，精益求精、持续改进是该阶段对学生更进一步的期望与要求。实行高年级对低年级“传帮带”的合作化项目式学习，高年级同学在经验传授、方案优化、统筹兼顾的过程中强化了领导决策能力、协调管理能力和交流沟通能力。学生挖掘规律理论、示范引领的过程，是对过去参赛经历的“取其精华、去其糟粕”，并从中收获科研能力、系统思维和终身学习意识。低年级在浓厚的科创氛围下，专业技能、应用能力、执行能力将迅速提升，快速适应“理论–实践–创新–理论”的科学研究方法，并一届届不断实现突破、精益求精、续延传承。

2.3 精简——并行高效，追求卓越

具体到小组化综合实践的实施环节，精简是准则，即进度并行高效、合作各尽其能、项目追求卓越。

进度上力求精简，追求项目式学习过程的零失败率。采用并行高效的思路准则，学生团队准备创新创业竞赛的每个阶段，并非相互独立、顺次进行，而是彼此关联、相互影响。要在确立研究方向之初，就综合考虑文献调研、构思选题、方案设计、加工装配和运行调试等环节，并且将这种并行设计理念贯穿始终，最快的速度、最高的质量，是精益化人才培养模式永恒的追求。结合“理论–实践–创新–理论”科学研究方法的闭环学习认知体系，与高年级对低年级“传帮带”的合作化学习模式，确保项目小组成员系统性思维、丰富的经验与卓越的技能可以统筹兼顾，是并行高效的思路准则得以良好实施的重要保障。

以人为本、各取所长的团队工作理念，是合作过程高效精简的前提。“术业有专攻”，任何成果的取得都是集体智慧的结晶。精益化人才培养模式既能够实现学生素质综合全面的提升，又十分注重每位成员优点和潜力的挖掘，充分兼顾其个性化发展。通过将任务细化、各司其职的方式，引导每位成员做到“专精尖”。更重要的是，要营造平等尊重的科创环境，每位小组成员不仅是听从老师和团队负责人的组织安排、执行任务，还要发挥主观能动性，提出合理化建议，起到决策和辅助决策的作用。

3 以创新创业训练计划为例的培养模式实践

如图4所示，以学生为中心、以成果为导向的华东理工大学机械与动力工程学院创新创业训练计划，是基于科教融合、以赛促学的精益化人才培养模式的实施，将科研探索未知这一有层次、系统性、从基础到综合的过程，具体到实践参与层面，逐步提升学生科研参与的广度与深度。

图4 以创新创业训练计划为例的培养模式实践示意图

3.1 创新创业训练计划的层次设计

针对机械专业以赛促学的项目式学习，从鼓励积极主动、学有余力的同学申报大学生创新创业训练计划项目、参与大学生课余研究计划等科研活动开始，引领学生探索科技前沿，激发工程兴趣，在不断丰富技能的过程中也促进了学生们核心课程的理解掌握，实现了双创项目学习与课堂教学的相辅相成。

在学生熟练掌握专业知识，具备扎实的文献检索、三维制图、加工设计能力之后，指导其参加全国周培源大学生力学竞赛、大学生先进成图技术创新设计比赛、机械工程创新大赛等创新类竞赛，此类比赛对分析设计或制作装配有较高的要求，可以综合力学、机械、控制、计算机编程技术等跨学科知识。此阶段的培养实践，是在灵活运用、融会贯通的过程中对专业核心技能的强化突破。

参与“互联网+”、“挑战杯”等创业类竞赛，带动项目从模型到实体、从样机到产品。此类比赛以新经济特征为引领，强调跨专业、多学科的深度融合，力求功能丰富、系统智能、清洁低耗，将工程实际分析、设计加工维护和市场经营管理相结合，是对学生协作学习和自主探究能力的挑战。在此类竞赛的历练过程中，将收获系统综合的工程思维，实现向厚基础、精技能、具有思辨创新精神和终身学习能力的卓越人才的蜕变。

3.2 培养实践模式的实施条件和资源

历届学生以传承为纽带，学术氛围浓厚，能够为初识双创竞赛、羽翼尚未丰满的学生们树立榜样。学校人才基础雄厚，科创经验丰富，能为学生提供广阔的学习平台，还把思政教育融汇于传承与奉献的实际行动之中，以立德树人为根本，培养学生的担当意识，注入新工科教育之灵魂。

精良的实验室管理条理与规章制度，为项目的实施提供了环境保障。(1)以安全为第一要义。针对各类工具仪器的使用进行严格培训，帮助学生养成定期检查的习惯。(2)树立整理意识。建立零件库，详细记录各类零件的型号图片、材料材质、尺寸公差、使用注意事项等信息，实现从设计绘图到样机制作的一步到位，加快查找零部件速度、减少反复整改设计细节的次数，加工制作过程中积累的经验又能持续优化完善零件库，形成正循环。(3)灌输清洁理念。保持舒适明朗的实验室研究环境，力求整洁、美观、清洁有序，划分责任区，做到人人负责。将清洁整理、设备维护的时间成本压缩到最低。

学校为双创竞赛提供实验平台，基于科教融合、以赛促学的精益化人才培养模式又能带动实践基地建设，推进学科交叉。创新创业项目式学习的经验成果反馈于课堂教学，不断优化完善，达到加强核心课程教学内涵设计的目的。另一方面，大力推进校企合作，建立面向产业需求的成果转化体系，社会资源的整合，有助于科创项目进一步完善设计、更加符合产品市场化生产流程，实现产品与社会良好地衔接。

4 结语

面对世界百年未有之大变局，培养创新引领型工程技术人才是重中之重，工程教育当顺应发展、主动谋划。从关键品质、专业技能和工程能力三个维度，总结新工科背景下人才的核心素养要求，提出基于科教融合、以赛促学的精益化人才培养模式，其精准、精益、精简的设计构思主要体现为：育人为纲，科创为径；推陈出新，持续改进；并行高效，追求卓越。大学生创新创业训练计划可以实现以学生为中心、以成果为导向的项目式综合实践创新，提高学生的综合素质和科创能力，为国家建设提供厚基础、精技能、富有思辨创新科学精神和终身学习、迁移应用能力的卓越人才。