作者:陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2020/12/1 11:51:10
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一场学生竞赛背后的思考——
竞赛之“魂”,能否融入课程之“身”

 

11月21日,一场寒流让阴云笼罩下的成都显得格外阴冷。在西南交通大学的体育场内,该校副校长冯晓云看着主席台上就座的几位年长的专家学者,心中既感动,又有些担心。

“感动于这些老专家不顾如此恶劣的天气,依然坚持出席,但也的确有些担心老师们会不会受凉。”她说。

此时,体育场内正在进行“中铁工业杯”第九届全国大学生机械创新设计大赛决赛的开幕式。如果从空中俯视,会发现这里有些类似于一个巨大的“课堂”——主席台就像宽阔的讲台,上面是在国内工程科技和工程教育领域德高望重的师者。但这堂“课”的“主角”却并不是他们,而是台下就座的来自全国120所高校的年轻学子,在这个硕大的“课堂”内,他们将完成一场围绕机械创新设计能力的大比拼。

来自生活的创意是最好创意

全国大学生机械创新设计大赛是以机械工程专家、中国科学院院士杨叔子为代表的老一代机械学科前辈,与机械基础课程指导委员会一起倡导、发起并持续推进的一项赛事。该赛事也被称为国内最具影响力的大学生竞赛项目。

本届大赛的主题是“智慧家居、幸福家庭”,强调将“智能技术”融入机械创新设计作品之中。如此“接地气”的主题,让整个赛场似乎也变成了一个大型的“智能家居节”。高龄智能护理床、智能助老马桶、家用智能叠衣机、家用分类智能垃圾桶……

每一件看似普通的智能家居,都凝结了参赛学生们几个月的苦思冥想。

今年由于疫情的影响,学生们原本一年的作品准备时间被大大压缩。有的学生团队的准备时间甚至被压缩了2/3,但这并没有影响学生们创意的迸发。

“目前市面上的智能垃圾桶,很多都不具备分类以及垃圾袋封口等功能,具备相关功能的高端垃圾桶,其专用垃圾袋要几十元一个,成本太高。而我们的分类智能垃圾桶不但可以实现上述功能,而且只用普通的保鲜袋就够了。”对《中国科学报》记者说这番话时,哈尔滨工业大学本科生王朕一言语间颇有些自豪。

还是大三学生的王朕一和同学们构思这样的垃圾桶已经有些时间了,但真正开始做则是疫情缓解、回到学校后。受访时,他坦言自己团队的作品是来自于生活中的观察。在他看来,这样的作品让自己有了更多的“发挥空间”。

事实上,全国大学生机械创新设计大赛自诞生之日起,其主题就一直很接地气。“我记得有一年的主题就是智慧课堂。”湖北工业大学机械工程学院副教授赵迪已经参与了多届大赛。在他看来,对于本科生而言,某些“高大上”的项目反而超出了他们的能力范畴。“本科生比赛比的是创意,而来自生活的创意就是最好的创意。”

虽然作品很“接地气”,但王朕一的想法却很“高远”。

在大赛开幕式的贺信中,大赛组委会主任、中国工程院院士李培根表示,近几届机械创新设计大赛的获奖学生中,已有一批成了融资几千万甚至几亿元人民币的科技创业公司带头人。这其中就有一位是王朕一的同校学长。“我们希望有一天,也能向他看齐。”

创意一定要是自己的

在与《中国科学报》记者交谈之前,赵迪刚刚与队员就他们面对现场评委时的表现,聊了很久。“刚才评委问的问题你的机器都能实现,你应该讲得更清楚一些……”

对于自己学生的表现,赵迪其实是比较满意的,但考虑到此后学生们还要参加作品答辩,他不敢有丝毫的放松。

这正是他的“本职工作”。

赵迪辅导学生的作品是辅助老人坐立的智能助手。该作品从创意到制作,几乎全部来自学生自己的构想。作为老师,赵迪所起到的作用,更多是提供一些“经验性”的指导。“比如对学生的某些创意做一些评判或点拨,引导他们慢慢地把‘窗户纸’捅破,或者干脆教他们如何与人交流、如何表达得更清楚。”

学生提供创意和实践,老师提供经验性指导,这种“合作模式”在这些参赛团队中很常见。

“可伴行的辅助坐立装置”是西南交大本科生谢志昂、陈力啸和同学们一起完成的。这套装置中,最让他们引以为傲的设计是一套自定芯锁紧结构。“一个转盘、三个滑块,就能实现手拉手控解锁,以及伸拉弹簧的自由锁定,操作简单,很适合独居老人使用。”陈力啸介绍道。

实现这样一套结构的设计和制作,该学生团队前前后后大改了三次,“小改就不知道多少次了”。谢志昂说,在这一过程中,他们的指导老师会告诉他们一些设计的原则性内容,也会指出一些结构不合理之处,但对于学生们的创意,老师则完全没有干涉。

“老师说创意一定要是自己的,老师给创意就是老师的了,对我们不会有实质性的帮助。”陈力啸说,“正是在从创意到实现的过程中,我们的创新能力得到了很大的锻炼。”

离开赛场的“灵魂”寄往何处

赵迪2011年博士毕业后便开始了自己的从教生涯。多年教学下来,他有一个很大的感受——每个学生都是很有创意的,但从小学到大学,这种创新能力却会越来越弱。“其原因就是在教学过程中,我们过多地束缚了他们,给了他们太多固定性题目,让他们只知道寻找‘标准答案’。”

基于此,在日常的教学过程中,赵迪往往会给学生提供更多开放性题目。“我告诉学生,在机械设计课没有正确和错误的设定,只要能实现功能就是正确的设计,60分和100分之间的差别只在于谁的设计更合理。”他说,构思和实践的过程,正是学生自我学习、提升创新能力的过程。

在冯晓云看来,通过一个具体项目扭转传统工程教育模式,实现工程教育从以“教”为中心的教学范式,向以“学”为中心的教学范式转变,这正是工程教育下一步需要认真考虑的问题。

“必须承认,目前我们的专业设置还存在条块分割的问题,而未来工程科技一定是向学科交叉融合发展的 。”在接受《中国科学报》采访时,冯晓云坦言,在此情况下,单纯靠某专业老师的课堂教授,很难激发出学生应对未来工程学科挑战的能力。

“因此,高校需要对学生开展跨学科教育,除了开设相关课程外,一个很重要的途径就是通过类似项目化的教学,引导学生通过完成某个工程类实践项目,综合锻炼学生的知识应用能力、学科融合能力、实践动手能力,乃至于团队合作能力和沟通交流能力。”冯晓云说。

而这其实正是机械创新设计大赛通过引导学生对相关参赛作品的设计制作,所要达到的目标。“换句话说,通过‘项目制’的比拼,锻炼学生在工程领域的创新能力和综合素质,是这一赛事的主旨思想和‘灵魂’。”冯晓云说。

只是,当比赛结束,学生们离开了赛场,这一“灵魂”还能寄往何处呢?

冯晓云表示,竞赛与课堂虽然存在很多不同之处,但两者在培养学生能力的核心目标上是一致的。“项目制同样可以用在日常的教学中。”她说,在这方面,包括西南交大在内的很多高校已经开展了一些实践,只不过这样的教学改革需要教师转变自身的角色定位,将自己由一个单纯的教学者,变成学生探索过程的引导者。同时,整个教学形式也要发生变化。

“在这方面,高校和老师都需要做很多工作。这一过程必定充满困难,但面对未来的挑战,这是我们必须要做的一项工作。”冯晓云说。

 
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