基于工程訓(xùn)練提升大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐

李海越,李文雙,邳志剛

(黑龍江科技學(xué)院工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心,哈爾濱 150027)

基于工程訓(xùn)練提升大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐

李海越,李文雙,邳志剛

(黑龍江科技學(xué)院工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心,哈爾濱 150027)

在明確高等工科學(xué)校加強(qiáng)大學(xué)生科技創(chuàng)新培養(yǎng)的重要性的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程訓(xùn)練教學(xué)和科技創(chuàng)新活動的開展闡述提高大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐,并對進(jìn)一步培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新精神和提升創(chuàng)新能力提出一些思路。

工程訓(xùn)練;大學(xué)生;科技創(chuàng)新

2.世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)主要體現(xiàn)為知識經(jīng)濟(jì)的競爭,其競爭形式主要表現(xiàn)為高水平人才的競爭,尤其是創(chuàng)新型高科技人才的競爭。這些人才的典型特征是:具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識、頑強(qiáng)的創(chuàng)新精神和綜合的創(chuàng)新能力。高等學(xué)校在國家創(chuàng)新體系中占有重要地位,對建設(shè)創(chuàng)新型國家負(fù)有義不容辭的神圣使命。大學(xué)教育,育人為本,加快培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才,是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要方式[1]。

自 1997年教育部啟動高等教育發(fā)展項(xiàng)目——世界銀行貸款“工程訓(xùn)練中心建設(shè)”項(xiàng)目以來,在首批 11所試點(diǎn)高校的帶領(lǐng)下,全國各高校工程訓(xùn)練中心建設(shè)快速發(fā)展,在工程實(shí)踐教學(xué)理念、課程建設(shè)、教材改革與建設(shè)、教學(xué)成果獎、實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、教學(xué)名師獎、工程實(shí)踐教學(xué)改革等七方面獲得了重要進(jìn)展[2]。目前,已有 33所高校的工程訓(xùn)練中心被評為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。因此,在新時期如何充分發(fā)揮工程訓(xùn)練中心的作用,如何在提高大學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升大學(xué)生科技創(chuàng)新能力顯得頗為重要。

許多高等工科院校培養(yǎng)的人才主要以應(yīng)用型高級專門人才為主,這種類型人才的顯著特點(diǎn)是:在掌握較扎實(shí)的基本理論基礎(chǔ)上,應(yīng)具有較高的實(shí)踐動手能力和較強(qiáng)的科技創(chuàng)新能力。加強(qiáng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)工作是科技發(fā)展和人才培養(yǎng)的必然要求,也是高等教育教學(xué)質(zhì)量的本質(zhì)需要與內(nèi)在要求。目前,高校普遍存在工程教育與工業(yè)界脫節(jié),工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐教育嚴(yán)重不足[3]。那么在大眾化教育背景下高等工科院校如何更好地提高大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力,結(jié)合我們學(xué)校工程實(shí)踐教學(xué)改革及工程訓(xùn)練教學(xué)體系實(shí)施的實(shí)際狀況,介紹我們的一些做法。

一、創(chuàng)新工程實(shí)踐教學(xué)理念,為創(chuàng)新教育奠定基礎(chǔ)

所謂“工程”,是指“有判斷地運(yùn)用從研究、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐中所獲得的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)地利用自然物質(zhì)和力量的方法,去為人類謀福利的專門技術(shù)”。據(jù)美國工程教育協(xié)會 (ASEE)報告,工程中的十大學(xué)科前兩位分別是機(jī)械工程和電機(jī)工程[4]。工程訓(xùn)練是提高大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力的有效途徑。

教育實(shí)踐中,我們逐步確立了“大德育、大工程、大實(shí)踐”教育理念,“大德育”是先導(dǎo),“大工程”是背景,“大實(shí)踐”是途徑”[5]。始終堅(jiān)持以國家和社會需求為導(dǎo)向,以建設(shè)教學(xué)服務(wù)型科技大學(xué)為目標(biāo),走學(xué)科交叉、文理交融、綜合創(chuàng)新之路,推動著人才培養(yǎng)方案的不斷創(chuàng)新。其核心思想是學(xué)工的人要精通工,學(xué)工的人要懂得文,懂文才會致工精通。非工的人要懂得工,非工的人要圍繞工而學(xué),方可致文為利器。通過我們多年的工程實(shí)踐,構(gòu)建了融入學(xué)校人才培養(yǎng)體系之內(nèi)的應(yīng)用型人才融意識、素質(zhì)與能力的工程訓(xùn)練教學(xué)新體系,專業(yè)覆蓋面為 100%。該體系不僅在于提高大學(xué)生工程意識和工程實(shí)踐能力,同時也為培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力奠定良好基礎(chǔ)。

二、構(gòu)建大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺

2006年初,為貫徹實(shí)施“三大”教育理念,圍繞“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)目標(biāo),提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì),我們整合了學(xué)校的相關(guān)資源,并加大資金投入組建了工程訓(xùn)練與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心 (以下簡稱為工程訓(xùn)練中心)。它的主要功能之一就是:提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新素質(zhì)。在工程訓(xùn)練部分,我們在吸收國內(nèi)工程訓(xùn)練開展較早較好的高校的寶貴經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,重新構(gòu)建了工程訓(xùn)練與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系,即工程文化教育→工程訓(xùn)練→專業(yè)技能訓(xùn)練→創(chuàng)新技能訓(xùn)練,如上圖所示。該體系體現(xiàn)了由簡單到復(fù)雜、從單一到綜合、從低級到高級的循序漸進(jìn)的工程訓(xùn)練與創(chuàng)新過程。工程文化教育是指面向全校大學(xué)一年級學(xué)生開設(shè) 32學(xué)時的“工程文化教育”課程,其主要目的是幫助學(xué)生樹立大工程意識、創(chuàng)新意識和科學(xué)人文思想;工程訓(xùn)練是指主要面向全校大二 /三年級學(xué)生開設(shè)不同周數(shù)和工程訓(xùn)練單元的實(shí)踐課程,其目的是培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力;專業(yè)技能訓(xùn)練是指面向機(jī)械類專業(yè)開設(shè)提高相關(guān)專業(yè)技能的實(shí)踐課程;創(chuàng)新技能訓(xùn)練是指面向全校各專業(yè)具有較高創(chuàng)新意識和能力的學(xué)生開設(shè)綜合創(chuàng)新課程,并開展大學(xué)生課外科技活動等。

為貫徹落實(shí)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系,我們搭建了多層次、模塊化的大學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)平臺,該平臺主要包括科學(xué)與人文教育基地、機(jī)械工程訓(xùn)練基地、電氣工程訓(xùn)練基地和綜合創(chuàng)新實(shí)踐基地。

三、加強(qiáng)大學(xué)生科技創(chuàng)新活動的研究與實(shí)踐

1.積極營造科技創(chuàng)新氛圍

(1)在工程文化教育課程各環(huán)節(jié)培養(yǎng)創(chuàng)新精神

工程文化教育課程主要包括下列教學(xué)環(huán)節(jié):科技講座、參觀科學(xué)與人文教育基地、播放典型教學(xué)錄像片等?？茖W(xué)與人文教育基地主要包括:參觀以介紹典型工程學(xué)科發(fā)展史為切入點(diǎn)的科技展板,各學(xué)科專業(yè)的相關(guān)實(shí)物、模型展室,以及大學(xué)生創(chuàng)新作品展室。

在科技講座教學(xué)環(huán)節(jié)中,在傳授大工程知識的同時,重在通過典型重大科技創(chuàng)新或發(fā)明案例幫助學(xué)生樹立大工程意識、創(chuàng)新意識和科學(xué)人文思想,使之受到科學(xué)與人文精神的熏陶,逐步建立創(chuàng)新思維。

在參觀科學(xué)與人文教育基地過程中,讓學(xué)生了解科技在人類與社會進(jìn)步中的雙重作用,尤其是科技創(chuàng)新給世界帶來的日新月異的巨大變化。

通過播放典型教學(xué)錄像片,讓學(xué)生了解平時無法看到或不易理解的自然規(guī)律、科技進(jìn)步或發(fā)明創(chuàng)造,以拓展學(xué)生的視野,樹立大膽實(shí)踐與不斷創(chuàng)新的自信心。

(2)制定有效的成果宣傳和展示措施

為鼓勵大學(xué)生的創(chuàng)新熱情,構(gòu)建長期的創(chuàng)新環(huán)境和氛圍,學(xué)校在工程訓(xùn)練中心建成了大學(xué)生創(chuàng)新作品展室,用來展示大學(xué)生在各種科技創(chuàng)新活動中研制或創(chuàng)作的各種優(yōu)秀作品,包括:全國大學(xué)生“機(jī)器人”大賽、“電子設(shè)計(jì)”大賽、“航?！贝筚惖茸髌?黑龍江省和學(xué)校組織的各種創(chuàng)新科技活動作品,以及工程訓(xùn)練中的部分優(yōu)秀作品。作為面向全校開設(shè)的“工程文化教育”課程的重要組成部分,各專業(yè)大學(xué)一年級學(xué)生必須到大學(xué)生創(chuàng)新作品展室進(jìn)行參觀學(xué)習(xí),并由專人負(fù)責(zé)講解創(chuàng)新知識、原理和創(chuàng)新作品,這種方式有效提高了大學(xué)生主動了解、學(xué)習(xí)各種專業(yè)知識和創(chuàng)新技巧的積極性,達(dá)到了培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識的目的,收到了很好的效果,并在 2007年 9月份受到了教育部高等學(xué)校本科教學(xué)水平評估專家組的一致好評。

2.精心設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練單元創(chuàng)新內(nèi)容,建立競爭機(jī)制

我校的工程訓(xùn)練條件與基礎(chǔ)較好,主要儀器設(shè)備 500余臺套、總值3 500余萬元,使用面積8 000余平方米,現(xiàn)已擁有17個基礎(chǔ)訓(xùn)練單元,既有機(jī)械方面的,也有電氣方面的;既有傳統(tǒng)加工方面的,也有現(xiàn)代先進(jìn)制造方面的;既有冷加工方面的,也有熱加工方面的訓(xùn)練內(nèi)容。體現(xiàn)了基礎(chǔ)訓(xùn)練與工業(yè)實(shí)際并舉、傳統(tǒng)工藝與現(xiàn)代技術(shù)交融、軟件與硬件緊密結(jié)合的建設(shè)理念,主要開設(shè)有機(jī)械工程訓(xùn)練課程和電氣工程訓(xùn)練課程。

為有效提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和增強(qiáng)創(chuàng)新能力,我們精心設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)訓(xùn)練單元的訓(xùn)練與創(chuàng)新內(nèi)容,引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生勇于創(chuàng)新,并建立了相應(yīng)的競爭機(jī)制,為下一步的綜合創(chuàng)新訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)。如在機(jī)械工程訓(xùn)練課程中的數(shù)控線切割訓(xùn)練環(huán)節(jié),要求學(xué)生可以利用計(jì)算機(jī)輔助手段設(shè)計(jì)自己的創(chuàng)新作品,并在線切割機(jī)床上加工完成,經(jīng)評定設(shè)計(jì)新穎、加工制作優(yōu)美的作品不僅訓(xùn)練單元成績優(yōu)秀,而且可以展示于展板上,并建立競爭機(jī)制,以后來此室訓(xùn)練的同學(xué)的創(chuàng)新作品經(jīng)評比優(yōu)于展板上的,就替換下原展板上的作品。這種引入競爭機(jī)制的做法,激發(fā)了廣大學(xué)生的比學(xué)趕幫超的創(chuàng)新熱情和實(shí)踐動手能力,也為同學(xué)們將來融入社會增強(qiáng)競爭意識、不斷提高創(chuàng)新能力上了生動的一課。

3.在基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中設(shè)置綜合創(chuàng)新項(xiàng)目

在基礎(chǔ)工程訓(xùn)練中,除在單項(xiàng)工程訓(xùn)練單元中設(shè)置創(chuàng)新內(nèi)容外,還設(shè)立了綜合創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)要求學(xué)生成立創(chuàng)新小組,按教師指定項(xiàng)目或經(jīng)教師評審?fù)ㄟ^的自擬項(xiàng)目,進(jìn)行小型機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)及制作,利用課內(nèi)和課外時間完成。設(shè)置該環(huán)節(jié)的目的有兩個,一是進(jìn)一步鞏固和提高學(xué)生先期了解和掌握的各訓(xùn)練單元工程知識和技能;二是強(qiáng)化學(xué)生為解決某一工程問題綜合運(yùn)用各訓(xùn)練單元工程知識和技能的能力,進(jìn)而提高學(xué)生的綜合創(chuàng)新素質(zhì)。在綜合創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)節(jié)中涌現(xiàn)的優(yōu)秀作品經(jīng)評定,最優(yōu)秀者可以送入大學(xué)生綜合創(chuàng)新作品展室展出,以資鼓勵。

4.設(shè)立全天開放的創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)制作室

過去我校的科技創(chuàng)新活動,往往表現(xiàn)為比較分散的局部行為,學(xué)校雖投入了一定的財力物力支持,但效果并不明顯。隨著我校“三大”教育理念的深入貫徹和工程訓(xùn)練中心的成立,局面發(fā)生了深刻的變化。一是組織形式方面,工程訓(xùn)練中心與校團(tuán)委、科技處、大學(xué)生科協(xié)、各二級院系緊密加強(qiáng)聯(lián)系與溝通,在大學(xué)生科技創(chuàng)新基金的支持下,為學(xué)生的科技創(chuàng)新項(xiàng)目 (分為立項(xiàng)有經(jīng)費(fèi)的和自籌經(jīng)費(fèi)的)提供理論指導(dǎo)和制作支持。為達(dá)此目的,在工程訓(xùn)練中心專門成立大學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐基地,主要包括三個創(chuàng)新作品設(shè)計(jì)制作室,配備相應(yīng)的軟硬件資源,向?qū)W生全天候開放,此舉深受學(xué)生歡迎。同時,經(jīng)工程訓(xùn)練中心批準(zhǔn),學(xué)生還可以無償使用工程訓(xùn)練中心擁有的工程訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)儀器裝備。

四、大學(xué)生科技創(chuàng)新活動所取得的效果

多年的實(shí)踐表明,系統(tǒng)地開設(shè)工程訓(xùn)練系列課程在貫徹素質(zhì)教育中的重要作用主要表現(xiàn)為兩個方面:一方面,可以明顯地提高大學(xué)生的工程素質(zhì)、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力;另一方面,有利于形成理工與人文、社會科學(xué)等學(xué)科的有機(jī)交融,更有利于學(xué)生綜合掌握基礎(chǔ)理論、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和市場等方面的知識,不斷增強(qiáng)競爭與合作意識。學(xué)校每年主動參與科技創(chuàng)新項(xiàng)目的學(xué)生越來越多,水平也越來越高,而且在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中有各年級不同學(xué)科專業(yè)的學(xué)生能夠互幫互助、互通有無、共同進(jìn)步。另外,開設(shè)工程訓(xùn)練課程為大學(xué)生將來就業(yè)和繼續(xù)深造打下良好基礎(chǔ)。我校畢業(yè)生由于“工程實(shí)踐能力強(qiáng)、基礎(chǔ)扎實(shí)”而廣受用人單位歡迎,連續(xù)五年本科畢業(yè)生一次就業(yè)均在 92%以上,位于黑龍江省前列。

三年來,學(xué)校共投入經(jīng)費(fèi)近 60萬元,資助了 500余個項(xiàng)目,有近千名學(xué)生參與其中。在全國、省市大學(xué)生標(biāo)志性競賽中,學(xué)生獲獎數(shù)量和層次均為省內(nèi)高校先進(jìn)水平。特別是在大學(xué)生自主設(shè)計(jì)制造無人駕駛飛行器競賽、全國大學(xué)生機(jī)器人競賽、工程訓(xùn)練綜合能力競賽、電子設(shè)計(jì)大賽中屢創(chuàng)佳績,充分體現(xiàn)了我校素質(zhì)教育的成果和大學(xué)生的科技創(chuàng)新水平,展示了實(shí)施大工程背景下應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系的成效。

五、進(jìn)一步培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新精神和提升創(chuàng)新能力的一些思考

1.建設(shè)一支具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)教師隊(duì)伍

要培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的大學(xué)生,顯然需要建立一支具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)教師隊(duì)伍,這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要保證。如果沒有強(qiáng)烈創(chuàng)新理念的師資隊(duì)伍,那么就很難培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的學(xué)生。我們建議學(xué)校成立跨學(xué)科專業(yè)組建為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動服務(wù)的師資團(tuán)隊(duì),成員首先具有較強(qiáng)的創(chuàng)新理念、基礎(chǔ)理論扎實(shí)、學(xué)識淵博,并具有較強(qiáng)的綜合實(shí)踐能力。這樣既有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì),又有利于快出科技成果。

2.加大大學(xué)生科技創(chuàng)新基金投入與加強(qiáng)管理

如果沒有較充足的資金投入,就不可能設(shè)立更多的科技創(chuàng)新項(xiàng)目,也就沒有更寬廣的學(xué)生受益面。所以,培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新素質(zhì),就要不斷加大科技創(chuàng)新基金的投入。同時為提高該項(xiàng)創(chuàng)新基金的使用效能,還必須對立項(xiàng)的科技創(chuàng)新項(xiàng)目加強(qiáng)管理。學(xué)生科技創(chuàng)新基金的資助范圍應(yīng)該是:凡在校的本?？粕?、研究生均可申請。該基金專門用來資助學(xué)生從事學(xué)術(shù)研究和創(chuàng)新創(chuàng)造,獎勵在科技創(chuàng)新方面取得突出成績的優(yōu)秀學(xué)生或團(tuán)隊(duì),并建立監(jiān)督機(jī)制。

3.為科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化提供必要條件

建議學(xué)校進(jìn)一步注意調(diào)動廣大學(xué)生參與科技創(chuàng)新的積極性和創(chuàng)造性,鼓勵學(xué)生結(jié)合專業(yè)學(xué)習(xí),廣泛開展各種類型的課外學(xué)術(shù)科技活動。把各級各類的競賽優(yōu)勝作品推薦參加全國和省市級各級各類比賽,對獲獎的項(xiàng)目通過自主申報的方式,經(jīng)學(xué)校進(jìn)行論證后,選拔具有創(chuàng)業(yè)價值的項(xiàng)目進(jìn)行科技孵化,重點(diǎn)扶持有潛力的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),提供創(chuàng)業(yè)的場地和經(jīng)費(fèi)等鼓勵措施。

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Research and Practice of I mproving Undergraduate Innovational Ability of Science and Technology Based on Engineering Tra in ing

L IHai2yue,L IWen2shuang,PI Zhi2gang
(Center for Engineering Training and Basic Experimentation,Heilongjiang Institute of Science and Technology,Harbin 150027,China)

The importance of strengthening undergraduatesπinnovational trainingof science and technology at higher engineering in2 stitutes is showed,research and practice of improving their innovational ability of science and technology are illustrated based in engi2 neering training and innovationalmovements of science and technology,and some thoughts of improving their innovational spirit and a2 bility are suggested.

engineering training;undergraduate;innovation of science and technology

G642

A

1001-7836(2011)02-0032-03

10.3969/j.issn.1001-7836.2011.02.014

2010-08-31

黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目“加強(qiáng)工程訓(xùn)練內(nèi)涵建設(shè),提升人才培養(yǎng)質(zhì)量”(2009.01—2010.12)

李海越 (1966-),男,黑龍江賓縣人,中心副主任,教授,工學(xué)博士,從事現(xiàn)代集成制造、產(chǎn)品全生命周期管理和工程實(shí)踐教育研究。

(責(zé)任編輯:侯秀梅)