高?？鐚W(xué)科創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)探索

黃文愷

（廣州大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣東 廣州 510006）

1.問題提出的背景及創(chuàng)新基地的弊端

1.1 背景

“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力”。當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代和信息時(shí)代，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步更依賴科技創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！疤岣咦灾鲃?chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家”已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國力的關(guān)鍵。在實(shí)施素質(zhì)教育的今天，創(chuàng)新性教育要體現(xiàn)在教育觀念上，滲透在所有教育活動(dòng)之中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力將成為所有教育活動(dòng)的一個(gè)基本指向。增強(qiáng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力是高校的一項(xiàng)戰(zhàn)略課題和重要任務(wù)。

當(dāng)今世界各國特別是發(fā)達(dá)國家在課程的教學(xué)中為就很重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，激發(fā)他們的求知欲和創(chuàng)造欲。為推動(dòng)本科生創(chuàng)新教育扎實(shí)有效地進(jìn)行，各兄弟院校紛紛開展創(chuàng)新基地的建設(shè)。

1.2 現(xiàn)有創(chuàng)新基地的弊端

目前國內(nèi)建設(shè)的創(chuàng)新基地存在一些弊端：（1）嚴(yán)格按學(xué)科劃分，沒有形成學(xué)科交叉與綜合，在現(xiàn)今對(duì)跨行業(yè)跨領(lǐng)域合作需求越來越多的時(shí)候，無疑具有很大的局限性，不利于學(xué)生提高綜合創(chuàng)新能力；（2）配套的開發(fā)實(shí)驗(yàn)室由于學(xué)科的局限性，缺乏有力的創(chuàng)新課題，最后往往流于形式；（3）普及面低，只適用于少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生，無法對(duì)大量的學(xué)生進(jìn)行普及型的創(chuàng)新培訓(xùn)。

2.建設(shè)思路

2.1 創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)目的

創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地以創(chuàng)新型的可重構(gòu)設(shè)計(jì)的光機(jī)電算一體化系統(tǒng)為載體，涵括電子電路設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)、自動(dòng)化機(jī)電設(shè)計(jì)、機(jī)器人、智能車、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算及其綜合的全新創(chuàng)新性綜合平臺(tái)，涉及工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、傳感器、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)軟件硬件等學(xué)科，因其科技含量高、實(shí)踐創(chuàng)新性強(qiáng)、探索性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一條有效途徑，是進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐、工程訓(xùn)練及各種競(jìng)賽的理想平臺(tái)。以該平臺(tái)為基礎(chǔ)，學(xué)生逐步自主建構(gòu)廣域的理工科知識(shí)，激活和強(qiáng)化多方面的能力，了解自己的能力結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

本實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)目的，可以用一句話概括為：“以創(chuàng)意型工程產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為教學(xué)實(shí)訓(xùn)對(duì)象，該工程產(chǎn)品是涵蓋電子、機(jī)械、軟件等綜合性的產(chǎn)品，運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)法，培養(yǎng)能綜合運(yùn)用知識(shí)、具備創(chuàng)新能力、具有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、面向社會(huì)就業(yè)需求及科研單位所需要的高素質(zhì)畢業(yè)生?！?/p>

通過建立以創(chuàng)意工程產(chǎn)品為載體的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室，配備相關(guān)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐設(shè)備，建立服務(wù)于工程教育傳統(tǒng)骨干課程的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，在學(xué)生中開展創(chuàng)意工程技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，以達(dá)到對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)體系進(jìn)行改革的目的。

通過以創(chuàng)意工程實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，在不改變現(xiàn)有教學(xué)體系和大綱的前提下，逐步地將工程教育的實(shí)踐環(huán)節(jié)由“科學(xué)主導(dǎo)工程”的人才培養(yǎng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮こ探逃貧w工程”的培養(yǎng)方式。即培養(yǎng)具備初步工程素養(yǎng)、具備初步工程實(shí)踐能力，同時(shí)能夠掌握、運(yùn)用理論分析方法的實(shí)用型工程技術(shù)人才，改變工科畢業(yè)生不懂工程、缺少工程素養(yǎng)、缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力的現(xiàn)狀，也適當(dāng)?shù)貫槔砜茖W(xué)生增加工程實(shí)踐機(jī)會(huì)。為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才，包括創(chuàng)新型人才和工程操作型人才，提高就業(yè)水平，使學(xué)生受到的理論教育能夠初步運(yùn)用在工程實(shí)踐中。

通過創(chuàng)意工程的創(chuàng)新實(shí)踐教育，包括學(xué)生自主創(chuàng)新和課堂競(jìng)賽等形式，為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)意工程技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐的靈活、活潑的形式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)生感興趣就會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)，極大地提高教學(xué)成效。學(xué)生通過在工程項(xiàng)目載體上的親手實(shí)踐，可加深對(duì)課堂知識(shí)的理解。

通過參與主流的學(xué)科競(jìng)賽，學(xué)生在競(jìng)賽中靈活運(yùn)用工程和科學(xué)知識(shí)，并且與其他隊(duì)伍交流、競(jìng)爭(zhēng)，達(dá)到鍛煉學(xué)生工程素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新思想，樹立學(xué)校和所在專業(yè)品牌形象的目的。學(xué)科競(jìng)賽是“工程教育回歸工程”教育理念最好的體現(xiàn)平臺(tái)，并且可以促進(jìn)“教學(xué)、科研、競(jìng)賽”三方面的良性循環(huán)和整體學(xué)科實(shí)力的螺旋式上升。

2.2 建設(shè)以服務(wù)學(xué)生為目標(biāo)的運(yùn)行機(jī)制

本創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地的宗旨是面向廣大的理工學(xué)生和部分文科學(xué)生，覆蓋面廣。主要分兩部分為學(xué)生服務(wù)。

2.2.1 覆蓋面廣，為大量的學(xué)生安排創(chuàng)新實(shí)習(xí)。

擬安排美術(shù)與設(shè)計(jì)、土木學(xué)院、計(jì)算機(jī)學(xué)院、數(shù)學(xué)學(xué)院、機(jī)電學(xué)院、物理電子學(xué)院、商學(xué)院的同學(xué)來基地進(jìn)行為期兩周的實(shí)習(xí)，參照金工實(shí)習(xí)、電子電工實(shí)習(xí)的一些措施和管理辦法，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)習(xí)訓(xùn)練。該訓(xùn)練分兩階段，每一階段為期一周，第一階段為針對(duì)學(xué)科特色的啟發(fā)性創(chuàng)意實(shí)習(xí)，第二階段為學(xué)科交叉的綜合性創(chuàng)意設(shè)計(jì)。例如：工業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)、機(jī)械專業(yè)、電子設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)的學(xué)生可聯(lián)合組隊(duì)，利用實(shí)驗(yàn)室的器材如3D打印機(jī)等，設(shè)計(jì)、改裝一款新的創(chuàng)意工程產(chǎn)品，并完成軟硬件的設(shè)計(jì)。而商學(xué)院的學(xué)生通過工程實(shí)訓(xùn)，可對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)成和制作有深入的了解，既可在就業(yè)前掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制作的原理，又可為創(chuàng)業(yè)挑戰(zhàn)杯提供解決的創(chuàng)意思路和辦法，避免大量資源投入到服務(wù)類而無實(shí)質(zhì)的產(chǎn)品內(nèi)容。

2.2.2 選拔優(yōu)秀同學(xué)進(jìn)行更深入的綜合創(chuàng)新培訓(xùn)。

從實(shí)習(xí)的學(xué)生中，選拔出優(yōu)秀的進(jìn)行集中培訓(xùn)，為各學(xué)科競(jìng)賽、從事本科生科研項(xiàng)目活動(dòng)或協(xié)助老師完成科研項(xiàng)目做準(zhǔn)備。

2.3 多學(xué)院共享優(yōu)質(zhì)資源

本校各學(xué)院的師生都可以通過申請(qǐng)，利用創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地的資源進(jìn)行課程拓展、工程訓(xùn)練、競(jìng)賽培訓(xùn)和教師科研等，實(shí)現(xiàn)資源的共享，提高設(shè)備的利用率。

3.建設(shè)內(nèi)容

3.1 硬件建設(shè)

具有國際水平的先進(jìn)性——為了保護(hù)學(xué)校投資，保證實(shí)訓(xùn)室技術(shù)和理念上的先進(jìn)性，必須樹立“模塊化、可重構(gòu)、全開放、標(biāo)準(zhǔn)化”的設(shè)計(jì)理念，通過成熟的工業(yè)總線將各個(gè)功能模塊連接成統(tǒng)一的整體，符合當(dāng)前創(chuàng)新工程研究領(lǐng)域中 “可重構(gòu)”、“分布式控制”、“分布式計(jì)算”、“模塊化、 標(biāo)準(zhǔn)化”的發(fā)展趨勢(shì)。并降低學(xué)生的開發(fā)難度，將重心放在創(chuàng)意設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)上。

具有強(qiáng)大的實(shí)用性——?jiǎng)?chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)由于其綜合性強(qiáng)而帶來了高度的復(fù)雜性。如果不針對(duì)學(xué)生的各個(gè)層次、各個(gè)學(xué)習(xí)階段進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這種技術(shù)復(fù)雜性就很容易造成學(xué)生難以學(xué)習(xí)，教師難以達(dá)到授課目的?？刹少徑虒W(xué)儀器廠家貫徹了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、全開放的特點(diǎn)的教學(xué)設(shè)備，各個(gè)功能模塊相對(duì)簡(jiǎn)單，而通過工業(yè)總線、通訊協(xié)議、決策和調(diào)度算法等綜合成為高度復(fù)雜的工程系統(tǒng)（含電子、嵌入式、自動(dòng)化、機(jī)械、工業(yè)設(shè)計(jì)等）。

基于劃分功能單元的原則，把復(fù)雜的控制部分劃分為多個(gè)簡(jiǎn)單的功能組合。這可以使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)深入淺出，由易到難，并可以適應(yīng)?？苹虮究频湍昙?jí)、本科高年級(jí)甚至研究生等不同階段的教學(xué)與研究

可靠性和持續(xù)性——由于涉及面廣，要求多次重構(gòu)和使用，因此產(chǎn)品應(yīng)具有較強(qiáng)的可靠性，抗損毀能力強(qiáng)的特點(diǎn)。同時(shí)作為創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)使用，產(chǎn)品應(yīng)有持續(xù)的升級(jí)能力。

3.2 軟件建設(shè)

3.2.1 師資力量。

師資力量是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中最重要的部分，對(duì)于創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)實(shí)際來講，師資、鼓勵(lì)學(xué)生的政策等“軟件環(huán)境”的重要性要超過實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、場(chǎng)地、機(jī)器人平臺(tái)等“硬件環(huán)境”。作為以創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)為主的創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地室，教師要具備創(chuàng)意工程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)方面的實(shí)踐能力，最好有相關(guān)教學(xué)或者競(jìng)賽經(jīng)驗(yàn)。由學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心的老師作為統(tǒng)一日常管理，并從各個(gè)學(xué)院抽調(diào)一名有經(jīng)驗(yàn)的教師兼職進(jìn)行輔導(dǎo)和培訓(xùn)。

3.2.2 配套教材。

采用多種形式的配套教材：（1）自編配套資源豐富，具有完備的課程體系，包括以“項(xiàng)目”為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教材、指導(dǎo)書、教案；（2）儀器廠家用戶現(xiàn)場(chǎng)的教學(xué)使用培訓(xùn)（面向工程創(chuàng)新教育目的）和定期的開發(fā)培訓(xùn)、競(jìng)賽專項(xiàng)培訓(xùn)視頻。

3.2.3 配套編程軟件。

對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)同學(xué)，為節(jié)省制作時(shí)間，可使用Arduino等簡(jiǎn)單易懂的開發(fā)軟件進(jìn)行開發(fā)，該軟件入門簡(jiǎn)單，通過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可掌握。

3.2.4 項(xiàng)目的選題機(jī)制。

項(xiàng)目的來源來自四部分：（1）從教師的科研縱向和橫向項(xiàng)目中分選出難度適中，有一定創(chuàng)新的子課題，進(jìn)行歸類整理，再分配給學(xué)生完成；（2）學(xué)生自選課題。鼓勵(lì)學(xué)生提供有創(chuàng)意的課題，教師進(jìn)行匯總歸類，選出有意義的課題進(jìn)行完善補(bǔ)充后，交給學(xué)生完成；（3）學(xué)習(xí)國外開源社區(qū)中具有創(chuàng)意和科技含量的課題，并進(jìn)行改進(jìn)，以期達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平；（4）安排商學(xué)院學(xué)生去中小企業(yè)調(diào)研和問卷調(diào)查，進(jìn)行選題，重點(diǎn)是滿足中小企業(yè)的研發(fā)新產(chǎn)品的需求，解決中小企業(yè)技術(shù)實(shí)力不強(qiáng)的實(shí)際困難。

除上述四個(gè)途徑外，還應(yīng)該定期召開選題會(huì)，組織老師集思廣益，提供各種項(xiàng)目題材，以供匯總篩選。

4.結(jié)論與建議

創(chuàng)新工程實(shí)訓(xùn)基地是綜合性的創(chuàng)新科研、競(jìng)賽、實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，能為培養(yǎng)新型的實(shí)踐型復(fù)合型人才提供更好地平臺(tái)。建議各個(gè)學(xué)院多抽調(diào)老師參與，形成學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)，更好地為培養(yǎng)新時(shí)代跨學(xué)科復(fù)合型人才服務(wù)。

［1］EdwardCrawley.重新認(rèn)識(shí)工程教育：國際CDIO培養(yǎng)模式與方法［M］.侯佩華，沈民奮，陸小華，譯.北京：高等教育出版社，2009：6-10.

［2］陳文杰，任立軍，張林，楊鋒.新加坡理工學(xué)院基于CDIO模式的項(xiàng)目教學(xué)改革［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2009（35）：91.

［3］謝海濤.藝術(shù)設(shè)計(jì)類人才培養(yǎng)模式改革初探［J］.教育與現(xiàn)代化，2010（5）：16-18.

［4］顧佩華，沈民奮，李升平，等.從CDIO到EIP-CDIO：汕頭大學(xué)工程教育與人才培養(yǎng)模式探索［J］.高等工程教育研究，2008（1）：15.

［5］陳笑蓉.CDIO模式的軟件人才培養(yǎng)探索［J］.計(jì)算機(jī)教育2010（23）：45.