學(xué)生工程及科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐

張欣欣， 蔡莽勸， 羅建勇， 黃立新

(1.華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州 510640;2.廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州 510280)

0 引言

培養(yǎng)學(xué)生具有高水平的工程與科研創(chuàng)新能力，是重點(diǎn)工科院校教育的重要目標(biāo)［1］。隨著高新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，企業(yè)對吸收消化先進(jìn)技術(shù)、提高自主研發(fā)創(chuàng)新能力的要求也越來越強(qiáng)烈，因此工科學(xué)生不但要具備較高的工程技術(shù)能力，而且還需要具備扎實(shí)的理論及科研能力［2-3］。但是，目前多數(shù)高校普遍存在諸如學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)不足，實(shí)踐教學(xué)受經(jīng)費(fèi)、儀器條件限制等客觀因素，制約著工科學(xué)生的工程、科研的全面能力素質(zhì)的發(fā)展［4-5］。

華南理工大學(xué)原華南工學(xué)院是以工科見長的“985”重點(diǎn)高校，作者所在的輕工與食品學(xué)院，擁有制糖工程、食品科學(xué)與工程等國家重點(diǎn)學(xué)科，一直重視科研開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化工作，具有重視專業(yè)工程技術(shù)的傳統(tǒng)，雖然也存在上述類似的問題，但通過努力與校友及其企業(yè)進(jìn)行科研合作，與廣州酒家、鷹金錢等企業(yè)集團(tuán)合作建設(shè)了廣東省食品安全研究檢測中心和粵式食品工程技術(shù)研究中心，與廣州市華僑糖廠合作向廣州市經(jīng)貿(mào)委和科信局申報(bào)建設(shè)了廣州市精制糖與淀粉衍生物企業(yè)技術(shù)中心和工程技術(shù)研究開發(fā)中心;學(xué)院在廣州雙橋股份有限公司(雙橋公司)建設(shè)了“華南理工大學(xué)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐基地”，并合作共建“雙橋—華工大低聚糖研發(fā)基地”項(xiàng)目，在2007年被廣東省科技廳批準(zhǔn)認(rèn)定為“廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合示范研發(fā)基地”，2012年10月通過驗(yàn)收。此外，海關(guān)歸類中心廣州分中心，配置了如色譜儀、紅外光譜儀、X-射線熒光光譜儀、掃描電鏡、發(fā)射光譜儀等先進(jìn)儀器，主要負(fù)責(zé)華南歸類化驗(yàn)片區(qū)管理、商品化驗(yàn)工作，也對全國各海關(guān)提交的商品歸類疑難問題進(jìn)行研究，并歸類認(rèn)定，也與學(xué)院建立了良好的合作關(guān)系。

作者探索利用上述不同類型的產(chǎn)學(xué)研社會資源和學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐基地，為培養(yǎng)學(xué)生工程、科研實(shí)踐創(chuàng)新能力服務(wù)，嘗試突破學(xué)?，F(xiàn)有客觀條件的限制，通過本院學(xué)生的實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際結(jié)合理論和工程能力素質(zhì)，更好地提高科研創(chuàng)新能力。

1 工程能力的培養(yǎng)

工程能力是工科學(xué)生必須具備的基本能力，是工科專業(yè)人才能力的培養(yǎng)目標(biāo)。面對來自企業(yè)對工程技術(shù)更新需求的挑戰(zhàn)，工科學(xué)生除了學(xué)習(xí)專業(yè)的理論知識和技能，還要能夠從解決工程問題出發(fā)來思考、分析問題，擁有應(yīng)用所學(xué)知識處理工程問題的能力，以及很快適應(yīng)新的工作崗位要求的能力［6-8］。

1.1 深入車間一線，加深對生產(chǎn)全過程的認(rèn)識

學(xué)生從課程書本知道了所實(shí)踐的生產(chǎn)企業(yè)的一般工藝，但最初到車間，看到車間里布置有各種設(shè)備，如槽罐、泵體、閥門、管道和儀表，非常紛雜，腦中往往不能立即將其與淀粉糖的生產(chǎn)過程及其工藝相聯(lián)系。經(jīng)過一段時(shí)間的輪崗實(shí)習(xí)，參與了從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程，了解了車間的平面布置，各個(gè)設(shè)備、管道的作用、大小及其聯(lián)接走向，開始能夠?qū)⒏鞣N槽罐與生產(chǎn)的工藝工序相聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)生產(chǎn)操作和溫度、pH、蒸汽壓力和流量等工藝控制，對化工單元、傳熱物質(zhì)、物料平衡等化工原理的知識以及工程設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用便有了直觀深刻的認(rèn)識。

雙橋公司現(xiàn)代化的淀粉糖生產(chǎn)線中，只有壓濾機(jī)的裝卸環(huán)節(jié)需要較多的人力，基本都實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的生產(chǎn)，工人只需對著儀表進(jìn)行參數(shù)控制，通過對生產(chǎn)工藝、工序的深入認(rèn)識，即使出現(xiàn)生產(chǎn)問題或有變動，對儀器、儀表的控制也會得心應(yīng)手，深刻體會到企業(yè)生產(chǎn)需要化學(xué)化驗(yàn)、化工原理、機(jī)械、儀表控制、熱力電力等多方面的理論知識。

1.2 利用工程理論知識，接軌工程實(shí)踐應(yīng)用

利用廣州市華僑糖廠生產(chǎn)線從市區(qū)搬遷到開發(fā)區(qū)的機(jī)會，學(xué)生首先利用熟悉Auto CAD軟件的能力，結(jié)合工程制圖的知識，協(xié)助企業(yè)繪制設(shè)備、管路布置等各類電子版圖紙，進(jìn)而在老師、企業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)下，進(jìn)一步參與了制糖生產(chǎn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，車間現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)施合理優(yōu)化布置，以及接觸設(shè)備、管道、儀表的安裝等實(shí)際工作。通過深入企業(yè)建設(shè)一線的難得機(jī)會，不僅提高了學(xué)生工程及其制圖的應(yīng)用能力，而且對培養(yǎng)其工程技術(shù)能力有著極其重要的作用，也為企業(yè)做出了一定的貢獻(xiàn)，受到了企業(yè)的贊賞。

1.3 參與發(fā)掘研究實(shí)際問題，提高解決問題的能力

培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的復(fù)合型人才，就需要有對實(shí)際問題的敏銳發(fā)掘能力及攻克執(zhí)行能力，并且在這個(gè)過程中不斷錘煉這些素質(zhì)，對于解決疑難、豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)非常有益。隨著市場的擴(kuò)展，雙橋公司的企業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，淀粉糖的年產(chǎn)量從之前的十幾萬噸上升到四十多萬噸，生產(chǎn)設(shè)備的負(fù)荷增加，之前隱藏的一些問題也逐漸顯露出來，其中換熱器中的換熱片上雜質(zhì)絮凝便是其中的一個(gè)典型。糖液在進(jìn)入濃縮設(shè)備前，需先經(jīng)過換熱器升溫，溫度驟升，且糖液處理量大大增加，使得糖液內(nèi)的雜質(zhì)絮凝量增加，導(dǎo)致內(nèi)部通道極易堵塞，平均2個(gè)星期拆洗一次，影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。通過檢測分析這些雜質(zhì)的成分，推斷其來源和形成原因，撰寫了詳細(xì)的報(bào)告，為公司提供了可行性建議。

2 科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)

大學(xué)生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)已經(jīng)成為眾多高校素質(zhì)培養(yǎng)的重要方面［9-11］。如將實(shí)踐教學(xué)納入教學(xué)的范疇，開放實(shí)驗(yàn)室［12］;鼓勵學(xué)生參加各類創(chuàng)新競賽活動，開展創(chuàng)新思維的交流與培養(yǎng)［13］;實(shí)現(xiàn)多學(xué)科全面發(fā)展［14］，尋求有效的模式、途徑使大學(xué)生得到創(chuàng)新能力的提高已經(jīng)成為科研能力培養(yǎng)的發(fā)展趨勢［15］。

2.1 深化校企合作，搭建新的科研平臺

實(shí)施科研創(chuàng)新項(xiàng)目，是目前培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效舉措。通過創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施，形成學(xué)生對科技創(chuàng)新活動形成濃厚的參與氛圍，創(chuàng)新教育的主動性積極性得到提高［16］。而真正將科研項(xiàng)目的工作落到實(shí)處，僅依靠高校所提供的資源與支持是不夠的。特別是實(shí)驗(yàn)性的研究，通常需要反復(fù)的使用(先進(jìn))儀器，最好是沒有時(shí)間、次數(shù)的限制，因此，開拓深化與企業(yè)間的合作關(guān)系，充分利用產(chǎn)學(xué)研資源便成為一種有效的方式。

以協(xié)助中心檢測分析(特殊)樣品為契機(jī)，通過與海關(guān)化驗(yàn)中心之間的合作，借助其資源與條件，為學(xué)生搭建起了一個(gè)以“階梯式傳幫帶-實(shí)習(xí)實(shí)踐-開展科研項(xiàng)目研究”為模式下的可持續(xù)性的科研平臺。利用假期等時(shí)間，高年級學(xué)生將所掌握的儀器操作、注意事項(xiàng)等知識教授于低年級學(xué)生，為開展科研創(chuàng)新項(xiàng)目工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在開展學(xué)位論文的實(shí)驗(yàn)過程中，得益于平臺的條件，方便使用紅外光譜儀、熱分析儀、X-射線衍射儀等先進(jìn)儀器，為完成高水平的學(xué)術(shù)論文提供便利條件。

雙橋公司與本學(xué)院長期合作，共建了“廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合示范研發(fā)基地雙橋—華工大低聚糖研發(fā)基地”，同時(shí)也建成廣東省企業(yè)技術(shù)中心、廣東省低聚糖與氨基酸工程技術(shù)研究開發(fā)中心、雙橋—廣東藥學(xué)院產(chǎn)學(xué)研基地等平臺，為此調(diào)配研發(fā)能力強(qiáng)的技術(shù)人員和先進(jìn)的科研儀器設(shè)備，并撥出企業(yè)銷售收入的3%以上作為研發(fā)經(jīng)費(fèi)，投入技術(shù)開發(fā)研究，為企業(yè)科研課題的運(yùn)行提供資金保障;也為到雙橋公司學(xué)習(xí)的學(xué)生，進(jìn)行科研理論探究，尋找提煉有價(jià)值的科研課題，提供了一個(gè)很好的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的平臺。

2.2 通過實(shí)踐合作，提煉有價(jià)值的科研課題

玉米糖糟是淀粉液化、糖化的副產(chǎn)物，每100 m3的糖化罐產(chǎn)生約有6～9 m3糖糟。在糖化結(jié)束后，現(xiàn)今多采用硅藻土轉(zhuǎn)鼓過濾，或者活性炭板助濾，所得的濾餅含有的無機(jī)助濾劑，糖糟失去應(yīng)有的價(jià)值，且極易腐敗。在過濾前回收糖糟，能夠保持糖糟的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此糖糟的處理一直是淀粉糖企業(yè)的共同難題。學(xué)生以此為研究課題項(xiàng)目，在雙橋公司生產(chǎn)一線進(jìn)行采樣及基本分析實(shí)驗(yàn)，在學(xué)校進(jìn)行深入系統(tǒng)的檢測分析實(shí)驗(yàn)，揭示了糖糟在生產(chǎn)過程中的分布狀況及其物理化學(xué)性質(zhì)，撰寫了《一種酶法淀粉糖的糖糟富集分離裝置及其糟液的分離方法》的發(fā)明專利稿件，為企業(yè)解決難題提出有益的思路和可行性的實(shí)踐方案。學(xué)生在該方面工作也獲得了華南理工大學(xué)2012年“百步梯攀登計(jì)劃項(xiàng)目”的資助，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際問題與科研課題較好的結(jié)合。

在中心的實(shí)踐中，接觸到了不同行業(yè)領(lǐng)域的各式各樣的樣品，所采用的研究分析方法不盡相同。期間，接觸到一種名為湯料混濁劑的食品配料，由于塑化劑事件，這一食品添加劑問題成為本行業(yè)關(guān)注點(diǎn)，故將其確定為研究對象。經(jīng)過多方面的實(shí)驗(yàn)分析，在與導(dǎo)師的溝通交流下，逐漸清晰研究思路和內(nèi)容。結(jié)合采用X射線衍射、X射線熒光光譜和紅外光譜定性湯料混濁劑中的起濁成分為TiO2，通過摸索，采用離心分離和灰化等處理，結(jié)合X射線熒光分析、熱重分析等儀器方法研究測定其含量，研究分析方法有一定的創(chuàng)新。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，試驗(yàn)并撰寫出論文稿，最終在食品行業(yè)核心期刊《食品工業(yè)》上刊出，對培養(yǎng)科研興趣和創(chuàng)新能力起到了積極的促進(jìn)作用。

2.3 實(shí)踐提升對理論知識和應(yīng)用的理解

在儀器分析課程教學(xué)學(xué)習(xí)中，雖然其理論知識相對易懂，但重要的是該課程對實(shí)踐要求高，最好有大量的儀器動手操作機(jī)會與實(shí)例訓(xùn)練。得益于在歸類化驗(yàn)中心的實(shí)習(xí)機(jī)會，以及高年級學(xué)生的傳幫帶的指導(dǎo)，制作出儀器操作使用步驟和注意事項(xiàng)的視頻和ppt，將課堂上的問題和疑問在實(shí)踐中得到解決，把對理論知識的理解、案例的分析以專題的形式，在課堂上與同學(xué)們進(jìn)行分享，加深學(xué)生對課程理論的理解，把實(shí)踐學(xué)習(xí)融入到課堂中，激發(fā)了學(xué)生的強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，使儀器學(xué)習(xí)能夠更有目的性、方向性，為學(xué)生今后的科研實(shí)驗(yàn)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

培養(yǎng)既有扎實(shí)理論知識又有很強(qiáng)工程技術(shù)能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才，是重點(diǎn)工科大學(xué)的責(zé)任和目標(biāo)。當(dāng)代工科大學(xué)生的工程與科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)綜合的、復(fù)雜的問題，作者探索利用產(chǎn)學(xué)研社會資源，結(jié)合多年自身實(shí)踐，總結(jié)論述了培養(yǎng)學(xué)生的工程以及科研創(chuàng)新能力的過程、思路及對策。這種嘗試也取得了較豐碩的成果，近6年來，利用產(chǎn)學(xué)研資源共培養(yǎng)及順利畢業(yè)研究生本科生17名，發(fā)表論文20余篇，參與授權(quán)的發(fā)明專利7項(xiàng)，受理的專利4項(xiàng)，鑒定科研成果3項(xiàng)，獲得了“挑戰(zhàn)杯”廣東大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎，中國輕工總會科技進(jìn)步三等獎和2010年廣東省科技進(jìn)步二等獎，并且與雙橋公司等企業(yè)合作共同申報(bào)2013年的國家獎勵。

［1］張慧萍.論工科碩士生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)途徑［J］.高等建筑教育，2010，19(1):36-39.

ZHANG Hui-ping.Ways of training engineering postgraduates’innovation ability in research［J］.Journal of Architectural Education in Institutions of Higher Learning，2010，19(1):36-39.

［2］高 永，王繼英，劉維平，等.基于工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)改革［J］.江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，18(2):112-115.

GAO Yong，WANG Ji-ying，LIU Wei-ping，etc.Practical teaching reform based on cultivation of engineering ability and innovation ability［J］.Journal of Jiangsu Teachers University of Technology，2012，18(2):112-115.

［3］龍騰發(fā)，李明順，陳孟林，等.建設(shè)有地方特色的環(huán)境工程專業(yè)的探索與實(shí)踐［J］.高等理科教育，2008(2):88-91.

LONG Teng-hua，LI Ming-shun，CHEN Meng-lin，etc.Research and practice on building environmental engineering major of local characteristics［J］.Higher Education of Sciences，2008(2):88-91.

［4］徐永建，張美云，李新平，等.構(gòu)建與實(shí)踐有輕工特色的工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)體系［J］.紙和造紙，2009，28(12):65-68.

XU Yong-jian，ZHANG Mei-yun，LI Xin-ping，etc.Training system on construction and practice of a characteristic light engineering practice ability［J］.Paper and Paper Making，2009，28(12):65-68.

［5］施宏開.以實(shí)踐教學(xué)促高教質(zhì)量提高［N］.中國教育報(bào)，2008(4):17.

［6］吳世麗，儀建紅.工科大學(xué)生核心競爭力的培養(yǎng)［J］.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(高教研究版)，2008，29(2):70-72.

WU Shi-li， YI Jian-hong. Improvement core competitiveness of Engineering students［J］.Journal of Changchun University of Technology(Higher Education Study Edition)，2008，29(2):70-72.

［7］潘海生，王世斌，余建星.新時(shí)期中國工程教育體系及其構(gòu)建［J］.高等工程教育研究，2010(6):39-43.

PAN Hai-sheng，WANG Shi-bing，YU Jian-xing.Construction on new Chinese engineering education system［J］.Research in Higher Education of Engineering，2010(6):39-43.

［8］艾長勝，昃向博，趙 方.大學(xué)生工程能力培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009(28):186.

AI Chang-sheng，ZE Xiang-bo，ZHAO Fang.Students‘project ability and laboratory construction［J］.Science and Technology Innovation Herald，2009(28):186.

［9］王 亞.提高大學(xué)生科研創(chuàng)新能力新舉措［J］.電腦知識與技術(shù)，2012，8(3):647-648.

WANG Ya.New measures of improving the ability of scientific research innovation for undergraduates［J］.Computer Knowledge and Technology，2012，8(3):647-648.

［10］田方林，張世友.論研究生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.教育評論，2011(5):24-26.

TIAN Fang-lin， ZHANG Shi-you. Improvementon research innovation ability of graduate［J］.Education Review，2011(5):24-26.

［11］田秀梅，張立鵬，裴紅彬，等.大學(xué)生科研創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的組織管理研究［J］.河北師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2012(4):22.

TIAN Xiu-mei，ZHANG Li-peng， PEI Hong-bin，etc. On the creative practical competence in research of the undergraduates［J］.Journal of Hebei Normal University，2012(4):22.

［12］牛明改.淺談高校實(shí)驗(yàn)室開放與大學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.科技教育，2011(14):201-201.

NIU Ming-gai.Research on opening college laboratory and improvement on college students’practice and innovative ability［J］.Science and Technology Information，2011(14):201-201.

［13］萬 敏.構(gòu)建以學(xué)科競賽為契機(jī)的大學(xué)生能力培養(yǎng)模式［J］.西昌學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，25(1):145-147.

WAN Min.Constructing college student ability training mode based on academic competitions［J］.Journal of Xichang College，2011，25(1):145-147.

［14］曾文波，黃慶南，吳其琪.電氣信息類專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐［J］.科技教育創(chuàng)新，2011(12):161-162.

ZENG Wen-bo，HUANG Qing-nan.Exploration and practice on electric information professionals creative ability training mode［J］.China Science and Technology Information，2011(12):161-162.

［15］李 雷，楊懷珍.實(shí)踐基地的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)實(shí)證研究［J］.大眾科技，2009(11):163-165.

LI Lei，YANG Huai-zhen.Research on college students’innovation ability in practice base［J］.Popular Science and Technology，2009(11):163-165.

［16］吳慶云.淺析如何提高大學(xué)生科研創(chuàng)新能力［J］.教育教學(xué)論壇，2012(11):12-13.

WU Qing-yun.Analysis on how to improve college students’innovative ability［J］.Education Teaching Forum，2012(11):12-13.