基于非線性創(chuàng)新思維的培養(yǎng)模式探索

廖翠姣 賀兵 邱顯焱

摘 要：文章從工科大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的問題入手，并以機械設計制造及其自動化專業(yè)為研究對象，緊密結合創(chuàng)新思維的非線性和自組織特征，從課程體系優(yōu)化設計、實踐教學體系結構、前沿意識培養(yǎng)等三個方面，闡述一種機械類大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式。

關鍵詞：創(chuàng)新思維；非線性；自組織性

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）08-0066-02

Abstract： The problems on the cultivation of innovative ability of engineering students are analyzed. Taking machine design and manufacturing and its automation specialty as research object， the paper expounds a cultivation mode of innovative ability of mechanical engineering college students， combined with nonlinear and self organization features of innovative thinking， from three aspects such as curriculum system optimization design， practice teaching system structure and leading edge awareness training.

Keywords： creative thinking； nonlinear； self organization‘

引言

“中國制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃明確指出，創(chuàng)新是關鍵，創(chuàng)新人才驅動未來制造業(yè)。創(chuàng)新人才培養(yǎng)是實現(xiàn)“中國制造2025”和“十三五”規(guī)劃的核心問題，對工科院校肩負著不可推卸的責任。在過去二十年，國家對提升工科大學生創(chuàng)新能力提出了相關政策，工科教育界探索多種培養(yǎng)模式。很遺憾的是，培養(yǎng)效果不被社會所接受。個人認為存在幾個關鍵的因素：

1. 在人才培養(yǎng)過程中，政府職能部門以及教學的管理部門干涉太多[1，2]。看似加強管理有利于人才培養(yǎng)質量的提升，實際上是典型線性思維指導下的產(chǎn)物。

2. 在以前的人才培養(yǎng)模式中，缺失系統(tǒng)的科學思維的培養(yǎng)[3-8]。

3. 傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式?jīng)]有充分利用創(chuàng)新思維形成的本質特征[9-12]。

因此，本文以機械大類專業(yè)學生為研究對象，從科學思維培養(yǎng)和創(chuàng)新思維形成層面入手，優(yōu)化課程體系、轉變傳統(tǒng)教學思維方式、構建院級創(chuàng)新實踐平臺、緊跟學科前沿等途徑，探討一種基于非線性科學創(chuàng)新思維的人才培養(yǎng)模式。

一、基于非線性思維邏輯的新課程體系設計

（一）優(yōu)化課程結構

就本校機械工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)2015版培養(yǎng)方案的課程體系看，總學分182.5，通識課程68學分，占37.3%；專業(yè)相關課程73.5學分，占40.2%；實踐教學41學分，占22.5%。實踐教學所占比例較少，出現(xiàn)了典型的重理論輕實踐的現(xiàn)象。從課程內(nèi)容看，通識課程中的人文素質類課程太少?；谏鲜鰡栴}本文結合開放性、協(xié)調(diào)性和動態(tài)性原則對目前的課程體系進行調(diào)整。設計以人文社會學和自然課程為基礎，專業(yè)課程和實踐教學為重點的專業(yè)內(nèi)非線性思維邏輯的課程結構體系，如，添加人文素質課程。學習專業(yè)課過程實際上是對之前所學基礎課程的知識進行整合的一個過程，而整合知識的一個最有效的媒介就是實體實踐。因此，為了利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，個人認為在專業(yè)課程教學過程中很有必要增加實踐環(huán)節(jié)，甚至是實體實踐環(huán)節(jié)（通過實際參與某一產(chǎn)品的設計、制造過程）。如《機械工程設計》是在開設《機械原理》、《機械設計》等專業(yè)基礎課的一門綜合性很強的專業(yè)課，需要整合產(chǎn)品的“功能原理設計”、“實用化設計”和“商品化設計”等相關的知識，是一門多學科交叉的課程，所以為了使學生對所學知識進行系統(tǒng)整合，使之形成一個有機的整體，必須開設實踐環(huán)節(jié)課程。目前，該課程只有理論教學部分，沒有實踐，學生對該課程的理解完全局限于對零散知識點的了解，遠沒有達到知識整合和人才培養(yǎng)效果。正如有學生反映參加“工程實訓大賽”比之前學幾年的理論課收獲更大。所以，個人認為可以在理論課以后再加實體實踐環(huán)節(jié)，以具體的實際問題為引子，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題這樣的一個反復過程，使學生加強對知識的理解和領悟，從而應用非線性思維、創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

（二）優(yōu)化課程內(nèi)容

從非線性創(chuàng)新思維培養(yǎng)的四個要素來看，課程內(nèi)容應該主要包括基本知識和基本技能兩部分的內(nèi)容，并能為非線性思維的培養(yǎng)服務。個人認為，在一些基礎學科課程需要添加非線性科學的相關部分內(nèi)容，如大學物理和化學等課程的教學內(nèi)容需添加非線性部分的知識。而專業(yè)課程，則需結合機械專業(yè)人才培養(yǎng)特點編寫合適的教材。如《機械工程設計》這門課我們目前采用的教材是“十五”規(guī)劃教材《機械設計學》，內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新技法相關知識介紹，落后于“十三五”教育培養(yǎng)目標。因此，該教材有必要重新編寫，并添加TRIZ理論、頭腦風暴法等非線性創(chuàng)新技法的相關內(nèi)容[13]。這兩種創(chuàng)新技法均源于自組織特性的創(chuàng)新思維技法，學生通過靈活應用可以在機械原理方案設計、結構設計和商品化設計中提出奇思妙想，達到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的[14]。

在教學內(nèi)容需要注意上述問題外，在課程教學中進行前沿知識的滲透是很必要的。前沿意識是科學研究應有的基本意識，也是拓寬思路、進行創(chuàng)新思維的一種有效途徑，更是將教學過程處于開放系統(tǒng)的必要。因此，在科技日新月異的時代，教材內(nèi)容緊跟科研前沿是很有必要的。如《機械工程設計》這門課還將縫紉機作為功能分析和功能原理設計實例。顯然，八、九十年代幾乎家家都有的縫紉機已遠離現(xiàn)代人的視線，再用來做實例顯然不合適了，需要緊密結合國家科技發(fā)展方向，選擇新時代的典型實例，如機器人的設計等。

（三）課程實施方案設計

自組織理論表明，一個開放、遠離平衡的系統(tǒng)，在一定條件下可以自發(fā)地組織成時間和空間的有序結構。創(chuàng)新思維的自組織運行過程有五個階段，即開放條件下的信息輸入、遠離常規(guī)思維平衡態(tài)的信息突現(xiàn)、非線性相互作用觸發(fā)的思維漲落、漲落觸發(fā)的思維突現(xiàn)、創(chuàng)新思維整體有序結構的形成和輸出。培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維只有緊密結合創(chuàng)新思維的這一形成特點，才能有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。所以，在教學過程中需將整個思維系統(tǒng)置于開放環(huán)境中，如首先將每堂課的教學內(nèi)容以問題的方式呈現(xiàn)出來，然后采用具體案例或項目的形式對知識點進行整合和鞏固。如《機械工程設計》課程教學過程中，在講機械產(chǎn)品功能原理設計時，將混沌理論應用于課堂教學上，緊扣創(chuàng)新思維的自組織特征，充分調(diào)動學生的主動性，進行多次設問、多向討論、引導，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。在課外，再布置相關的較簡單的題目讓學生思考，或以某個問題為主題，引導學生充分利用當代的信息媒體，將學生的思緒放置于一個大的信息開放環(huán)境，通過學生的個體感悟和主體參與等漲落因子，促成創(chuàng)新思維的形成?？傊?，在課堂上教師為引導者，為學生營造一個開放的、遠離平衡的思維系統(tǒng)環(huán)境，通過思維的自組織機制培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

二、實踐教學體系結構研究

（一）現(xiàn)有實踐教學體系的現(xiàn)狀分析

對于工科大學生，實踐是必不可少的環(huán)節(jié)。目前機械設計制造及其自動化專業(yè)的實踐教學由課程設計、認識實習、金工實習、生產(chǎn)實習、綜合訓練、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計幾部分組成，共34學分。在這些實踐活動中估計使學生記憶深刻的應該是金工實習，為什么呢？因為金工實習是學生自己動手制作一把小錘子，人人參與、親身體驗，所以記憶最深刻。課程實習僅需交文檔材料，有很大部分同學不是自己獨立完成的，根本就沒有理解消化課程設計中涉及到的相關知識。認識實習和生產(chǎn)實習都是一種走馬觀花的方式完成，記憶自然不會很深刻。綜合實訓是主題式的教學方式，對象更具體些，可能效果較好。畢業(yè)實習目前幾乎都是放羊，自然沒有任何效果。畢業(yè)設計現(xiàn)在也成了雞肋，沒有這個環(huán)節(jié)肯定不合理，有這個環(huán)節(jié)又達不到人才培養(yǎng)的應有目標。

（二）新型實踐教學體系研究

基于目前實踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，本文提出實體實踐的實踐教學思想。將生產(chǎn)實習時間壓縮為兩周，將剩余的一周和畢業(yè)實習與畢業(yè)設計進行整合，整個畢業(yè)設計時間增加五周，畢業(yè)設計內(nèi)容在原來的基礎上增加縮小比例的實體模型制作部分。題目由畢業(yè)老師自行擬定，難度可以適當降低，既可以一人一題也可以兩、三人一題，不硬性規(guī)定3張零號圖量，關鍵看設計、加工質量。由于涉及到教師、學生和資源等問題，一下子全面實施有一定難度，以一個班的學生為試點開展這種新型的畢業(yè)設計模式，經(jīng)過逐步驗證后再全面放開。

（三）科技創(chuàng)新平臺建設

目前與機械相關的各種國家級和省級競賽比較多，但是僅少數(shù)學生有機會參與，輻射面太窄，還無法滿足機械專業(yè)學生實踐培養(yǎng)需求。基于此，針對機械設計制造及其自動化專業(yè)，從大二開始成立科研興趣小組，題目類型可以多樣化，可以來源于老師科研的需要、也可以來源于生活或校企合作過程中的實際項目。經(jīng)費也可以通過多種途徑集資，如學科經(jīng)費、教師的科研經(jīng)費、合作單位資助等。組隊方式自由，最好混年級搭配組合，以2～3人為一組。研究周期為一年以上，每半年定期對各科研項目小組進行答辯檢查，評出等級，參與者根據(jù)所獲得的評分等級獲得相應學分，并規(guī)定每個學生在校期間必須參與1次以上這樣的科研實踐活動。

三、結束語

本文試圖從創(chuàng)新思維的本質特征出發(fā)，探索機械大類專業(yè)學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式?；趧?chuàng)新思維的非線性和自組織性，從課程結構、課程內(nèi)容、課程實施以及院級實踐平臺建設等幾個方面進行闡述。創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個系統(tǒng)工程，需要緊密結合專業(yè)發(fā)展特點和學院資源，在長期教學實踐中不斷探索、深化，希望經(jīng)過我們?nèi)舾赡甑呐梢蕴綄こ鲆环N最佳的培養(yǎng)模式。

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