機(jī)械專業(yè)大學(xué)生科創(chuàng)能力培養(yǎng)的教學(xué)探索與實(shí)踐

張善文 李益民 汪小會(huì) 宋愛平 周建華 張燕軍 張劍峰

摘 ?要：針對(duì)機(jī)械專業(yè)大學(xué)生科創(chuàng)教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合實(shí)踐案例，對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生科創(chuàng)能力的教學(xué)方法進(jìn)行了探討。采用了培養(yǎng)調(diào)研能力，集中時(shí)間做科創(chuàng)，用成果激勵(lì)學(xué)生、模板教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完善科創(chuàng)等方法。這些方法可提升大學(xué)生科創(chuàng)能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新教育質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械專業(yè);大學(xué)生;科創(chuàng)能力;教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：C961 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）20-0038-03

Abstract： Aiming at the problems existing in the process of science creation teaching for mechanical major college students， the teaching methods of cultivating students' science creation ability are discussed in combination with practical cases. It adopts the methods of cultivating research ability， concentrating time on scientific creation， encouraging students with achievements， template teaching and graduation design （thesis） perfecting scientific creation. These methods can improve students' ability of science creation and their learning enthusiasm， initiative and quality of innovation education.

Keywords： mechanical major; college students; creative ability; teaching method

一、概述

創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭源泉，也是中華民族最深沉的民族稟賦，青年是社會(huì)上最富活力、最具創(chuàng)造性的群體，要有敢為人先的銳氣，開拓進(jìn)取，理應(yīng)走在創(chuàng)新創(chuàng)造的前列[1]。各高等院校在培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力，尤其是科技創(chuàng)新能力方面投入了大量人力和物力資源，建立了各自的科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工廠，產(chǎn)生了眾多新穎的科技成果，有些成果也被科技企業(yè)所認(rèn)可，并進(jìn)行推廣應(yīng)用。另一方面，大學(xué)生本身對(duì)科技創(chuàng)新的熱愛，也會(huì)積極參與科技創(chuàng)新活動(dòng)，在創(chuàng)新實(shí)踐中體會(huì)知識(shí)的價(jià)值和力量，并得到自我成長(zhǎng)。目前，通過課外科技創(chuàng)新活動(dòng)提高大學(xué)生的科技創(chuàng)新能力已成為社會(huì)和高校的共識(shí)[2，3]。

二、培養(yǎng)機(jī)械專業(yè)大學(xué)生科創(chuàng)能力的作用

近年來，國(guó)內(nèi)很多高校均開展了不同專業(yè)的科創(chuàng)活動(dòng)，目的是通過各專業(yè)科創(chuàng)活動(dòng)提高學(xué)生在本專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)本專業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新人才。科創(chuàng)活動(dòng)對(duì)于機(jī)械專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有積極作用，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

1. 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。創(chuàng)新行為不是憑空出現(xiàn)的，學(xué)生有創(chuàng)新的想法后才會(huì)想著怎么去做，需要哪些知識(shí)去實(shí)現(xiàn)。而創(chuàng)新想法也不是想有就有的，需要有創(chuàng)新意識(shí)，主動(dòng)思考才會(huì)產(chǎn)生。與傳統(tǒng)課程學(xué)習(xí)相比，科創(chuàng)活動(dòng)中遇到的問題，需要學(xué)生主動(dòng)去想辦法解決，所需知識(shí)需要主動(dòng)去獲取。學(xué)生有非常明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，效果自然不差。老師的作用僅做指引，而不是把什么都告訴學(xué)生，然后學(xué)生照做一遍?？苿?chuàng)這種學(xué)習(xí)模式有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2. 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。創(chuàng)新是從實(shí)踐中產(chǎn)生的。目前，機(jī)械專業(yè)的很多課程與工程實(shí)踐聯(lián)系不緊密，過于強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)后，對(duì)于復(fù)雜的工程問題不會(huì)簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單的理論模型?？苿?chuàng)活動(dòng)與實(shí)際工程聯(lián)系緊密，甚至直接與生產(chǎn)或者工程實(shí)際相關(guān)。這樣，學(xué)生在實(shí)際工程背景下發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程問題，利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，對(duì)于理論知識(shí)理解更深刻，有效彌補(bǔ)了課堂脫離實(shí)際的缺點(diǎn)。在實(shí)踐過程中，通過實(shí)際問題可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，培養(yǎng)其創(chuàng)新實(shí)踐能力[4]。

3. 培養(yǎng)專業(yè)創(chuàng)新人才。實(shí)踐過程中遇到的問題絕大部分都不是一次就能解決的，需要投入大量的時(shí)間和精力。有時(shí)候一個(gè)實(shí)驗(yàn)做了很多次也不能成功，毅力差的學(xué)生甚至中途退出。這就需要學(xué)生有足夠的耐心和很強(qiáng)的抗挫折能力。同時(shí)，科創(chuàng)活動(dòng)中，學(xué)生需要和導(dǎo)師、同學(xué)溝通與分工合作。這樣，可以培養(yǎng)學(xué)生的交流和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過科創(chuàng)實(shí)踐，學(xué)生的知識(shí)水平、專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力都會(huì)得到提升，綜合素質(zhì)得到很大提高，可以培養(yǎng)出社會(huì)需要的創(chuàng)新人才。

4. 提高本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，是大學(xué)生學(xué)業(yè)完成情況的重要指標(biāo)，同時(shí)也是檢驗(yàn)本專業(yè)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)方法。學(xué)士學(xué)位論文在一定程度上體現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新能力，但在其發(fā)展過程中，卻出現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量下降的現(xiàn)象，即使有些高校進(jìn)行了整改，效果仍舊不理想。主要原因是學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重視不夠;抄襲和拼湊比較嚴(yán)重;時(shí)間短，對(duì)課題理解不夠深入;資料檢索能力，總結(jié)和寫作能力差。在大學(xué)階段，經(jīng)過科創(chuàng)訓(xùn)練的學(xué)生，在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)，能夠深入理解畢業(yè)課題，具有很強(qiáng)的文獻(xiàn)檢索能力，寫作能力，設(shè)計(jì)能力等。因此，科創(chuàng)活動(dòng)可以在很大程度上提高本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，提高機(jī)械專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

因此，科技創(chuàng)新能力不僅反映大學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握的情況，獨(dú)立發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，而且也能反映學(xué)校的創(chuàng)新教育質(zhì)量。在大學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐中，如何采用合適的教學(xué)方法以培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力，提高創(chuàng)新教育質(zhì)量，是值得探討的問題。

三、大學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐教學(xué)過程中存在的問題

目前，大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)已成為各高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)是理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合環(huán)節(jié)，在教學(xué)過程中存在的主要問題有以下幾點(diǎn)。

1. 缺乏專業(yè)知識(shí)。學(xué)生一般在大一或大二開始參加科創(chuàng)活動(dòng)，大一主要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論課，大二才開始接觸專業(yè)課，所學(xué)專業(yè)課程少，專業(yè)知識(shí)面窄，對(duì)本專業(yè)認(rèn)識(shí)不深入，不利于科創(chuàng)活動(dòng)的開展。對(duì)于機(jī)械專業(yè)的大二學(xué)生來說，在科創(chuàng)活動(dòng)中采用三維軟件建立設(shè)計(jì)幾何模型基本沒有問題，但由于缺乏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，很難設(shè)計(jì)出合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)方案會(huì)有所欠缺。如果再讓他們想辦法去驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，多數(shù)情況下不會(huì)有好的結(jié)果。專業(yè)知識(shí)的缺乏很大程度上阻礙了科創(chuàng)活動(dòng)的進(jìn)行，學(xué)生的創(chuàng)新想法也很難產(chǎn)生。

2. 時(shí)間分散，科創(chuàng)投入難以持久。學(xué)生一般在課余、周末、寒假或暑假才有時(shí)間參與科創(chuàng)活動(dòng)，時(shí)間很散，且跨度較大。剛學(xué)會(huì)或者熟悉的知識(shí)或者試驗(yàn)操作，隔一段時(shí)間后可能會(huì)遺忘。這樣很不利于科創(chuàng)項(xiàng)目的開展。為了保證大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)的質(zhì)量，培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力，學(xué)生需要投入大量的時(shí)間和精力，且時(shí)間較長(zhǎng)。目前，各高校大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)均存在投入時(shí)間少和精力不足的問題?？苿?chuàng)剛開始時(shí)，學(xué)生積極性和主動(dòng)性很高，表現(xiàn)出很高的熱情和興趣。然而，在課程學(xué)習(xí)、校內(nèi)外兼職工作、考證、考研、出國(guó)交換學(xué)習(xí)和就業(yè)壓力下，學(xué)生投入的時(shí)間很難保證，科創(chuàng)課題進(jìn)展很慢。尤其是實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)也沒有得到理想的結(jié)果，學(xué)生的挫折感增加，科創(chuàng)熱情下降。這樣會(huì)導(dǎo)致科創(chuàng)課題中途截止，立項(xiàng)而未結(jié)題的科創(chuàng)項(xiàng)目增加，老師帶學(xué)生做科創(chuàng)的積極性和熱情也會(huì)衰減，甚至不愿意帶學(xué)生做科創(chuàng)課題。因此，學(xué)校和老師應(yīng)采取措施保證學(xué)生在科創(chuàng)實(shí)踐中投入足夠的時(shí)間，從而提高培養(yǎng)大學(xué)生科創(chuàng)能力的質(zhì)量。

3. 混科創(chuàng)學(xué)分。目前，各高校為了提高大學(xué)生參與科創(chuàng)實(shí)踐活動(dòng)的積極性和主動(dòng)性，將大學(xué)生科創(chuàng)實(shí)踐活動(dòng)作為課堂外選修課程，參與科創(chuàng)和結(jié)題均有學(xué)分。筆者在科創(chuàng)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)：少數(shù)學(xué)生只是為了完成科創(chuàng)學(xué)分而非主動(dòng)參與科創(chuàng)項(xiàng)目。這樣不利于科創(chuàng)項(xiàng)目的進(jìn)行，給同組學(xué)生帶來不良影響，增加其工作負(fù)擔(dān)。因此，學(xué)校和老師應(yīng)采取措施保證參與科創(chuàng)的學(xué)生均有責(zé)任完成課題，均有任務(wù)分工，做到人人參與，共享科創(chuàng)成果，共同進(jìn)步。

4. 科創(chuàng)項(xiàng)目申請(qǐng)書、報(bào)告和成果撰寫難度大。在大學(xué)生階段，缺少專門的課程對(duì)大學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目申請(qǐng)書、研究報(bào)告、論文、專利和軟件著作權(quán)撰寫的培養(yǎng)。而這些對(duì)其畢業(yè)讀研或工作都是很重要的。目前，大學(xué)生的科創(chuàng)項(xiàng)目申報(bào)書、研究報(bào)告等大多由導(dǎo)師或者所帶研究生直接代筆完成。這樣使得大學(xué)生在這方面的能力培養(yǎng)被忽視，不利于其綜合素質(zhì)的提高[5]。因此，學(xué)校和老師應(yīng)采取措施加強(qiáng)科創(chuàng)立項(xiàng)、中期檢查、成果撰寫和結(jié)題等項(xiàng)目全過程的指導(dǎo)和培訓(xùn)，提高大學(xué)生科創(chuàng)能力。

5. 科創(chuàng)項(xiàng)目未能完全完成。在大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)課題尚未完全完成的情況。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有：大學(xué)生專業(yè)課程未完全學(xué)習(xí)結(jié)束，對(duì)科創(chuàng)中用到的相關(guān)知識(shí)并不了解;大三第一學(xué)期開始，很多學(xué)生均開始準(zhǔn)備考研，心思已不在科創(chuàng)上，把主要精力和時(shí)間投入到考研考試科目的復(fù)習(xí)中;一部分同學(xué)開始準(zhǔn)備公務(wù)員考試;少數(shù)同學(xué)缺少耐心，堅(jiān)持不下去。為了讓學(xué)生完整地完成科創(chuàng)實(shí)踐活動(dòng)，有必要采取相關(guān)措施。

四、教學(xué)方法探討

1. 培養(yǎng)調(diào)研能力

大學(xué)生在接觸到科創(chuàng)項(xiàng)目時(shí)，一般會(huì)用百度等搜索關(guān)鍵詞，尋找與課題相關(guān)資料，這是一種非專業(yè)的途徑。筆者在科創(chuàng)前，會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，讓學(xué)生自己能夠通過常用檢索網(wǎng)站找到課題相關(guān)專利、論文、報(bào)告和書籍等。通過閱讀大量文獻(xiàn)資料，學(xué)生會(huì)有自己的創(chuàng)新想法，這種想法有原創(chuàng)的、借鑒的或融合的。通過訓(xùn)練，可以在一定程度上彌補(bǔ)大學(xué)生在專業(yè)知識(shí)上的缺乏，開拓其思路，拓寬其見識(shí)，豐富其想象，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)自信心，為科創(chuàng)課題的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。這種方法在科創(chuàng)實(shí)踐過程中有很好的效果，產(chǎn)生了多項(xiàng)發(fā)明專利的想法。

2. 集中時(shí)間做科創(chuàng)

在指導(dǎo)大學(xué)生科創(chuàng)過程中，學(xué)生時(shí)間分散，不利于科創(chuàng)進(jìn)行。為此，筆者將科創(chuàng)放在大二暑假集中時(shí)間進(jìn)行。在暑假一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行集中培訓(xùn)，主要包括：科創(chuàng)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)可行性驗(yàn)證、專利和論文撰寫等。在執(zhí)行過程中，科創(chuàng)調(diào)研和方案設(shè)計(jì)進(jìn)展比較順利，但限于學(xué)生相關(guān)專業(yè)知識(shí)的缺乏，詳細(xì)設(shè)計(jì)和可行性驗(yàn)證有所欠缺，這兩項(xiàng)內(nèi)容可以在后期畢業(yè)設(shè)計(jì)中繼續(xù)完善，屆時(shí)所有專業(yè)課都已學(xué)完，可以充分利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，完善科創(chuàng)項(xiàng)目的后期工作，此外，還可以提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量[6，7]。

3. 用成果激勵(lì)學(xué)生

在大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)中，難免會(huì)有混科創(chuàng)分的學(xué)生。針對(duì)這種情況，在科創(chuàng)前制定合理的規(guī)則，是可以避免的。筆者在實(shí)踐過程中，規(guī)定沒有工作的學(xué)生在成果中是沒有名字的，成果掛名的先后順序依據(jù)其貢獻(xiàn)大小。此舉在很大程度上激勵(lì)了學(xué)生參與科創(chuàng)項(xiàng)目的積極性和主動(dòng)性。在調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、撰寫專利和論文等過程中，學(xué)生都會(huì)主動(dòng)去做，不存在布置的任務(wù)沒有人做的情況。相反，學(xué)生還會(huì)催筆者給其看方案、報(bào)告、專利和論文，形成良好的科創(chuàng)氛圍。

4. 模板教學(xué)

大學(xué)生對(duì)科創(chuàng)論文或?qū)＠淖珜懭鄙傧嚓P(guān)學(xué)習(xí)，科創(chuàng)活動(dòng)正好提供了學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。筆者主要采用了模仿學(xué)習(xí)方法，將已發(fā)表的論文或已授權(quán)的專利發(fā)給學(xué)生先進(jìn)行自學(xué)，在自學(xué)過程中領(lǐng)悟論文或?qū)＠墓潭Ｊ胶妥珜懛椒?，然后按照論文或者專利模板，針?duì)自己的設(shè)計(jì)對(duì)象撰寫論文或?qū)＠?。有不明白的地方，學(xué)生會(huì)主動(dòng)詢問，筆者向?qū)W生做出說明和解釋，學(xué)生大都做得不錯(cuò)。自學(xué)能力強(qiáng)的同學(xué)一次就能寫好。模板教學(xué)在指導(dǎo)大學(xué)生科創(chuàng)活動(dòng)中取得了顯著成效。目前，以大學(xué)生為主完成了多項(xiàng)專利和多篇論文。

5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完善科創(chuàng)

大學(xué)生在科創(chuàng)活動(dòng)中，因?qū)I(yè)知識(shí)的缺乏，時(shí)間不夠，考研等原因，沒有將科創(chuàng)項(xiàng)目完整地做完。將科創(chuàng)項(xiàng)目做為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生繼續(xù)完善科創(chuàng)項(xiàng)目，是一條很好的路徑。此時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完所有課程，具備完善科創(chuàng)項(xiàng)目的專業(yè)知識(shí)，對(duì)畢業(yè)課題很熟悉，基本的檢索能力、寫作能力、設(shè)計(jì)能力等均已具備，基本具備完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的能力。如果學(xué)生畢業(yè)時(shí)需要考研復(fù)試或者找工作，也不會(huì)耽誤畢業(yè)設(shè)計(jì)。因?yàn)檎n題的前期調(diào)研、方案論證等工作均已在科創(chuàng)時(shí)完成，為考研復(fù)試或者找工作擠出了時(shí)間，基本不會(huì)耽誤畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程。因此，用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）來完善大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，一方面可以讓學(xué)生完整地參與一個(gè)科創(chuàng)項(xiàng)目，另一方面可以很大程度上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量。筆者采用此方法，極大地提高了帶學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)的效率和效果，實(shí)現(xiàn)了“老師教得輕松，學(xué)生學(xué)得輕松”。除了學(xué)生產(chǎn)出的專利和論文成果外，還產(chǎn)生了一個(gè)校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)推薦為省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)。

五、結(jié)束語

本文通過分析機(jī)械專業(yè)大學(xué)生科創(chuàng)教學(xué)過程中存在的問題，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，采用五種教學(xué)方法提升了大學(xué)生科創(chuàng)能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新教育質(zhì)量。培養(yǎng)調(diào)研能力可以使學(xué)生產(chǎn)生自己的想法;集中時(shí)間做科創(chuàng)可以使學(xué)生心無旁騖地開展科創(chuàng)項(xiàng)目;用成果激勵(lì)學(xué)生可使學(xué)生積極主動(dòng)參與科創(chuàng)項(xiàng)目，形成良好科創(chuàng)氛圍;模板教學(xué)可使學(xué)生很好地掌握論文和專利寫作技巧，并產(chǎn)出科創(chuàng)成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完善科創(chuàng)可以讓“老師教得輕松，學(xué)生學(xué)得輕松”，很大程度上提高畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量。以上方法在大學(xué)生科創(chuàng)教學(xué)過程中的使用取得了很好的教學(xué)效果。

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