高校機械類大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與探索

黃大志 戴孟業(yè) 王禹超 王壯壯 馮 妍

(江蘇海洋大學機械與海洋工程學院 江蘇連云港 222005)

引 言

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，創(chuàng)新已成為經(jīng)濟發(fā)展的第一動力。這就必然要求高校要培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的大學生。培養(yǎng)具有創(chuàng)新型人才是實現(xiàn)民族創(chuàng)新的關鍵[1]。

大學生創(chuàng)新能力的首要條件是要具有創(chuàng)新性思維。創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)不是一蹴而就的。它需要教師引導學生去獲得更新的知識，或者對未知的問題產(chǎn)生新的認識，進而創(chuàng)造原來所沒有的思維層面的成果。本文從以下三個方面來論述大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

一、課堂內(nèi)外聯(lián)動，充分利用學生課余時間，旨在調(diào)動大學生的創(chuàng)新動力

(一)在課堂教學中注重大學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造動機的培養(yǎng)

教師的課堂教學不僅僅是傳授給學生專業(yè)知識，還應該通過介紹科學家的探索精神來激發(fā)大學生的創(chuàng)造熱情。創(chuàng)新是指人類為了滿足自身需要，不斷拓展對客觀世界的認知及行為過程和結(jié)果的活動。具體來講，創(chuàng)新是指人為了一定的目的，遵循事物發(fā)展的規(guī)律，對事物的整體或其中的某些部分進行變革，從而使其得以更新與發(fā)展的活動。它主要分為“想”和“干”兩部分。首先，在“想”方面，教師可以通過專業(yè)領域的著名學者為探求科學真理而百折不撓、歷盡艱辛萬苦的故事來啟發(fā)學生的思維。在教學過程中，教師要不斷地讓學生樹立起熱愛科學，探索真理、追求真理的信念，具有“科學是需要一個人貢獻出畢生精力”的素養(yǎng)。其次，在“干”方面，科學成果是在積累、繼承、突破和演化的進程中產(chǎn)生的。人們在繼承前人科學成果的基礎上，前進一步，就是創(chuàng)新。就學生如何利用科學知識來進行創(chuàng)新方面，教師在教學過程中，可以結(jié)合科學家或發(fā)明家的經(jīng)典創(chuàng)新案例來進行啟迪。

在課堂教學中，教師可以介紹機械、電子、計算機等學科的最新研究成果，來調(diào)動、激發(fā)大學生的創(chuàng)新動機和熱情。進入二十一世紀后，科技技術突飛猛進，科技成果創(chuàng)新速度越來越快。教師需要及時地發(fā)現(xiàn)前沿的科技成果，并經(jīng)過整理、歸納后介紹給學生。對于機械專業(yè)類學生，教師可以通過介紹最新的機器人、三維打印技術，讓學生了解未來設備的設計、制造和維護的發(fā)展方向，并用最新的理念來進行創(chuàng)新活動。

(二)有意識地培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維形式

求異思維、發(fā)散思維、側(cè)向思維、聚合思維、合向思維、逆向思維、靈感思維和聯(lián)想思維等都是常見的創(chuàng)新思維形式[3]。這些思維之間有區(qū)別也有聯(lián)系。比如，求異思維，它是創(chuàng)新思維的第一形式，是人們從發(fā)展、變化、改革和創(chuàng)新的角度對現(xiàn)有事物的重新思考，從不同于其他人的角度去觀察和認識事物、思考問題以及尋求改變現(xiàn)狀或創(chuàng)造新事物的非常有效的思維方式。發(fā)散思維也是創(chuàng)新活動中的一種主要思維方式，它的主要特點為“一”中求“多”，也就是從不同角度重新審視問題，從多種思路去尋找解決問題的方法。相反，聚合思維的主要特點是“多”中求“一”。合向思維、逆向思維和側(cè)向思維都是在一定條件下的具體思維方法，也是求異思維的具體形式。在課堂上，教師可以利用一切機會多提問，并加以引導，讓學生從填鴨式教學中解放出來，主動思考，提高創(chuàng)新思維能力。

(三)開辟第二課堂，培養(yǎng)學生的實踐動手能力

創(chuàng)造力是人按照一定的目的開展主動的思維活動，從而產(chǎn)生新知識，創(chuàng)造新東西或事物的能力。它是衡量一個人綜合素質(zhì)中最具有活力的一個特殊要素[4]。要想提高學生的創(chuàng)造力，我們務必要加強學生動手實踐的訓練。我校機械工程學院為此專門設置了大學生創(chuàng)客空間，并配置了相應的制作工具。在教師的指導下，學生可以通過從身邊發(fā)現(xiàn)問題并自擬課題，或者參與教師科研課題的方式來尋找創(chuàng)新課題。學生在創(chuàng)新過程中，不但學到了如何借助科學原理來尋找解決問題的方法，而且還學到了技術如何與市場進行融合的方法。這樣，他們在解決問題中考慮得更加全面，其實踐動手能力自然也會得到提高。

(四)以大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目為載體，提高學生的創(chuàng)新能力

為了進一步推動高等教育教學改革，促進人才培養(yǎng)模式和教學方法的創(chuàng)新，學院鼓勵和支持大學生盡早參與科學研究、技術開發(fā)和社會實踐等創(chuàng)新活動，不斷激發(fā)學生學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，提高大學生的科學素質(zhì)和文化素養(yǎng)，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力。江蘇省教育廳于2007年開始啟動大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目，江蘇海洋大學機械與工程學院累計百余項省級項目立項。為了更進一步加大學生創(chuàng)新的力度，學院自2013年開始，成立了大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目，實踐創(chuàng)新訓練計劃項目已有三百余項，參與學生近兩千人。為此，學院安排多名經(jīng)驗豐富的教師對學生進行項目指導。2015、2018年，學院有兩項國家級項目作為江蘇省的優(yōu)秀項目參加第八屆全國大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)年會展示。

二、充分調(diào)動大學生的創(chuàng)新動力，在團隊中形成高低年級的搭配，讓學生凝成創(chuàng)新的合力

(一)重視前期宣傳，讓更多學生了解創(chuàng)新

我校機械工程學院的大學生創(chuàng)新工作的第一步都是從新生的宣傳開始的。這是創(chuàng)新活動成功的重要環(huán)節(jié)。在新生入學時，專業(yè)教師在給新生介紹專業(yè)的發(fā)展過程中，著重強調(diào)學生要利用各種機會鍛煉自己的創(chuàng)新意識，介紹學院的鼓勵政策，正面引導學生關注、了解、參與和主持國家、省、市、學校的各級、各類大學生科技創(chuàng)新類項目和競賽，為選拔創(chuàng)新團隊選手做好前期準備。

(二)選拔各類特長生，組建知識互補型團隊

創(chuàng)新項目要解決的往往是復雜工程問題，單單靠個人的知識和能力一般是無法在短時間內(nèi)完成的，應當由知識互補、樂于協(xié)作的志同道合者組成。因此，學院在學生中倡導“知識互補”的跨學科跨專業(yè)創(chuàng)新團隊建設，從項目開始就要求學生有意識地尋找志同道合的合作者，讓學生在團隊的智慧和協(xié)作中去解決問題。我們目前的創(chuàng)新團隊主要是機械設計制造及其自動化、機械電子工程專業(yè)的同學，但也吸引了計算機學院、電子工程學院、商學院、理學院的同學加入，讓每個團隊都有機械設計、制作加工、電子電路設計、程序設計方面的學生。這樣的組合才能順利完成機電類的項目。

(三)組成以高年級為主體、低年級參與的創(chuàng)新梯隊

創(chuàng)新項目一般情況需要1-2年時間才能完成，對學生的要求往往也比較高。學生除了需要具有扎實的專業(yè)知識以外，還需要具有較強的創(chuàng)新精神。針對這個情況，我們組建以綜合能力較強的高年級學生作為領隊，基礎扎實的低年級同學作為隊員的創(chuàng)新團隊。這樣可以增強項目研究的可持續(xù)性，并且加強各年級學生之間的相互交流和學習，在提高低年級學生的創(chuàng)新意識和動手能力的同時，也培養(yǎng)高年級學生在創(chuàng)新過程中的團隊領導能力和協(xié)調(diào)能力。

三、創(chuàng)新類競賽場上場下細心引導學生，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的快速提高

(一)機械創(chuàng)新設計大賽、機器人大賽和“挑戰(zhàn)杯”大賽

大學生機械創(chuàng)新設計大賽是高校創(chuàng)新教育中的一個重要實踐教學環(huán)節(jié)。在創(chuàng)新設計大賽中，學生可以結(jié)合大賽命題開展廣泛調(diào)研論證，充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，自行擬定設計方案，進行圖紙設計，并且聯(lián)系零件加工與配件采購，完成實物樣機的制作、裝配與調(diào)試。這樣可以達到全面培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計能力和工程實踐能力的目的。

大學生機器人大賽在國內(nèi)的影響力是比較大的。它主要有兩個比賽：一個是由中國自動化學會機器人競賽工作委員會、RoboCup中國委員會等組織的一年一度的“中國機器人大賽”；另一個是由中央電視臺組織的一年一度的“Robocop機器人大賽”。其目的是讓學生通過完成比賽項目規(guī)定的動作來鍛煉其科技創(chuàng)新和動手能力[5]。

挑戰(zhàn)杯是“‘挑戰(zhàn)杯’全國大學生系列科技學術競賽”的簡稱，是由共青團中央、中國科協(xié)、教育部和全國學聯(lián)、地方省級人民政府共同主辦的全國性的大學生課外學術科技創(chuàng)業(yè)類競賽，承辦高校為國內(nèi)著名大學?！疤魬?zhàn)杯”競賽在中國共有兩個并列項目：一個是“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽(大挑)；另一個則是“挑戰(zhàn)杯”中國大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽(小挑)。這兩個項目的全國競賽交叉輪流開展，每個項目每兩年舉辦一屆?！疤魬?zhàn)杯”系列競賽被譽為中國大學生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的“奧林匹克”盛會，是目前國內(nèi)大學生最關注的、最熱門的全國性競賽，也是全國最具代表性、權(quán)威性、示范性、導向性的大學生競賽。

(二)導師的細心指導，學生充足的準備是競賽獲勝的關鍵

“臺上一分鐘，臺下十年功?！睂τ趯W生來說，他們參加各類創(chuàng)新比賽是再恰當不過了。競賽活動能夠充分激發(fā)出學生的創(chuàng)新意識、提高學生的實踐能力。在一般情況下，因為比賽的時效性，和學生在校時間有限，大多數(shù)學生很難兩次參加同一個比賽，所以，參賽的過程基本就是摸著石頭過河的過程。這就需要有比賽經(jīng)驗的教師抽出更多的時間系統(tǒng)地培訓和引導學生，告訴學生應該看什么專業(yè)的書籍、學習什么設計軟件等等。教師的引導讓學生快速建立起對競賽的系統(tǒng)認知，更深入地了解創(chuàng)新的內(nèi)涵有著非常重要的意義。學生在調(diào)試、比賽過程中很難有不出問題的情況。這就要求學生具有對現(xiàn)場問題及時發(fā)現(xiàn)、排查和解決問題的能力。在這個過程中，學生的創(chuàng)新能力、動手能力以及臨場應變能力都會得到快速提高。

(三)參與競賽的收獲很多，學生能力的提高是最大的收獲

各類創(chuàng)新競賽能夠提高和鍛煉學生理論與實踐相結(jié)合的能力，無論是賽前的培訓和演練，還是競賽過程中的實戰(zhàn)，都能夠提高學生們對創(chuàng)新的熱情，并對專業(yè)知識有更深入的了解，對學生后續(xù)的學習產(chǎn)生重要影響。經(jīng)過多年的努力，我校機械工程學院在全國機械創(chuàng)新設計大賽、全國過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽、省機器人大賽和省“挑戰(zhàn)杯”大賽中獲得了優(yōu)異的成績。許多參賽的學生考上了東南大學、西北工業(yè)大學、南京航空航天大學的碩士研究生。有些同學開始自己創(chuàng)業(yè)；有些同學在單位已經(jīng)成為技術骨干，他們的工作業(yè)績基本超過了同類大學生。

四、小結(jié)

我校通過充分調(diào)動課上和課下兩個資源，并將其整合，創(chuàng)建了有利于提高學生創(chuàng)新能力的教學環(huán)境；積極宣傳，合理地選擇成員的特長，組成高低年級搭配且凝聚力較強的創(chuàng)新團隊，提高了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)質(zhì)量，并使得創(chuàng)新教育能夠獲得可持續(xù)性發(fā)展。我校以競賽為抓手，激發(fā)了學生的創(chuàng)新熱情，在準備競賽和競賽過程中，在導師的細心引導下，讓學生取得了豐碩的成果。