創(chuàng)客教育理念融入工程訓(xùn)練 提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力

吳亞輝, 張英琦, 行志剛 (河南理工大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

當(dāng)前，國家推行創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”“中國制造2025”等重大戰(zhàn)略。以5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等為代表的新基建大力推進(jìn)和以新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，要求高校培養(yǎng)大批創(chuàng)新型工程技術(shù)人才，加快工程教育改革及創(chuàng)新[1]。新工科將高等工程教育的著力點(diǎn)放在工程創(chuàng)新能力與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為工程科技人才的核心能力，為高等工程教育的改革提供了一個全新視角和“中國方案”[2-5]。工程訓(xùn)練中心是高校培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的重要教學(xué)基地[6]，“新工科”建設(shè)對工程訓(xùn)練中心的建設(shè)和發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義[7]。如今工程訓(xùn)練中心的發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期，長期存在訓(xùn)練內(nèi)容固定單一、學(xué)生被動接受訓(xùn)練等教學(xué)問題亟需解決。理念是改革的先導(dǎo)，創(chuàng)客教育是一種鼓勵分享和協(xié)作，倡導(dǎo)將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)造和創(chuàng)業(yè)能力的素質(zhì)教育[8]。近年來，清華大學(xué)、西安理工大學(xué)等國內(nèi)一批高校積極開展創(chuàng)客教育的探索，如成立創(chuàng)客教育基地聯(lián)盟、搭建校政企協(xié)同眾創(chuàng)平臺等，對推動創(chuàng)客教育的可持續(xù)發(fā)展，起到了示范和引領(lǐng)作用。南華大學(xué)、陜西理工大學(xué)進(jìn)行了基于創(chuàng)客教育的工程訓(xùn)練改革[9-10]，對解決以上問題提供了可行的思路，但仍不夠系統(tǒng)和全面。為此，在新工科背景下，中心基于創(chuàng)客教育理念，以國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為主要實(shí)踐平臺，開展教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，為工程訓(xùn)練教學(xué)未來的發(fā)展提供新的思路和經(jīng)驗(yàn)。

1 新工科背景下工程訓(xùn)練教學(xué)存在的問題

工程訓(xùn)練是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對于提高學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力一直發(fā)揮著重要作用，工程綜合訓(xùn)練及創(chuàng)新訓(xùn)練對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和個性化培養(yǎng)有著獨(dú)特的優(yōu)勢，但在新工科建設(shè)背景下，中心仍存在不少的問題亟待解決。

(1) 工程實(shí)踐教育設(shè)備落后。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR、人工智能等新科技的發(fā)展，要求學(xué)生在進(jìn)行工程實(shí)踐時接觸認(rèn)知相關(guān)裝備和技術(shù)，而現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)設(shè)備仍以普通機(jī)床為主，無法滿足需求。

(2) 工程實(shí)踐教育課程體系同質(zhì)化且內(nèi)容陳舊?，F(xiàn)有工程訓(xùn)練課程及項(xiàng)目內(nèi)容陳舊，滿足不了學(xué)生個性化需求，導(dǎo)致其參與訓(xùn)練的主動性和興趣不足。

(3) 師資隊(duì)伍新工科教育能力薄弱?，F(xiàn)有工程訓(xùn)練師資隊(duì)伍學(xué)科背景單一，多以機(jī)械、電氣專業(yè)為主，普遍存在著創(chuàng)新意識不強(qiáng)、工程創(chuàng)新能力薄弱的狀況，與新工科建設(shè)要求差距較大。

(4) 教學(xué)方式效率低下。在傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”工程訓(xùn)練教學(xué)方式下，學(xué)生完全被動接受訓(xùn)練，束縛其創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，訓(xùn)練效果較差。

2 工程訓(xùn)練教學(xué)改革探索

教學(xué)改革往往是從教學(xué)理念的革新開始，這是教學(xué)改革的核心內(nèi)容，教學(xué)理念的變化會引起教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)環(huán)境等教學(xué)要素一系列變化。

新工科以應(yīng)對未來、引領(lǐng)未來為理念，在培養(yǎng)目標(biāo)上著眼于學(xué)生知識體系的綜合化和能力的全面發(fā)展，培養(yǎng)文理相融的復(fù)合型人才[11]。新工科建設(shè)將以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為導(dǎo)向，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力作為工程科技人才的核心能力。高校開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，首要任務(wù)是充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意熱情，培育學(xué)生的創(chuàng)客精神[12]。

創(chuàng)客教育是基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，鼓勵分享，倡導(dǎo)實(shí)踐，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育[13]。創(chuàng)客教育作為一種新型教育模式，是以技術(shù)為中心，整合各個科目知識的學(xué)習(xí)，不僅涉及科學(xué)與技術(shù)，還可涉及人文和藝術(shù)[14]。

工程訓(xùn)練中心具有先進(jìn)制造設(shè)備、“雙師型”教學(xué)隊(duì)伍等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)境，學(xué)生受益面、開放度和共享度也有著其他教學(xué)平臺不可比擬的優(yōu)勢。工程綜合訓(xùn)練和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練，對培養(yǎng)高質(zhì)量、高層次的新世紀(jì)工程技術(shù)人才，起著其他課程所不可替代的作用[15]。

通過對新工科、創(chuàng)客教育、工程訓(xùn)練的研究和現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)三者共性在于人才培養(yǎng)目標(biāo)和宗旨一致，教學(xué)理念和教學(xué)方式可以相互借鑒和支撐，選擇恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)進(jìn)行有機(jī)融合將充分發(fā)揮各教學(xué)要素的作用，能提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的興趣、激發(fā)創(chuàng)新實(shí)踐熱情和訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐能力。

因此以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為核心，以平臺建設(shè)為基礎(chǔ)，以訓(xùn)練項(xiàng)目為抓手，將創(chuàng)客教育的理念和部分做法有機(jī)融入工程訓(xùn)練中，由點(diǎn)、線到面，從完善工程訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐平臺、內(nèi)容體系、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍等方面推動工程訓(xùn)練教學(xué)全方位改革，有效解決工程訓(xùn)練目前存在的問題，達(dá)到工程訓(xùn)練教學(xué)改革目的。

3 工程訓(xùn)練教學(xué)改革實(shí)踐

3.1 搭建跨學(xué)科交叉工程訓(xùn)練創(chuàng)新實(shí)踐大平臺

加大資源整合與共享力度，促進(jìn)機(jī)制改革，搭建設(shè)施先進(jìn)的現(xiàn)代工程實(shí)訓(xùn)大平臺。整合校內(nèi)外教學(xué)資源，打破學(xué)院、專業(yè)、課程之間界限，構(gòu)建由校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和校外實(shí)踐教學(xué)基地組成，集教學(xué)、科研、研發(fā)等功能為一體、橫向結(jié)合、縱向發(fā)展的國家、省、校三級教學(xué)平臺體系。該平臺體系依托現(xiàn)有的工程訓(xùn)練、電工電子2個國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，機(jī)械設(shè)計(jì)、礦山電氣等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，河南能化等大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地以及智能制造綜合訓(xùn)練、激光加工教學(xué)共享等協(xié)同育人平臺，通過理順關(guān)系、資源整合、建立協(xié)作機(jī)制，構(gòu)建功能集約、開放共享和運(yùn)作高效的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)平臺，以滿足新工科專業(yè)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的需要，為提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力提供平臺支撐(見圖1)。

圖1 智能制造綜合訓(xùn)練平臺訓(xùn)練模塊及教學(xué)方式

3.2 構(gòu)建多學(xué)科融合工程訓(xùn)練內(nèi)容體系

圍繞“新工科需要科學(xué)與工程和人文的交叉融合”[16]的理念，在原有工程認(rèn)知、工程技能、工程綜合、工程創(chuàng)新多層次課程體系的基礎(chǔ)上，以智能制造為主線，引入科技、文史、外語等元素，構(gòu)建融通識教育、能力訓(xùn)練和素質(zhì)培養(yǎng)為一體的螺旋遞進(jìn)的內(nèi)容體系[17]。① 開辦科創(chuàng)、歷史、文化、藝術(shù)等論壇、講堂、沙龍，培養(yǎng)學(xué)生立體化的視野和人文修養(yǎng)；② 增加“3D打印”“工業(yè)機(jī)器人技術(shù)”“智能制造概論”等智能制造訓(xùn)練課程；③ 開設(shè)“機(jī)器人工程探索與實(shí)踐”“電控?zé)o碳小車創(chuàng)意設(shè)計(jì)與制作”等工程訓(xùn)練特色公共選修課；④ 組織參加“互聯(lián)網(wǎng)+大賽”“全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”“金磚國家青年創(chuàng)客大賽”等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽；⑤ 建立模塊化的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目庫。依托智能制造綜合實(shí)訓(xùn)平臺，開發(fā)與數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能加工、智能倉儲、物聯(lián)網(wǎng)通訊等相關(guān)的新項(xiàng)目，根據(jù)學(xué)生能力和興趣進(jìn)行單項(xiàng)離散和多項(xiàng)綜合訓(xùn)練，逐漸形成以項(xiàng)目為主要驅(qū)動的多樣化教學(xué)內(nèi)容。

3.3 建立以學(xué)生為中心的創(chuàng)客化教學(xué)方式

以學(xué)生為訓(xùn)練主角，把創(chuàng)客理念融入創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作、展示等多個訓(xùn)練環(huán)節(jié)[18]，建立創(chuàng)客化教學(xué)方式。采用“一立項(xiàng)三報(bào)告”階段化訓(xùn)練模式，即訓(xùn)練各階段分別提交立項(xiàng)申請、分析、設(shè)計(jì)、總結(jié)報(bào)告，貫穿訓(xùn)練全周期。允許學(xué)生自由選題或自主命題；鼓勵學(xué)生按興趣、跨專業(yè)組成項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)；引導(dǎo)學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴、啟發(fā)式、探討式等多種方式進(jìn)行自主創(chuàng)意；提倡成員分工協(xié)作進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、制作項(xiàng)目產(chǎn)品；展示環(huán)節(jié)增加實(shí)物路演、現(xiàn)場問辯等創(chuàng)客方式，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生訓(xùn)練由被動轉(zhuǎn)為主動、由任務(wù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目驅(qū)動。

3.4 打造“雙師多能型”工程訓(xùn)練導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)

從素質(zhì)、能力和結(jié)構(gòu)等方面完善工程訓(xùn)練指導(dǎo)教師隊(duì)伍，打造一支“雙師多能型”導(dǎo)師隊(duì)伍。首先，制定激勵政策聘請不同學(xué)科特別是具備交叉學(xué)科學(xué)術(shù)背景的優(yōu)秀教師加入指導(dǎo)教師隊(duì)伍；其次，邀請校外知名創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師或企業(yè)高水平工程技術(shù)人員到中心兼職任教；再次，遴選少量優(yōu)秀學(xué)生作為訓(xùn)練助教。對現(xiàn)有的“雙師型”教師隊(duì)伍則通過組織進(jìn)修、培訓(xùn)、研討等活動，持續(xù)推進(jìn)“一崗多能”制度和企業(yè)掛職機(jī)制，同時引導(dǎo)教師適應(yīng)訓(xùn)練角色從主到輔的轉(zhuǎn)變，建立開放和學(xué)習(xí)的心態(tài)，在訓(xùn)練過程中與學(xué)生一起探索、學(xué)習(xí)和進(jìn)步，逐步發(fā)展成為“雙師多能型”的指導(dǎo)教師[19]。

3.5 發(fā)展個性化培養(yǎng)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動組織

為滿足不同專業(yè)學(xué)生的個性化發(fā)展需求，根據(jù)學(xué)生興趣愛好和培養(yǎng)目標(biāo)不同，在原有科技創(chuàng)新教育基地基礎(chǔ)上，發(fā)展機(jī)器人俱樂部、云臺創(chuàng)客空間等個性化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動組織。按照“自我學(xué)習(xí)、自主管理、共同提高”的管理原則開展活動，秉承“玩中學(xué)，學(xué)中做，做中思，思中創(chuàng)”[20]的創(chuàng)客理念，通過進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、舉辦創(chuàng)客文化沙龍、開展技能培訓(xùn)、組織開發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、舉辦和參與各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等手段，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和能力。組成項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)，鼓勵跨專業(yè)跨年級組隊(duì)，在研發(fā)過程中，相互學(xué)習(xí)和提高，完成多學(xué)科交叉融合。孵化大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，以“智能音樂手環(huán)”“tobe智能燈”等成功項(xiàng)目擴(kuò)大知名度和影響力，在學(xué)校和社會產(chǎn)生品牌效應(yīng)，帶動和吸引更多的學(xué)生投身創(chuàng)新實(shí)踐活動。

3.6 形成以成果為導(dǎo)向的多元化評價機(jī)制

打破考察學(xué)生設(shè)計(jì)方案及作品為主要手段的傳統(tǒng)考核方式，采取過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合的評價辦法，形成以成果為導(dǎo)向的綜合評價機(jī)制。制定過程評價和結(jié)果評價標(biāo)準(zhǔn)，包括作品創(chuàng)意、訓(xùn)練過程、訓(xùn)練報(bào)告、作品質(zhì)量，路演表現(xiàn)等評價因子。在過程評價上，量化訓(xùn)練流程每個環(huán)節(jié)，綜合參考教師評價、團(tuán)隊(duì)自評，側(cè)重考查團(tuán)隊(duì)成員的貢獻(xiàn)度和團(tuán)隊(duì)協(xié)作情況；在結(jié)果評價上，加大作品創(chuàng)意所占比重，增加實(shí)物路演、隨機(jī)問詢，現(xiàn)場答辯等環(huán)節(jié)，建立客觀有效的“創(chuàng)意+過程+作品+報(bào)告+展示+答辯”評價機(jī)制。

4 教學(xué)改革成效

自改革實(shí)施以來，學(xué)生參與工程訓(xùn)練特別是雙創(chuàng)活動的積極性明顯提高，每年來中心參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學(xué)生達(dá)2 100人以上，覆蓋了機(jī)械、電氣、材料等40多個專業(yè)。經(jīng)過訓(xùn)練后，學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力明顯提升。近2年來，孵化出“極影車隊(duì)”“開心小葫蘆”“兔比科技”等多個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，項(xiàng)目在互聯(lián)網(wǎng)+大賽、ican國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等多個比賽中獲獎，獲河南省、學(xué)校創(chuàng)業(yè)扶持資金和風(fēng)投多項(xiàng)資助。學(xué)生團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新成果顯著，完成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練、創(chuàng)客項(xiàng)目等100余項(xiàng)，獲得學(xué)科競賽省部級以上獎135項(xiàng)，申請國家專利10多項(xiàng)。

5 結(jié) 語

培養(yǎng)引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、具備交叉知識背景的復(fù)合型工程科技人才,是當(dāng)前我國工程教育的重大使命[21]。雖然中心在學(xué)生工程實(shí)踐教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方面取得了一些經(jīng)驗(yàn)和成果，建立起了技能訓(xùn)練—創(chuàng)意實(shí)踐—綜合創(chuàng)新多層次創(chuàng)新訓(xùn)練體系，但是仍存在一些問題，如師生對新工科及創(chuàng)客教育理念認(rèn)識不足，參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的學(xué)生占在校生的比例依然較低等。此外，新科技融入綜合訓(xùn)練平臺建設(shè)、與企業(yè)深入開展協(xié)同育人等許多問題都值得我們進(jìn)一步思考和探索。今后，我們將繼續(xù)推進(jìn)工程訓(xùn)練教學(xué)改革，特別是新工科的探索與實(shí)踐，進(jìn)一步推廣創(chuàng)客教育理念，為地方高校復(fù)合型人才培養(yǎng)提供經(jīng)驗(yàn)和幫助。