范 暉,王善奎,范希營(yíng),劉鳳國(guó)
(江蘇師范大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 江蘇 徐州 221116)
21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)制造業(yè)高速發(fā)展,“中國(guó)智造”“中國(guó)創(chuàng)造”迫切需要培養(yǎng)大批高層次制造業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才。2017年教育部、人社部、工信部聯(lián)合印發(fā)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》指出:當(dāng)前制造業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)實(shí)際需求脫節(jié),產(chǎn)教融合不深、工程教育實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱是突出問(wèn)題。如何通過(guò)各種途徑強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,是新時(shí)期高等工程教育改革的重要內(nèi)容之一。
由于本科生較少參與社會(huì)實(shí)踐,要培養(yǎng)和強(qiáng)化其實(shí)踐和創(chuàng)新能力,最快捷、有效的途徑便是積極參加各類學(xué)科競(jìng)賽。大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽已成為深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的重要載體及推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的關(guān)鍵紐帶[1-7]。目前機(jī)械類專業(yè)學(xué)科競(jìng)賽中,由教育部機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)和全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽組委會(huì)舉辦的全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽最具影響力。大賽選題著眼于社會(huì)發(fā)展民生,為展現(xiàn)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力提供了廣闊的舞臺(tái)。
我校機(jī)電工程學(xué)院積極組織學(xué)生參加機(jī)械相關(guān)學(xué)科競(jìng)賽,特別是全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,成績(jī)斐然,展現(xiàn)了應(yīng)用型創(chuàng)新人才良好的培養(yǎng)機(jī)制。為此根據(jù)近3年來(lái)指導(dǎo)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的實(shí)踐,探索產(chǎn)教融合背景下競(jìng)賽指導(dǎo)的創(chuàng)新、改進(jìn)模式,從教師和學(xué)校兩個(gè)層面對(duì)如何通過(guò)競(jìng)賽模式,過(guò)程性塑造培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和保障、激勵(lì)機(jī)制。
創(chuàng)新是人類自身的本質(zhì)屬性,是人類與自然交互影響中形成的一種自然稟賦[1]。但完善和自覺(jué)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力并非天生而成,需要在一定條件下經(jīng)過(guò)訓(xùn)練、培養(yǎng)逐步產(chǎn)生。相對(duì)研究生而言,本科生在創(chuàng)新培養(yǎng)方面存在其特殊性,理論基礎(chǔ)較為薄弱,創(chuàng)新積累較少,但思維活躍,束縛較小,容易突破固有的思維定勢(shì)。因此,只有在向?qū)W生傳授基礎(chǔ)理論的同時(shí),不斷激發(fā)其潛在的創(chuàng)造欲望和創(chuàng)造熱情,才能使其逐步形成創(chuàng)造思維,最終孕育創(chuàng)新能力。
本科生在參加學(xué)科競(jìng)賽時(shí),為設(shè)計(jì)出好的作品、解決具體問(wèn)題常面臨壓力和困境,往往會(huì)迸發(fā)出創(chuàng)造性的思維火花。此時(shí),作為指導(dǎo)教師,就應(yīng)因勢(shì)利導(dǎo),有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生破除思維定勢(shì),開(kāi)展創(chuàng)新思維訓(xùn)練,有針對(duì)性地傳授創(chuàng)新能力的方法、技巧,如組合創(chuàng)新、類比創(chuàng)新、逆反創(chuàng)新等思維方式[1-2]。指導(dǎo)老師無(wú)需全程參與學(xué)生的創(chuàng)作過(guò)程,而應(yīng)注意關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的啟發(fā)、點(diǎn)評(píng),通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)資料的收集研究及分析討論,從而逐步激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步研究問(wèn)題的興趣和創(chuàng)新欲望,進(jìn)而有效提高觀察能力和創(chuàng)新能力,達(dá)到事半功倍的效果。
如曾獲得2018年江蘇省競(jìng)賽一等獎(jiǎng)的“一種手持草莓采摘裝置”項(xiàng)目。確定參賽主題后,首先帶領(lǐng)隊(duì)員總結(jié)和歸納草莓的采摘特點(diǎn)和相關(guān)采摘工具的現(xiàn)狀。草莓采摘的精細(xì)化固有特點(diǎn)決定了采摘過(guò)程一般是需要切斷根莖然后夾持,這是采摘的基本原則,而目前市場(chǎng)上的工具多采用剪刀式手動(dòng)剪切工具。進(jìn)一步帶領(lǐng)學(xué)生分析發(fā)現(xiàn),如果設(shè)計(jì)作品僅僅是復(fù)制、沿用手動(dòng)剪切式的采摘方式,雖然簡(jiǎn)單易行,但無(wú)疑在設(shè)計(jì)水平上只是數(shù)量級(jí)別的低水平重復(fù),而無(wú)質(zhì)的提高,不可能有較高評(píng)價(jià)。通過(guò)給予學(xué)生適度壓力,并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論,基于采摘原則反復(fù)思考,采用類比思維,從觀察皮帶輸送機(jī)這一普通機(jī)械傳動(dòng)裝置入手,獲取靈感,提出了雙履帶+刀片機(jī)械結(jié)構(gòu),巧妙地嫁接運(yùn)用到采摘的過(guò)程之中,創(chuàng)新了采摘方式;又如,傳統(tǒng)采摘工具基本以采為主,未考慮果實(shí)的收集和包裝。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生破除思維定勢(shì),以組合創(chuàng)新法在采集器上加裝收集包裝容器,由此將傳統(tǒng)、單一的采摘工具改進(jìn)為集采摘、輸送、包裝一體化的手持設(shè)備。這些多點(diǎn)開(kāi)花、系統(tǒng)性創(chuàng)新有效地提升了作品的自身價(jià)值和設(shè)計(jì)水平,從而在優(yōu)中選優(yōu)的眾多參賽作品中脫穎而出,取得較好成績(jī)。
作為參賽作品,如果僅有新穎的創(chuàng)新方案和設(shè)計(jì),而沒(méi)有通過(guò)有力的實(shí)踐過(guò)程去實(shí)現(xiàn)功能、去展示效果、去接受評(píng)委的考驗(yàn),還無(wú)法獲得廣泛的認(rèn)可。實(shí)踐是一種在行動(dòng)中分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,具有實(shí)際性和綜合性,它包括觀察、思考、獲取和綜合運(yùn)用知識(shí)、動(dòng)手操作、人際交往和語(yǔ)言表達(dá)等諸多方面[8-11]。對(duì)參賽者而言,不僅要有創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作,還要對(duì)作品進(jìn)行調(diào)試,最后接受評(píng)委的考查。這種系統(tǒng)工程帶來(lái)的一系列環(huán)節(jié)、任務(wù)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力都是較大的考驗(yàn)。
在指導(dǎo)的2018年全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中,參賽作品由5位同學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)相互配合而成。對(duì)每位成員的特長(zhǎng)進(jìn)行任務(wù)分解、分工負(fù)責(zé),并根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)針對(duì)性輔導(dǎo),其中兩位同學(xué)起到了核心和關(guān)鍵作用。他們突出體現(xiàn)在較為扎實(shí)的動(dòng)手制作能力,在作品的非標(biāo)件自制中尤為突出。如切割草莓根莖用的高硬度異形刀片需自行加工,經(jīng)啟發(fā)指導(dǎo),兩位同學(xué)采用特種加工方法[12-14],在硬質(zhì)刀片表面以電火花穿孔方式加工安裝孔,并組合使用磨削加工和擴(kuò)孔加工達(dá)到了零件的特定外形,實(shí)現(xiàn)了加工目的。這是實(shí)踐過(guò)程中動(dòng)手能力的典型展示;又如產(chǎn)品的測(cè)試階段,針對(duì)草莓采摘的地域性、時(shí)效性等不利因素,指導(dǎo)學(xué)生克服困難,及時(shí)聯(lián)系草莓種植單位進(jìn)行實(shí)地測(cè)試,取得測(cè)試數(shù)據(jù)和操作視頻,并根據(jù)反饋進(jìn)行改進(jìn),獲得了較為滿意的效果。與之相比,很多參賽作品雖然擁有精良的設(shè)計(jì)效果,但缺乏必要的驗(yàn)證性測(cè)試報(bào)告、視頻,因此遭到評(píng)委質(zhì)疑,沒(méi)有取得理想成績(jī)。這不能不說(shuō)在實(shí)踐能力、意識(shí)方面存在較大欠缺,也是實(shí)踐能力重要性的又一典型體現(xiàn);在最后的參賽環(huán)節(jié)中,針對(duì)學(xué)生松懈心理反復(fù)強(qiáng)調(diào)表述的重要:設(shè)計(jì)新穎、制作精良的作品固然是評(píng)委考慮的重要因素,但良好的表達(dá)、高度準(zhǔn)確和精煉的描述則可提升評(píng)委的評(píng)價(jià)。因此,無(wú)論是在作品說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)、視頻的制作以及現(xiàn)場(chǎng)答辯材料的準(zhǔn)備都進(jìn)行了嚴(yán)格要求,細(xì)節(jié)上精益求精。與此相比,某參賽隊(duì)的作品構(gòu)思巧妙、制作精良而獲得評(píng)委的高度評(píng)價(jià),但在表述中表現(xiàn)欠佳只獲得了省賽一等獎(jiǎng),沒(méi)能晉級(jí)全國(guó)決賽。
由此可見(jiàn),參賽學(xué)生在作品的整個(gè)制作過(guò)程中經(jīng)歷了創(chuàng)意提出、設(shè)計(jì)加工、說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)、競(jìng)賽答辯不同環(huán)節(jié),使自己的實(shí)踐能力得到了全方位的訓(xùn)練和提高。在此過(guò)程中,指導(dǎo)教師無(wú)需全程參與,但不代表放任自流,在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處的精心指導(dǎo)、嚴(yán)格要求、嚴(yán)格把關(guān)可使學(xué)生實(shí)踐能力得到充分和長(zhǎng)足的進(jìn)步,學(xué)習(xí)和工作作風(fēng)甚至煥然一新。
機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽通常要經(jīng)歷半年到1年的準(zhǔn)備時(shí)間。在準(zhǔn)備期和賽期內(nèi),參賽學(xué)生在保證正常的課程學(xué)習(xí)之外,還要進(jìn)行較為枯燥、繁瑣的設(shè)計(jì)工作,心理負(fù)擔(dān)較大,心理容易發(fā)生波動(dòng),出現(xiàn)不良心理表現(xiàn)。通常表現(xiàn)在以下方面:① 參賽意志薄弱,目的性不強(qiáng)。設(shè)計(jì)過(guò)程不可能一帆風(fēng)順,方案極有可能失敗,技術(shù)路線行不通,學(xué)生心理出現(xiàn)疲憊、懈怠。同時(shí)客觀環(huán)境包括學(xué)習(xí)、考研、生活因素等造成心理負(fù)擔(dān)較重,致使消極應(yīng)對(duì),并對(duì)其他參賽同學(xué)造成負(fù)面影響;② 緊張的情緒反應(yīng)和缺乏自信。一般表現(xiàn)為在外界壓力下,如專家的審視下進(jìn)行展示、答辯,與名牌高校同場(chǎng)比賽產(chǎn)生怯場(chǎng)、焦慮、緊張、自卑心理等。過(guò)度看重比賽結(jié)果,過(guò)分關(guān)注對(duì)手的表現(xiàn)和他人對(duì)自己的看法。
根據(jù)歷年參賽輔導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),提出以下對(duì)策和心理輔導(dǎo):① 調(diào)整選手的參賽認(rèn)知,明確參賽目的。在組建競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)之初,指導(dǎo)教師就要進(jìn)行賽前動(dòng)員,明確參賽需要本著自覺(jué)自愿的原則,幫助參賽選手樹(shù)立目標(biāo),保持正確的參賽動(dòng)機(jī)。項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中,對(duì)于中途放棄或持消極態(tài)度的同學(xué)需要及時(shí)談心、談話,樹(shù)立正確的參賽態(tài)度。對(duì)于方案失敗導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)挫折心理,要及時(shí)幫助學(xué)生卸掉思想包袱,分析問(wèn)題原因,解決后顧之憂,助其重新樹(shù)立信心。本科生閱歷少,遇到困難容易出現(xiàn)畏難情緒,指導(dǎo)教師需要適時(shí)培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌頑強(qiáng)的意志和敢于直面困難的勇氣;② 有意識(shí)地加強(qiáng)心理素質(zhì)訓(xùn)練,消除緊張情緒。選手緊張的心理多源于缺少比賽經(jīng)驗(yàn)。在備賽期間,指導(dǎo)教師可安排選手和其他學(xué)校進(jìn)行切磋交流,或組織預(yù)答辯,讓選手提前感受賽前的緊張氛圍。同時(shí)幫助選手分析競(jìng)賽對(duì)手的比賽情況,給予良性的心理暗示,讓選手在備賽過(guò)程中,培養(yǎng)客觀分析的心態(tài),消除慌亂情緒;③認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作,克服參賽恐懼。充分的自信來(lái)源于腳踏實(shí)地的準(zhǔn)備和訓(xùn)練。要充分認(rèn)識(shí)自身的優(yōu)勢(shì)和不足,對(duì)作品的設(shè)計(jì)思路、原理和細(xì)節(jié)要了如指掌,對(duì)于評(píng)委可能出現(xiàn)的質(zhì)詢,要充分預(yù)估考慮好應(yīng)對(duì)策略,心中有數(shù)。如果對(duì)參賽過(guò)程做到胸有成竹,自然就會(huì)提高參賽欲望、增強(qiáng)比賽自信,展現(xiàn)良好的表現(xiàn)。
指導(dǎo)教師除了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能之外,更要注重學(xué)生心理素質(zhì)的提升。針對(duì)性地心理訓(xùn)練和輔導(dǎo),有利于參賽生積極努力地完成設(shè)計(jì)過(guò)程,以良好的面貌進(jìn)入比賽狀態(tài),取得理想的競(jìng)賽成績(jī)。同時(shí),參賽生的心理素質(zhì)和意志品質(zhì)也會(huì)得到相應(yīng)的鍛煉和提高。
團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,是指建立在團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)之上,發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神、互補(bǔ)互助以達(dá)到團(tuán)隊(duì)最大工作效率的能力[12-14]。參賽隊(duì)員在面對(duì)一個(gè)整體任務(wù)時(shí),必須配合默契,充分發(fā)揮集體的力量,方能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得佳績(jī)。指導(dǎo)教師要選擇有擔(dān)當(dāng)、有能力、肯付出的學(xué)生作為團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者,并有責(zé)任塑造以協(xié)作和奉獻(xiàn)為核心的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。要建立獎(jiǎng)懲機(jī)制,協(xié)調(diào)選手關(guān)系,打造默契團(tuán)隊(duì),通過(guò)營(yíng)造良好的工作氣氛幫助每一位隊(duì)員樹(shù)立集體榮譽(yù)感和個(gè)人責(zé)任感,保持良好的與人合作的精神狀態(tài)和能力。
備賽過(guò)程中,隊(duì)員之間有時(shí)會(huì)出現(xiàn)摩擦和矛盾,多由隊(duì)員對(duì)比賽的精力投入不同,個(gè)性差異引起。指導(dǎo)教師要及時(shí)洞察學(xué)生的不良情緒,找到原因進(jìn)行矛盾化解和思想工作。對(duì)于正確主張要給與充分支持,積極塑造團(tuán)結(jié)、溝通、寬容、欣賞的團(tuán)隊(duì)風(fēng)氣。
除教師指導(dǎo)方面,學(xué)校應(yīng)在平臺(tái)和創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)、資金和政策保障、教學(xué)改革等方面建立長(zhǎng)效機(jī)制,保證學(xué)科競(jìng)賽規(guī)范化、常態(tài)化,創(chuàng)造有利于優(yōu)質(zhì)競(jìng)賽項(xiàng)目成長(zhǎng)的土壤和生態(tài)環(huán)境。
學(xué)校出臺(tái)了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園管理暫行辦法,并每年都開(kāi)展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃,為提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)提供了平臺(tái)。機(jī)電工程學(xué)院在科協(xié)組織下,投入專門(mén)場(chǎng)地成立“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心”或“創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”,設(shè)置常用儀器長(zhǎng)期對(duì)學(xué)生開(kāi)放,并配置專門(mén)教師進(jìn)行輔導(dǎo),為學(xué)生提供足夠的訓(xùn)練空間,同時(shí)配套了招新制度,管理制度等。這些創(chuàng)新訓(xùn)練的平臺(tái)與學(xué)科競(jìng)賽有效對(duì)接,資源共享,成為先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)比賽項(xiàng)目的孵化器,并提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和制度保障,促進(jìn)良性發(fā)展。
學(xué)校出臺(tái)并不斷完善相關(guān)政策,設(shè)立了大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目、江蘇師范大學(xué)科研獎(jiǎng)勵(lì)辦法(蘇師大科〔2014〕1號(hào))、學(xué)生獎(jiǎng)助學(xué)金評(píng)定辦法、學(xué)生競(jìng)賽管理辦法等一系列相關(guān)文件,從制度上鼓勵(lì)師生積極投身創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)校在優(yōu)選的基礎(chǔ)上,對(duì)于具有可行性、創(chuàng)新性、實(shí)用性的項(xiàng)目給予資金保障;從榮譽(yù)稱號(hào)、宣傳導(dǎo)向、獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定、創(chuàng)新學(xué)分、研究生保送等制定了一系列有關(guān)師、生切身利益的相關(guān)條款。對(duì)于獲獎(jiǎng)指導(dǎo)教師在職稱評(píng)定、工作量評(píng)定方面也給與充分肯定;學(xué)校還建立多個(gè)校外產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐教學(xué)基地,增加學(xué)生參與社會(huì)實(shí)踐、解決具體技術(shù)問(wèn)題的機(jī)會(huì)。
為了促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,提高參賽水平,在教學(xué)改革,人才培養(yǎng)方案、課程設(shè)置要增加創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)課程,使課程的設(shè)置更趨合理。應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué),突破原有學(xué)科與課程界限,實(shí)驗(yàn)類型應(yīng)由“單一型”向“綜合型”;由“驗(yàn)證型”向“探索型”轉(zhuǎn)變[15-16]。探索性實(shí)驗(yàn)一般由學(xué)生自主命題設(shè)計(jì),與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比,認(rèn)知水平更高,理論與實(shí)踐、教學(xué)與實(shí)用的結(jié)合度更高。這些方式轉(zhuǎn)變豐富了學(xué)生分析能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,強(qiáng)化了其自主性和主動(dòng)性,訓(xùn)練了其科研思維,進(jìn)而提升了學(xué)生的參賽能力。
近3年來(lái),機(jī)電工程學(xué)院機(jī)械類本科生在工業(yè)設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生機(jī)器人大賽、“挑戰(zhàn)杯”等科技競(jìng)賽活動(dòng)中不斷獲得佳績(jī),獲 “挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)、“創(chuàng)青春”全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽金獎(jiǎng)、全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)等優(yōu)異成績(jī)。這些成果的獲得充分表明,學(xué)科競(jìng)賽的開(kāi)展為高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)了有效、良性發(fā)展,是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效形式。
如何提高、強(qiáng)化本科生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力已成為高等工程教育面臨的突出問(wèn)題。實(shí)踐證明,通過(guò)開(kāi)展學(xué)科競(jìng)賽,著眼于創(chuàng)新、實(shí)踐、心理素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等綜合能力的培養(yǎng),可有助于實(shí)現(xiàn)從單純的傳授、繼承知識(shí)為主的傳統(tǒng)培養(yǎng)模式向強(qiáng)化綜合素質(zhì)教育,著力培養(yǎng)學(xué)生獲取和應(yīng)用知識(shí)能力的新型人才培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變,并在轉(zhuǎn)變中,進(jìn)一步塑造學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、提高其創(chuàng)造力。同時(shí),以學(xué)科競(jìng)賽為導(dǎo)向、示范,深化創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的孵化作用,加強(qiáng)激勵(lì)和保障機(jī)制建設(shè),推進(jìn)課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革,最終形成一條改進(jìn)、完善高等工程教育的有效途徑,為國(guó)家的發(fā)展,為“中國(guó)智造”“中國(guó)創(chuàng)造”培養(yǎng)合格的高層次創(chuàng)新人才。