“一平三階”機械類創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)建

林 權(quán)，潘應(yīng)暉，劉其南，林錚，陳麗軍，方石銀

(武夷學(xué)院 機電工程學(xué)院，福建 武夷山 354300)

國辦發(fā)[2015]36號指出：“深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，是國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、推進高等教育綜合改革的重要舉措”，武夷學(xué)院機電工程學(xué)院提出“一平三階”模式培養(yǎng)機械類創(chuàng)新應(yīng)用人才?！耙黄饺A”以創(chuàng)建機電科技創(chuàng)新平臺為基礎(chǔ)，以大學(xué)生機械類學(xué)科競賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目、師生共建科研項目為載體，以創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標，分三個階段培養(yǎng)機械類創(chuàng)新應(yīng)用人才：(1)創(chuàng)新基礎(chǔ)階段：以大學(xué)生機械學(xué)科競賽為載體，將專業(yè)理論知識與實踐相結(jié)合，以賽促學(xué)；(2)創(chuàng)新訓(xùn)練階段：遴選優(yōu)秀的學(xué)科競賽作品，升級立項為大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目，集創(chuàng)新設(shè)計、加工制造于一體綜合性訓(xùn)練；(3)創(chuàng)新深化階段：遴選優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目升級師生共建科研項目，注重市場需求和成果轉(zhuǎn)化。

1 機械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)面臨問題和思路提出

地方機械類新建本科院校在創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面，普遍存在一些亟待解決的突出問題[1-4]，主要有以下幾個方面：第一，機械類專業(yè)缺乏獨立的科技創(chuàng)新訓(xùn)練活動平臺，缺少專用的實踐設(shè)備及工具，沒有針對性培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)計劃以及教學(xué)團隊；第二，地方新建本科院校機械類專業(yè)學(xué)生都普遍存在創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作能力不足；第三，機械類專業(yè)學(xué)生實踐動手能力弱，普遍存在的機械工程素質(zhì)偏低和應(yīng)用技術(shù)能力匱乏的問題；第四，目前教學(xué)仍然重理論傳授輕技術(shù)應(yīng)用，雖然發(fā)展學(xué)科競賽，但學(xué)科競賽與創(chuàng)新人才培養(yǎng)缺乏銜接模式，難以實現(xiàn)知識、實踐應(yīng)用、創(chuàng)新能力一體化。

針對上述問題，項目組提出創(chuàng)建“一平三階”模式，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)結(jié)合創(chuàng)新實踐，貫穿大學(xué)四年，全面培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型的“科班生”，主要思路如下：

(1)基于機械工程實訓(xùn)中心，創(chuàng)建“一平”，即機電科技創(chuàng)新實踐平臺。平臺通過對機械工程實訓(xùn)中心實驗樓進行實驗室改造、擴建等項目，建立“獨立、專用、開放”導(dǎo)師負責(zé)學(xué)生自我管理的機電科技創(chuàng)新實踐基地；開展相關(guān)的創(chuàng)新應(yīng)用教育教學(xué)改革研究，制定了機械類創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)階段計劃；開辦了機電科技創(chuàng)新講壇，啟迪學(xué)生創(chuàng)新意識；構(gòu)建“合作學(xué)習(xí)+專題制作”創(chuàng)新實踐教學(xué)新模式，探索學(xué)生對責(zé)任意識、團隊合作、創(chuàng)新實踐等方面發(fā)揮的作用；構(gòu)建創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)團隊，制定“五定七步”的創(chuàng)新實踐活動規(guī)范，解決機械類專業(yè)存在沒有科技創(chuàng)新活動平臺，缺少教學(xué)團隊、培養(yǎng)模式、實驗設(shè)備、場地經(jīng)費等各種問題。

(2)“三階”模式培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用能力，第一，創(chuàng)新基礎(chǔ)階段：大面積鋪開鼓勵參加機械學(xué)科創(chuàng)新競賽，將專業(yè)理論知識與實踐相結(jié)合，以賽促學(xué)，解決教學(xué)重理論輕技術(shù)應(yīng)用，學(xué)生實踐動手能力弱等問題；第二，創(chuàng)新訓(xùn)練階段：“賽題”變“課題”，遴選優(yōu)秀的學(xué)科競賽作品，升級立項為大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目，集創(chuàng)新設(shè)計加工制造于一體的綜合性訓(xùn)練，解決學(xué)科競賽與創(chuàng)新人才培養(yǎng)缺乏銜接，以及存在的機械工程素質(zhì)偏低問題；第三，創(chuàng)新深化階段：精選優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目升級師生共建科研項目，執(zhí)行“賽場市場一體化”機制，注重市場需求和成果轉(zhuǎn)化，解決高校與市場缺乏結(jié)合，畢業(yè)生創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)能力不足問題。

三個階段為層進式培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才，“一平三階”創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)體系如圖1所示。

圖 1 “一平三階”創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)體系

2 “一平三階”創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)實踐

2.1 創(chuàng)建“一平”奠定育人基礎(chǔ)

2.1.1 建設(shè)獨立、專用、開放的機電科技創(chuàng)新實踐基地

基于武夷學(xué)院機械工程實訓(xùn)中心，通過實驗室改造、擴建等項目，建立了獨立專用、完全開放、導(dǎo)師負責(zé)學(xué)生自我管理的機電科技創(chuàng)新實踐基地，使用面積約600平方米，內(nèi)設(shè)機械設(shè)計工作室、創(chuàng)新講壇、傳統(tǒng)機加工區(qū)、先進制造區(qū)、電控區(qū)、產(chǎn)品裝配區(qū)、成果展示區(qū)等。通過實驗室專項建設(shè)經(jīng)費，先后添置了一系列機電學(xué)科創(chuàng)新實踐活動所需設(shè)備及工具。實踐基地教學(xué)資源向校內(nèi)全面開放，不僅向本院系學(xué)生開放，也向校內(nèi)其它院系師生開放，為教師提供教學(xué)科研條件，也為相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供科技創(chuàng)新場所。依靠實踐基地，機電科技創(chuàng)新平臺每年主辦院系級科技創(chuàng)新活動及相關(guān)培訓(xùn)，為參加學(xué)?？萍脊?jié)奠定基礎(chǔ)，為省區(qū)、國家級學(xué)科競賽選拔人才，每年直接參加科技創(chuàng)新活動的學(xué)生不少于300人次。

2.1.2 開展相關(guān)創(chuàng)新應(yīng)用類教改研究,取得顯著成果

基于機電科創(chuàng)平臺，立項建設(shè)了相關(guān)的教育教學(xué)研究項目7項，其中省級5項，詳見表1。通過開展創(chuàng)新教育教學(xué)改革研究，成立了機械創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)教學(xué)團隊，制定了機械類創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)階段計劃，以及創(chuàng)新實踐教學(xué)模式等項目研究成果。其中應(yīng)用型本科機械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)團隊，獲得“2017年度南平市五四青年集體獎?wù)隆?，近年課題組共發(fā)表了相關(guān)教改論文5篇：應(yīng)用型本科機械專業(yè)教學(xué)改革策略研究、基于合作學(xué)習(xí)模式進行科技競賽和大創(chuàng)訓(xùn)練培養(yǎng)應(yīng)用型人才、機械專業(yè)本科學(xué)生素質(zhì)與能力的培養(yǎng)研究_以武夷學(xué)院為例、基于校企合作模式促進大學(xué)生科技創(chuàng)新、地方新建本科院校工科大學(xué)生創(chuàng)新教育研究——以武夷學(xué)院為例。

表1 機械類創(chuàng)新應(yīng)用型相關(guān)教育教改項目(2015-2019)

2.1.3 開辦機械創(chuàng)新講壇及論壇

為了解決機械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新意識和團隊協(xié)作能力不足問題，機電科創(chuàng)平臺開設(shè)了機電科技創(chuàng)新講堂及講座團隊，每個學(xué)期固定開展機電創(chuàng)新學(xué)術(shù)講座，進行多方面的思維能力訓(xùn)練，從中激發(fā)他們的想象力和創(chuàng)造力，近年機電科技創(chuàng)新講壇課題信息如下：“關(guān)于VR及智能機器人關(guān)鍵技術(shù)-路徑規(guī)劃”、“關(guān)于機械設(shè)計方法與創(chuàng)新設(shè)計”、“機械創(chuàng)新設(shè)計案例解析” 、“仿生機械學(xué)與創(chuàng)新設(shè)計”、“如何學(xué)好一門專業(yè)課”、“基于JDsoft surfMill7.0的自動編程與加工”、“新工科背景下，機械創(chuàng)新人才與創(chuàng)新能力培養(yǎng)”、“構(gòu)建三個課堂，培養(yǎng)創(chuàng)新人才”等等。

同時開設(shè)了“武院機電科創(chuàng)”論壇，論壇開設(shè)機械類軟件安裝及使用、電子類軟件安裝及使用、電子硬件專區(qū)、問答專區(qū)、機械設(shè)備及工具用法操作區(qū)等等，將“第一課堂”與“第二課堂”無縫連接，不僅為機電科創(chuàng)實踐活動順利開展奠定基礎(chǔ)，而且為新生學(xué)習(xí)提供一個網(wǎng)絡(luò)平臺。

2.1.4 構(gòu)建“合作學(xué)習(xí)+專題制作”創(chuàng)新實踐教學(xué)模式

基于機電科創(chuàng)平臺，構(gòu)建了“合作學(xué)習(xí)+專題制作”的大學(xué)生創(chuàng)新活動實踐教學(xué)新模式，探索學(xué)生對職業(yè)競爭能力、責(zé)任意識、團隊合作、創(chuàng)新實踐等方面發(fā)揮的作用。合作學(xué)習(xí)是根據(jù)需求方式組建“機械/機電+電信/電氣”隊伍，實現(xiàn)機電一體化無縫連接，學(xué)習(xí)互補，團隊協(xié)作。專題制作是基于項目的自我學(xué)習(xí)計劃及實施方案，根據(jù)實況開展實務(wù)專題訓(xùn)練，按照實際技術(shù)研發(fā)作業(yè)流程對產(chǎn)品進行設(shè)計制造[5]，指導(dǎo)教師在專題項目中發(fā)揮支持性作用，如提供可能合理的方案、回饋疑點、化解消極反應(yīng)、欠缺知識點輔導(dǎo)等。

如福建龍凈環(huán)保公司提出的“零泄露卸堿裝置”專題，以14機械穆天開同學(xué)為主的合作學(xué)習(xí)組，巧妙的將機械設(shè)計、機械制造、電子傳感器、大學(xué)物理等相關(guān)課程的知識點結(jié)合在一起，通過了解行業(yè)背景及技術(shù)要求，研發(fā)密封隔離技術(shù)，利用介質(zhì)容器將易發(fā)生噴濺的水泵與外界隔離，再利用重力勢能將拆卸時管道內(nèi)殘留堿液回流至介質(zhì)容器內(nèi)，完成安全零泄露卸堿，此外為了能實現(xiàn)自動化，介質(zhì)容器內(nèi)部設(shè)計傳感裝置，根據(jù)內(nèi)部液面高度開啟或關(guān)閉水泵，操作方便不但提高了工作效率，而且減少了污染，解決了工程實際問題。

2.1.5 制定“五定七步”創(chuàng)新實踐活動規(guī)范

為了解決機械類專業(yè)學(xué)生實踐動手能力弱的問題，項目組經(jīng)過多年的探索與實踐，制定了“五定七步”的創(chuàng)新實踐活動規(guī)范，包括教師指導(dǎo)工作的“五定”和學(xué)生科技創(chuàng)新活動“七步”。

(1)教師指導(dǎo)工作“五定”：

定點：依托機電科技創(chuàng)新實踐基地，固定實踐教學(xué)點；

定時：每周固定8個學(xué)時以上，進行創(chuàng)新實踐指導(dǎo)；

定量：對項目組數(shù)量和項目進度總量進行嚴格把控，質(zhì)量為先，兼顧效益。

定責(zé)：為了保證指導(dǎo)的連續(xù)性與完整性，項目組指導(dǎo)教師集體負責(zé)制，結(jié)合模塊分工制。例如林權(quán)老師負責(zé)機械制造及實踐操作為主，劉其南老師負責(zé)CAD/CAE技術(shù)為主，林錚老師負責(zé)機械設(shè)計為主，張明文老師負責(zé)自動化控制為主等。

定標：制定合格標準，嚴格執(zhí)行設(shè)計審閱、實物演示、作品答辯三個環(huán)節(jié)，不合格的項目組直接淘汰，寧缺毋濫。

(2)學(xué)生科技創(chuàng)新活動“七步”：

學(xué)生創(chuàng)新實踐活動步驟包括科技創(chuàng)新動員、選題論證答辯、科技創(chuàng)新立項、知識技能培訓(xùn)、團隊創(chuàng)作驗收、選拔參賽展示、成果總結(jié)改進。

2.2 “三階”層進式培養(yǎng)

我們通過層進式培養(yǎng)，實現(xiàn)大學(xué)生知識、實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力三位一體化的培養(yǎng)目標。

2.2.1 “一階”鼓勵參加學(xué)科創(chuàng)新競賽，普遍培養(yǎng)創(chuàng)新意識

面向全體機械類學(xué)生，除了機電科創(chuàng)平臺和院系舉辦的各類學(xué)科創(chuàng)新科技活動外，課題組進一步鼓勵動員同學(xué)們參加納入《中國高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)暨學(xué)科競賽評估結(jié)果》排行清單中的三大賽事：大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”學(xué)術(shù)科技作品競賽、機械創(chuàng)新設(shè)計競賽、工程訓(xùn)練綜合能力競賽，并建立了“三個四”全方位學(xué)科競賽體系：(1)四個層次：院系級、校級、省區(qū)、國家級，其中院系級以機電科創(chuàng)平臺為主辦方，校級以校團委組織的科技節(jié)為主，省區(qū)、國家級都由省部級賽事組委會和政府部門主辦。(2)四個階段：院系級、校級、省區(qū)、國家級競賽項目選拔階段；(3)四種能力：培養(yǎng)基本能力、專業(yè)技能、綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新設(shè)計能力。通過執(zhí)行“五定七步”創(chuàng)新實踐活動規(guī)范，武夷學(xué)院機電學(xué)子參加全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽的成績從2014年福建省內(nèi)普通高校排名靠后，躍升至2018年的福建省內(nèi)普通高校排名第一，機電學(xué)子的創(chuàng)新實踐能力、工匠精神和團隊意識也受到省內(nèi)同行知名專家的一致好評，并在表彰大會上予以高度認可和贊許，2017年全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽與2018年全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計競賽武夷學(xué)院均獲代表福建省參加全國總競賽資格，刷新了機電學(xué)子從未進入國家賽的獲獎記錄，2017年與2018年武夷學(xué)院均獲優(yōu)秀組織獎，賽事成績共有三次獲全省高校第一，賽事成績優(yōu)異。

2.2.2 “二階”遴選賽題升級課題，創(chuàng)造一體化條件

學(xué)科競賽只是將專業(yè)理論知識與實踐相結(jié)合，處于創(chuàng)新基礎(chǔ)階段，后續(xù)關(guān)鍵是要提升創(chuàng)新能力的實際應(yīng)用，解決機械工程素質(zhì)偏低和應(yīng)用技術(shù)能力匱乏，以及學(xué)科競賽與創(chuàng)新人才培養(yǎng)銜接問題，加快知識向能力的轉(zhuǎn)化。項目組提出第二階段遴選優(yōu)秀的學(xué)科競賽作品，將“賽題”變“課題”，升級立項為大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目，集創(chuàng)新設(shè)計、加工制造于一體的綜合性訓(xùn)練，為學(xué)生的創(chuàng)新活動提供必要的場地、設(shè)備及技術(shù)支持，先后立項了26個大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目，其中國家級14項，省級12項。在項目實施過程中，通過對學(xué)生進行立項、中期檢查、經(jīng)費管理、撰寫論文與科學(xué)總結(jié)報告到結(jié)項的全過程一體化訓(xùn)練，引領(lǐng)和指導(dǎo)學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)，挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，為后續(xù)科研項目申報奠定堅實基礎(chǔ)。

2.2.3 “三階”精選大創(chuàng)課題立項科研項目，培養(yǎng)拔尖人才

第三階段通過精選優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目升級師生共建科研項目，執(zhí)行“賽場市場一體化”機制，培養(yǎng)一批具有突出實踐能力和創(chuàng)新精神的拔尖人才，發(fā)揮輻射作用，2016年-2019年賽題升級科研項目如表4所示。

表4 賽題升級課題列表(2016-2019)

3 基于“一平三階”模式，學(xué)生科技創(chuàng)新成果豐富

通過“一平三階”機械創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)模式，近年(2015-2019)武夷學(xué)院機電學(xué)子獲得如下成果：(1)以第一作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文6篇，其中國家級期刊2篇，大學(xué)本科學(xué)報3篇，師生共同發(fā)表論文13篇；(2)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目獲武夷學(xué)院十佳優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目獎3項，優(yōu)秀大學(xué)生創(chuàng)新參展項目獎9項；(3)以學(xué)生為第一發(fā)明人，獲得4項實用新型專利，師生共同研發(fā)署名獲15項實用新型專利。(4)廈門晚報、南平廣播電視臺等媒體報道學(xué)生科技創(chuàng)新成果。廈門晚報采訪報道了第五屆福建省工程訓(xùn)練競賽獲得全省第一名獲得者2015級機械電子工程專業(yè)的盧帥龍同學(xué)，由福建省南平市人力資源和社會保障局與南平廣播電視臺共同推出的《閩北創(chuàng)業(yè)》欄目組，于2019年6月26日對武夷學(xué)院機電科技創(chuàng)新教育實踐及創(chuàng)新作品進行采訪報道，并在2019年7月11日《閩北創(chuàng)業(yè)》欄目2019(145)播出：武夷學(xué)院以機械創(chuàng)新大賽促“雙創(chuàng)”活力。

4 結(jié)語

在學(xué)院各級領(lǐng)導(dǎo)關(guān)心支持下，課題組提出并實踐了“一平三階”機械類創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，立項了一系列相關(guān)的教育教學(xué)研究項目，制定了機械類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力階段培養(yǎng)計劃，建設(shè)了“獨立、專用、開放”導(dǎo)師負責(zé)學(xué)生自我管理的機電科技創(chuàng)新實踐基地，開辦了機電科技創(chuàng)新講壇啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，構(gòu)建了創(chuàng)新人才培養(yǎng)專業(yè)教師教學(xué)團隊，執(zhí)行了“五定七步”的創(chuàng)新實踐活動規(guī)范，近年機電學(xué)子在創(chuàng)新基礎(chǔ)階段、創(chuàng)新訓(xùn)練階段、創(chuàng)新深化階段，分別以大學(xué)生學(xué)科創(chuàng)新競賽、大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項目、師生共建科研項目為載體，都獲得了豐富的科技創(chuàng)新成果。深度實踐證明，該模式將創(chuàng)新能力培養(yǎng)結(jié)合創(chuàng)新實踐，貫穿大學(xué)四年，顯著提升了學(xué)生工程實踐創(chuàng)新能力，全面落實了創(chuàng)新應(yīng)用型“科班生”的培養(yǎng)。