指導大學生課外科技創(chuàng)新活動的經(jīng)驗與思考

曾真　呂亞清　王為國　楊紅

摘 要 大學生課外科技活動以其獨特的優(yōu)勢在高校大學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中起到不可低估的作用。本文對作者近年來指導大學生參與各種創(chuàng)新設計大賽并獲獎作品的實施過程進行了分析和總結(jié)，得出一些經(jīng)驗和有效途徑：（1）它山之石，可以攻玉，合適地引導學生延伸創(chuàng)新外沿，以多樣化的手段和方法突破創(chuàng)新難度和高度。（2）指導教師落實全方位指導，包括決策、組織、技術(shù)及心理等，促進課外科技活動的有效開展。文章最后對新時代特征對大學生課外科技活動的要求進行了思考。

關(guān)鍵詞 大學生 課外科技活動 創(chuàng)新實踐

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.01.014

Abstract College students' extracurricular scientific and technological activities play an important role in the training of university students' scientific and technological innovation ability. This paper analyzes and summarizes the implementation process of the author's guiding college students to participate in various innovative design competitions and winning works in recent years， and obtains some experience and effective ways， we should guide students to extend the outer edge of innovation and break through the difficulty and height of innovation by various means and methods： stones from other mountains can be used to attack jade; The guidance teachers implement all-round guidance， including decision-making， organization， technology and psychology， to promote the effective development of extracurricular scientific and technological activities; finally， the paper reflects on the requirements of the new era for college students' extracurricular scientific and technological activities.

Keywords college students; extracurricular scientific and technological activities; innovative practice

0 前言

創(chuàng)新是一個民族的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力，作為承擔著培養(yǎng)大學生科技創(chuàng)新能力重任的高等院校，近年來在人才培養(yǎng)模式的改革道路上，進行了不斷的探索和嘗試。以大學生課外科技活動為代表的創(chuàng)新實踐活動，以其獨特的優(yōu)勢得到了蓬勃發(fā)展，并成為高校培養(yǎng)大學生科技創(chuàng)新能力的重要組成部分。

課外科技活動是高校大學生在學校的倡導支持下和指導老師的幫助下，利用課余時間，立足專業(yè)知識和技能，以拓寬知識、開發(fā)智力、培養(yǎng)能力、發(fā)揮特長為目的所開展的科技制作、科技發(fā)明、科技服務和學術(shù)交流等系列活動。自首屆課外科技活動（挑戰(zhàn)杯為代表）開展至今已有近三十年之久，在增強大學生的創(chuàng)新意識、提高大學生的實踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)、培養(yǎng)大學生創(chuàng)業(yè)精神和團隊合作精神等方面起到了不可低估的作用。隨著時代的變遷和課外科技活動的廣泛持續(xù)開展，也不斷出現(xiàn)著一些新問題，就目前而論，創(chuàng)新不足、創(chuàng)新思維出現(xiàn)瓶頸，實施過程中多種因素的干擾、重學生參與、輕教師參與等現(xiàn)狀仍是比較突出且需亟待解決完善的問題。參與各類創(chuàng)新設計大賽并獲獎是大學生課外科技活動成果的重要呈現(xiàn)形式，本文對作者近年來指導大學生參與各類創(chuàng)新設計大賽并獲獎作品的實施過程進行了分析和總結(jié)，并對新時代特點下大學生課外科技活動的要求進行了思考。

1 指導大學生課外科技創(chuàng)新活動的經(jīng)驗和總結(jié)

1.1 指導大學生參與各類創(chuàng)新設計大賽并獲獎的作品簡介

全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽自2004年首屆開展以來，已成為國內(nèi)最具影響力、培養(yǎng)學生工程實踐能力和綜合素質(zhì)效果顯著的大學生競賽項目之一，深受到各大高校師生的廣泛關(guān)注和積極響應。作者近年來指導大學生參與全國機械創(chuàng)新設計大賽并獲獎的作品如下：第五屆（2012年）大賽主題是“幸福生活——今天和明天”，以休閑娛樂機械和家庭用機械的設計和制作為內(nèi)容，本小組設計制作了一款適用于小居室，輕便靈活，實用價低的多功能家具，榮獲省三等獎，獲批一項實用新型專利。第六屆（2014年）的主題為“幻·夢課堂”;內(nèi)容為“教室用設備和教具的設計與制作”，本小組設計了一款教、學、研智慧實驗箱，快樂學習，動手實踐，高效課堂，榮獲省二等獎。第七屆（2016年）大賽主題為“服務社會—高效、便利、個性化”，內(nèi)容為“錢幣的分類、清點、整理機械裝置;不同材質(zhì)、形狀和尺寸商品的包裝機械裝置;商品載運及助力機械裝置”，本組作品為“自動連續(xù)式硬幣分理機”，題目一目了然，自動化高，但制作復雜，加工難度大，最終獲得省二等獎，該成果于2019年獲批國家發(fā)明專利一項?！岸喙δ茏詣涌刂茢嚢韪獙嶒炁_的開發(fā)與應用”是我院研究生參加的中國大學生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽“三聚福大杯”第九屆過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽的作品，該作品集教、學、研于一體，計算、測試、分析量大，制作難度大，最終獲得全國三等獎。

1.2 經(jīng)驗總結(jié)

1.2.1 創(chuàng)新是永恒的主題，合適引導學生延伸創(chuàng)新外沿

全國各類大學生創(chuàng)新實踐及設計大賽已舉辦多屆，涉及社會、生活的方方面面，每屆都是數(shù)千個作品參賽，要在大賽中脫穎而出，創(chuàng)新依然是根本，如何突破創(chuàng)新的難度是每位參賽隊員和指導老師首先要解決的問題。本文以2012-2016年三屆機械創(chuàng)新大賽及2018年第九屆過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽為例做如下總結(jié)：

它山之石，可以攻玉。作品“自動連續(xù)式硬幣分理機”的進口裝置的初步設計曾設計過三個方案;帶斜坡的階梯漏斗、垂直階梯漏斗、重力曲面漏斗，為避免硬幣進口卡頓，進行了數(shù)十次手工試驗，試驗一次，改進一次，不斷完善，最終確定為重力曲面;硬幣分類部分也設計了幾套方案;電池分類原理、凸輪分類機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)，鏈條傳輸機構(gòu)，經(jīng)過反復計算和仔細推敲，最終確定為鏈條傳輸機構(gòu)，重力曲面借鑒了重力驅(qū)動賽車的方式，無須額外動力驅(qū)動，而鏈條傳動方式的想法借鑒了自行車、藥品貼簽機中廣泛采用的傳動方式，最終保證了運行的連續(xù)穩(wěn)定性和分離效率。這兩項設計在硬幣分理裝置的文獻中都未曾報道，本項目均申請了相應專利，也成為比賽中得亮點，并獲得專家好評。

加工、制造方法創(chuàng)新?！岸喙δ芗揖摺笔且豢钅軐崿F(xiàn)沙發(fā)、單人床及爬梯于一體的適合小居室的多功能家具，一步折疊到位，一步伸縮功能到位，題意有新意，但如何實現(xiàn)是個難題，加工、安裝經(jīng)過廣泛查閱資料，反復推敲，終于想到了雙鉸鏈結(jié)構(gòu)，這個想法來自農(nóng)村的范同學突然想到家里一農(nóng)具有這個鏈接方式，后來發(fā)現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的腳手架中采用較多，把兩個垂直方向的轉(zhuǎn)動巧妙地連接在一個部位，最終實現(xiàn)了多功能家具的功能展示，同樣也成為比賽的亮點。

制造材料創(chuàng)新。自動連續(xù)式硬幣分理機的零件非常之多，大大小小有兩百多個零件，設計為保障強度、剛度、可靠性，大多考慮的金屬材件，但實際制造加工時發(fā)現(xiàn)問題不少，機械創(chuàng)新大賽鍛煉的是學生動手實踐能力，要求學生自己動手加工制作，為節(jié)省成本，所以作品一般選擇校內(nèi)工廠，少量外協(xié)，該作品加工時發(fā)現(xiàn)校內(nèi)加工能力和條件很難達到設計要求，尤其是材料采用金屬，非常細小的零件靠校內(nèi)設備進行切、鉆、銑等根本無法加工出來，經(jīng)過思考，決定采用塑料制品，3d打印出細小零件，取代原來的金屬制品，兩種不同材質(zhì)的連接變焊接為螺栓可拆連接結(jié)構(gòu)，既節(jié)省了時間，又減輕了設備重量，解決了焊接難題，滿足了功能需要。

計算方法或軟件應用創(chuàng)新。課外科技活動的作品設計中會出現(xiàn)各類復雜工程計算問題，挖掘出一些具有創(chuàng)新性和實際應用價值的計算方法應成為所有參賽者追求的目標，通過大量的理論分析及數(shù)值模擬的對比，可以取得好的成效。比如，“多功能自動控制攪拌釜實驗臺的開發(fā)與應用”是中國大學生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽“三聚福大杯”第九屆過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽的作品，在該作品的實施過程中，采用了基于MCGS計算組件開發(fā)了攪拌軸端撓度測量系統(tǒng)，計算方法先進適用，也成為比賽的亮點之一，作品最終榮獲國家三等獎。

1.2.2 全方位指導，應對科技創(chuàng)新活動過程中的多種因素的干擾

大學生課外科技活動，是一項系統(tǒng)工程，影響因素眾多而且周期較長，實施過程中會遇到很多意想不到的困難。以“自動連續(xù)式硬幣分理機”的參賽過程為例，大賽從當年3月啟動到次年5月正式比賽將近一年多的時間里，完成了立意篩選、方案設計、初步設計、施工設計、學校選拔、產(chǎn)品制作、正式比賽七大環(huán)節(jié)，期間發(fā)生過學校差額淘汰壓力、意味著辛苦了幾個月被校賽淘汰，無法出線參加省賽;三年級隊員考研壓力，人手不足;隊員個性差異導致不團結(jié)、甚至退賽的尷尬境界;制作加工條件限制、經(jīng)費壓力等等。作為指導老師，本屆大賽之前曾指導過多屆大賽，對大賽的整個過程比較了解，在碰到技術(shù)難題時，與隊員們仔細研究、分析原因，向書本、向有經(jīng)驗的其他老師請教，在遇到可能被淘汰產(chǎn)生退縮局面時，鼓勵大家迎難而上、勇敢面對，在大家因個性差異不團結(jié)影響進度時，及時與大家交心談心、解除心理負擔，在遇到經(jīng)費不足時，主動出資，解決困境。該項目經(jīng)過了放棄、撿起、又放棄、再撿起幾個輪回，好事多磨，作品最終于2016年5月獲得湖北省賽區(qū)二等獎的好成績，該成果于2019年獲得國家發(fā)明專利一項，[10]取得成績的那一刻，隊員們流下了眼淚。

在實際創(chuàng)新活動中，有很多教訓，很多好的想法因各種原因半途而廢，沒有走到最后，令人惋惜。因此，在比賽的整個過程中，指導老師要全方位指導，決策、組織、技術(shù)、心理多方面不能缺位，而且還要有極大的責任心、耐心和擔當精神，與大家共同應對科技創(chuàng)新活動的不利因素的干擾。

2 新時代背景下對大學生課外科技活動的要求和思考

2.1 知識爆炸的時代要求

首先，21世紀，人類進入了知識爆炸的時代，一個無所不知的時代。知識更新的速度越來越快，知識倍增的周期越來越短，經(jīng)濟全球化、現(xiàn)代化、世界市場化，迫切要求我們轉(zhuǎn)變思維方法和學習方法，做到與世界接軌，與信息同步，生活在這樣一個時代，任何人都必須不斷學習，更新知識，應對未來。因此，掌握知識的多少已經(jīng)不是最重要的，授之以魚不如授之以漁，讓學生掌握學習的方法、學會思考是高等教育的核心所在。其次，知識爆炸的年代，專業(yè)分支越來越細化，研究越來越深入，必定要求技術(shù)水平越來越精益求精，指導老師必須具備更高的專業(yè)素養(yǎng)、知識儲備和敏銳的分析判斷能力，而且，隨著專業(yè)的細化，為適應科技飛速發(fā)展的要求，必然導致學科交叉融合，只有分工協(xié)作，才能共同完成科技攻關(guān)。因此，知識爆炸時代的大學生課外科技活動不僅應體現(xiàn)勇于創(chuàng)新、追求卓越的斗志，而且要把終身學習、不斷探索、永無止境的精神融入其中，把個性化、自主性、合作性的學習方式有機統(tǒng)一起來。

2.2 工程教育改革的要求

工程改變世界、行動創(chuàng)造未來，中國工程教育經(jīng)歷了百余年歷程，培養(yǎng)了無數(shù)工程師、建設者。進入21世紀，我國開始實施“中國制造2025重大戰(zhàn)略，積極推進從制造大國向制造強國”的轉(zhuǎn)型升級，工程教育全球化備受教育界關(guān)注，新的目標已經(jīng)制定，到2020年，探索形成新工科建設模式，到2030年，形成中國特色、世界一流的工程教育體系，到2050年，形成領跑全球工程教育的中國模式，建成工程教育強國，世界工程創(chuàng)新中心和人才高地。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)的現(xiàn)代工程技術(shù)人才迫在眉睫。[8][9]

工程教育的最大特點是理論與實踐的緊密結(jié)合，而課外科技創(chuàng)新活動則更側(cè)重于實踐，更注重學生實踐能力的培養(yǎng)，在實現(xiàn)從科學知識型向科學知識實用技能型轉(zhuǎn)化的過程中兩者作用應是一致的。工程教育的最終目標是培養(yǎng)學生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，包括工程實施能力（設計和實施，分析與概括，實踐動手能力，創(chuàng)新能力等）和優(yōu)秀的個人素質(zhì)（責任心，自信心，領導組織能力，溝通能力，團隊合作精神，敬業(yè)精神，職業(yè)道德，靈活性，終身學習能力等），因此，大學生課外科技活動應與程教育理念環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，以優(yōu)秀工程人才培養(yǎng)為導向，用工程教育的理念和思想指導大學生課外科技活動的過程管理。

3 結(jié)語

科技型、實踐性和探索性是創(chuàng)新的主要特征，創(chuàng)新是永恒的主題，在大學生科技創(chuàng)新實踐征程中，只有以多種手段和方法探究創(chuàng)新途徑，合適引導學生延伸創(chuàng)新外沿，借它山之石、巧妙的加工、制造方法、創(chuàng)意的制造材料、先進計算方法及有效的應用軟件，落實指導教師在決策、組織、技術(shù)及心理等全方位指導，才能突破創(chuàng)新思維瓶頸，應對課外科技創(chuàng)新活動中的不利因素的影響，促進課外科技活動的有效開展。

本論文獲武漢工程大學教研項目資助“基于課外科技活動的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)”（項目號2016037）

參考文獻

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