培养工科学生创新能力的探索与实践

包 耳,王万雷,康 晶,胡红英

(大连民族学院机电信息工程学院,辽宁大连 116605)

培养工科学生创新能力的探索与实践

包 耳,王万雷,康 晶,胡红英

(大连民族学院机电信息工程学院,辽宁大连 116605)

通过课程内容和体系的改革,赋予课程新的生命力,再辅以教学方法和考核方法的改革,使教学更有利于学生创新能力的培养。在工程训练实践课程中,通过建立创新小组,使学生既有独立创新,又有合作研究;既有个人努力,也有团队协作;有效地培养了创新精神和创新能力,明显地提高了学生的综合素质。

教学改革;创新小组;创新能力

1999年,中国政府提出:“瞄准国家创新体系目标,培养造就一批高水平的具有创新能力的人才。21世纪,国家的综合国力和国际竞争能力将越来越取决于教育发展、科学技术和知识创新水平,教育将始终处于优先发展的战略地位”[1]。这明确指出了 21世纪中国教育发展的方向是实施素质教育,其灵魂与核心是创新。创新教育的实施依赖于教育理念的创新,要彻底摈弃重知识学习,轻能力培养;重求同再现,轻求异创新;重统一要求,轻个性发展的传统做法。近些年来,世界各国也纷纷把创新教育作为教育的基本目标和根本目的,创新已成为世界范围内教育改革的焦点和核心。

1 创新是提高综合国力的关键

几千年的人类文明史表明,人类社会的发展和进步就是在创新和变革的历程中实现的。

中华民族在人类历史上曾创造过辉煌的文化和科学技术,以造纸、印刷术、火药、指南针四大发明为代表的伟大创新是有力的历史见证。明朝中期以后,闭关自守政策的实施使得中国与世隔绝,从此走下坡路。而西方社会却依靠文艺复兴后勃发的创新精神,迅速跨入了世界文明的先进行列。

以蒸汽机的使用为代表的第一次工业革命,使英国脱颖而出成为世界第一强国。以电力使用为代表的第二次工业革命,使德国跻身于世界强国之列。明治维新使日本迅速摆脱封建统治而后来居上。年轻的美国倡导技术创新和技术发明,使其跃居世界头号强国。

2008年发生的全球金融危机虽然还没有过去,但从危机中人们又一次看到了创新的重要。温家宝总理 2009年 4月在广东考察时指出:“面对国际金融危机的冲击,企业的自主创新能力显得尤为重要。只有创新才能抓住机遇,占领国际市场,企业才能更加兴旺发达。中国人应该在创新方面走在世界前列”[2]。

综上所述,创新是提高一个国家综合国力的关键。高等学校肩负着人才培养的神圣使命,随着科学技术的突飞猛进和创新型国家对于创新型人才的呼唤,时代赋予人才培养以新的内涵。如何培养出高素质的创新型人才成为高等教育的首要任务。也是高等教育工作者十分关注的问题[3-7]。

2 高等教育在创新教育方面存在的问题

(1)教育理念。长期以来,大学在教育理念方面仍未达到以人为本,而是以知识为本,比较习惯于传递现成的知识,采用传习性、因袭式的教育方法,较少鼓励学生探究问题。这种教育指导思想明显地制约了学生智力的培养和创造力的发挥。随着知识经济的到来,人类社会的发展越来越依赖于知识的不断创新而不是知识本身。知识本身越来越多的成分因其迅速更替而难以与人相伴久远,唯有知识的不断学习和创新才能使人学会生存和求得发展。因此,教育的核心不再是知识本身而是获取知识的方法和能力。

(2)培养目标。在培养目标方面过多注重共性教育,较少注重个性教育。学校在制定教学计划时,基本上还是实行统一版本。同一专业的学生,同一教材、同一课堂、同一进度、同一作业、同一考卷。较少鼓励与引导学生探究问题,探求新的知识,对学生进行创新教育方面重视不够。学生在学习上没有较多的选择性和自主性,相同专业培养出来的学生基本上是千人一面。

(3)教学方法。在整个教学过程中基本上仍然以教师为中心,教师讲、学生听;注入式教学统治课堂,教师当演员,学生当观众。尚未充分注意调动学生的学习主动性和积极性,制约了学生的个性发展和创新能力的发挥。

(4)考试方法。主要是考学生知道了多少知识,记住了多少知识,而这些知识又仅仅限于课堂知识和书本知识。而不是注重于考察学生的分析能力、综合能力和创新能力。导致学生只追求所学知识,而对能力、创新漠然置之。

大学教育不应在育分上下功夫,而应在育能上下功夫,要着力培养学生的学习能力、思维能力和创新能力。创新能力是创造主体在创造过程中表现出来并发展起来的各种能力总和。创新不可能空穴来风,它需要一定的知识,一定的实践经验,一定的基础训练,一定的创造激情。要在实践中培养创新能力。对于本科生,进行创新教育的根本目的并不是立竿见影的创造发明,而是培养他们不断进取的创新精神,挖掘他们的创新潜力,消除他们对创新的神秘感,帮助他们养成创新的习惯,以便日后有能力进行真正意义上的创新。

3 以金属工艺学为载体培养学生的创新能力

金属工艺学 (以下简称金工)是高等工科院校中一门重要的技术基础课,它历史悠久,领域宽阔,工业实践性强,与现代科学和技术结合紧密,又是大学生在校学习期间最早接触的工程教育课。如果能够通过金工教学 (课堂教学和实践教学)在培养学生创新能力方面取得成绩,则会在学生后续学习过程中,为继续进行创新能力的培养奠定良好的基础。

3.1 课堂教学

(1)深化课程内容和体系改革,赋予课程新的生命力。历史在发展,时代在进步,科技现代化、经济全球化使得科学和技术日新月异,金工课程由于其覆盖面广且与工程实际结合紧密,因而传统的教学内容面临严峻挑战。同时,新的历史条件下对人才培养也提出了更高的要求。作者反复深入地进行了课程改革的实践与探索,注重知识的更新和创新能力的培养,建立了“学习工艺知识,提高综合素质,培养创新精神,提高创新能力”的教学目标。

在课程内容和体系方面,根据科技发展和社会生产现状,对传统内容确立了“保留基础,精选内容,扩充三新,利于发展”的原则。加大了数控技术、网络技术、电加工、激光加工、超声加工等特种加工技术方面的内容,使“三新”内容占整个教学内容的 20%左右。除文字教材外,积极利用现代化教育技术,形成立体化配套教材,改变了以前教师和学生对课程的教与学积极性不高的局面,有效地提高了课堂教学的效率和效益。

教学内容根据社会和科学技术发展及时调整,更好地实现个性化。把最新的科学技术内容引入课堂,不仅能使学生开阔视野,了解到最前沿的科学和技术,更重要的是最新的科学和技术都是创新的典范,可以使学生处于创新氛围下的教学环境中,受到创新教育的启迪与熏陶。例如,2008年 1月,美国科学家成功实现用猴脑信息遥控机器人。具体做法是让恒河猴在跑步机上行走,用电极读取猴脑中所产生的信号,并分析出这些信号与猴子腿部之间的运动关系,再把分析数据通过互联网传输给日本的一个类人型机器人,在信号的引导下,机器人开始行走,步调与远在美国的猴子基本一致。这一实例表现了生物技术,数控技术和网络技术的完美结合,是创新精神的一次成功展现。

(2)注重教学方法和考核方法的改革。以前,金工课堂教学与其他课程类同,教师是“演员”学生是“观众”,教师讲,学生听,教学效果不理想。更谈不上对学生创新精神和创新能力的培养。另外,金工课的内容越来越多,既涉及传统知识,也涉及最新成就,而教学计划的授课学时是有减无增。这就要求任课教师在教学方法和考试方法上也要顺应新的形势。必须将创新教育的理念转化为可以操作的教学方案,并积极付诸实践,才能收到实际成效。

教学方法上立足于培养学生的学习能力和研究能力,指导学生独立地获取知识。改变一言堂、满堂灌,采取讨论式、问题式、参与式的教学方法,激发学生主动地探索知识,以增强创新精神,提高创新能力。为此,作者实施了“讲思路、讲方法、讲要点”的较为简洁的教学方法,重视启发式和讨论式,改变学生被动地听、被动地记的学习方式。课程中的“要点”,或是教学内容中的重要之点,或是教学内容中的难点。对大多数学生认为的难点,教师要重点讲,对少数学生感觉的难点,教师可个别指导或让同学之间互帮互学,这样教者会感到骄傲,被教者会感到亲切,效果很好。同时增加课内学生的参与机会与参与时间,让学生有机会思考问题,提出问题,甚至提出自己对问题的见解。学生们的大脑充分开动起来,积极性充分调动起来,创新精神和创新能力得到有效的培养和提高。

改革对学生的评价标准和方法。把学生平时学习的情况按权重列入学习成绩中,把学生通过自学获取的知识、有个人创造的知识列入成绩中。闭卷考试是长期以来天经地义的方法。这种方法对检查学生对书本知识的掌握起到一定作用。但创新精神和创新能力的培养必须在学生提出问题、分析问题、解决问题的过程中得到培养。因此考试方法的改革必须与教学方法的改革同步进行。经过几年的探索,确定了闭卷考试与开卷考试相结合的考试方法。不仅考记忆性、认知性的知识,还要考综合性、分析性、理解性、创造性的知识。提高学生灵活掌握和运用知识的能力。考试题目也将全部必答题改为必答题与选答题相结合;单一的回答问题型题目,与提出问题并给出解决问题的方案、方法的题目相结合。实践证明,这种考试方法对培养学生的创新精神和创新能力起到积极地推动作用。

3.2 实践教学

如今,工程的概念已经泛化,被扩展到许多领域,但其特有的应用性、实践性、综合性和创新性仍是它的本质所在。正是由于工程的本质特征,使得工程训练在人才培养中起着举足轻重的作用:①有利于动手能力和从事实际工作能力的培养;②有利于创新意识和创新能力的培养。

在金工实践中开展创新教育的目标是:努力营造良好的环境和条件,培养学生的创新精神和创新能力,引导学生亲历创新过程,获得创新体验,增强创新热情,养成创新习惯。

作者在金工实践中开展创新教育的方式是成立创新小组,以小组为单位进行合作研究,共同创新。学生自由组合,组内没有主角、配角之分,每个学生都是小组的主人,小组内互相交流,集思广益,合作研究,共同创新。评价方式以小组为单位,重团队轻个人,重过程轻结果。

(1)在常规工艺项目中进行较简单的创新实践。车削、铣削、铸造、焊接、钳工加工等属于常规工艺项目。以前的金工实践教学都是给学生规定统一的加工样件,学生们按部就班,按图加工,千篇一律,缺乏新意。

以钳工加工中的小锤和瓶盖起子为例,通过改变教学方式,除了小锤和起子的功能部分按要求加工外,学生可独立设计自己所爱好的外形,学生们兴趣大增,完成的作品琳琅满目,有些甚至达到了很高的创意水平。有些学生还结合钳工和焊接的工艺实践,用粗铁丝为材料,设计并制造了笔筒,摇椅等工艺作品。

学生们结合车床、数控铣床和钳工加工的工艺实践,设计产品,确定加工方案,安排工艺流程,加工出了国际象棋棋子这样造型复杂的作品。

(2)在先进工艺项目中进行相对复杂的创新实践。消失模铸造是目前较为先进的铸造方式。在创新小组中,学生们设计出动物,茶具等多种造型的产品,并安排工艺过程,动手制作消失模,然后铸造出实物。

数控电火花线切割是较为先进的加工方式,工艺步骤较多。学生们首先设计二维图形,再将图形输入计算机,然后在终端上修改图形,经自动编程软件编程,调整加工参数,再操纵机床加工出自己所设计的产品。通过实践与创新,学生们设计并制造出老鹰、恐龙、熊猫等造型复杂、栩栩如生的各种动物模型。这一创新实践,对学生来说,既是学习的过程,也是独立思考和挖掘创新潜能的过程,同时也是互教互学、友好竞争的过程。

4 结 论

(1)创新是人人皆有的一种潜在的心理能力,创新能力要靠教育培养和实践来挖掘。学生们确实具有巨大的参与创新活动的潜力和积极性。

(2)教学内容、教学方法、考试方法的改革对激发学生的学习兴趣和主动性,对培养学生的创新精神和创新能力起到积极的作用。

(3)在工程实践教学中培养学生的创新能力,可以克服传统教育“理论脱离实际”的弊端,利于培养出与时代发展要求相适应的创新人才。

[1]国务院.面向二十一世纪教育振兴行动计划 [N].光明日报,1999-12-25(1).

[2]赵承.希望在于创新[N].光明日报,2009-04-22(1).

[3]俞锋.寻求有生命力的大学教育理念[J].现代大学教育,2005(2):43-46.

[4]傅水根,严绍华,张学政,等.金工系列课程对培养学生创新思维和创新能力的探讨[J].金工研究,1999(4):9-12.

[5]陈春萍.影响我国创新人才培养的教育因素分析[J].黑龙江高教研究,2008(9):155-157.

[6]陈蓝,朱可峰.基于立体教育下的高校创新教育实效性研究[J].黑龙江高教研究,2009(2):162-164.

[7]刘延川,刘德全,董玉华.开放式实验教学模式的研究与实践[J].大连民族学院学报,2009(5):463-465.

Exploration and Practices of Cultivating Engineering Students'

Capacity of Innovation BAO Er,WANG Wan-lei,KANG Jing,HU Hong-ying
(College of Electromechanical&Information Engineering,Dalian NationalitiesUniversity,Dalian Liaoning 116605,China)

We have breathed new life into courses by reforming our course content and system.We have also made teachingmore conducive to cultivating students’capacity of innovation by reforming our teaching and assessment methods.For hands-on engineering courses,we have formed innovation teams that help students become capable of both independent innovation and joint research through individual efforts and/or teamwork.By so doing,we have effectively cultivated their spirit and capacity of innovation,thereby significantly improving their comprehensive qualities.

teaching refor m;innovation team;capacity of innovation

G642.0

A

1009-315X(2010)03-0261-04

2009-09-19

大连民族学院教改基金项目 (2009-02)。

包耳 (1956-),女,上海人,副教授,主要从事机械设计及工程材料研究。

(责任编辑 刘敏)