基于工程训练提升大学生科技创新能力的研究与实践

李海越,李文双,邳志刚

(黑龙江科技学院工程训练与基础实验中心,哈尔滨 150027)

基于工程训练提升大学生科技创新能力的研究与实践

李海越,李文双,邳志刚

(黑龙江科技学院工程训练与基础实验中心,哈尔滨 150027)

在明确高等工科学校加强大学生科技创新培养的重要性的基础上,结合工程训练教学和科技创新活动的开展阐述提高大学生科技创新能力的研究与实践,并对进一步培养大学生科技创新精神和提升创新能力提出一些思路。

工程训练;大学生;科技创新

2.世纪的经济主要体现为知识经济的竞争,其竞争形式主要表现为高水平人才的竞争,尤其是创新型高科技人才的竞争。这些人才的典型特征是:具有强烈的创新意识、顽强的创新精神和综合的创新能力。高等学校在国家创新体系中占有重要地位,对建设创新型国家负有义不容辞的神圣使命。大学教育,育人为本,加快培养具有创新精神的高素质人才,是建设创新型国家的重要方式[1]。

自 1997年教育部启动高等教育发展项目——世界银行贷款“工程训练中心建设”项目以来,在首批 11所试点高校的带领下,全国各高校工程训练中心建设快速发展,在工程实践教学理念、课程建设、教材改革与建设、教学成果奖、实验教学示范中心、教学名师奖、工程实践教学改革等七方面获得了重要进展[2]。目前,已有 33所高校的工程训练中心被评为国家级实验教学示范中心。因此,在新时期如何充分发挥工程训练中心的作用,如何在提高大学生的工程素质和工程实践能力的基础上进一步提升大学生科技创新能力显得颇为重要。

许多高等工科院校培养的人才主要以应用型高级专门人才为主,这种类型人才的显著特点是:在掌握较扎实的基本理论基础上,应具有较高的实践动手能力和较强的科技创新能力。加强大学生科技创新能力的培养工作是科技发展和人才培养的必然要求,也是高等教育教学质量的本质需要与内在要求。目前,高校普遍存在工程教育与工业界脱节,工程设计和实践教育严重不足[3]。那么在大众化教育背景下高等工科院校如何更好地提高大学生的科技创新能力,结合我们学校工程实践教学改革及工程训练教学体系实施的实际状况,介绍我们的一些做法。

一、创新工程实践教学理念,为创新教育奠定基础

所谓“工程”,是指“有判断地运用从研究、经验和实践中所获得的数学与自然科学知识,创造经济地利用自然物质和力量的方法,去为人类谋福利的专门技术”。据美国工程教育协会 (ASEE)报告,工程中的十大学科前两位分别是机械工程和电机工程[4]。工程训练是提高大学生工程实践与创新能力的有效途径。

教育实践中,我们逐步确立了“大德育、大工程、大实践”教育理念,“大德育”是先导,“大工程”是背景,“大实践”是途径”[5]。始终坚持以国家和社会需求为导向,以建设教学服务型科技大学为目标,走学科交叉、文理交融、综合创新之路,推动着人才培养方案的不断创新。其核心思想是学工的人要精通工,学工的人要懂得文,懂文才会致工精通。非工的人要懂得工,非工的人要围绕工而学,方可致文为利器。通过我们多年的工程实践,构建了融入学校人才培养体系之内的应用型人才融意识、素质与能力的工程训练教学新体系,专业覆盖面为 100%。该体系不仅在于提高大学生工程意识和工程实践能力,同时也为培养其科技创新能力奠定良好基础。

二、构建大学生工程实践与创新能力培养平台

2006年初,为贯彻实施“三大”教育理念,围绕“应用型”人才培养目标,提升学生的工程实践能力和创新素质,我们整合了学校的相关资源,并加大资金投入组建了工程训练与基础实验中心 (以下简称为工程训练中心)。它的主要功能之一就是:提高学生的工程实践能力和科技创新素质。在工程训练部分,我们在吸收国内工程训练开展较早较好的高校的宝贵经验基础上,重新构建了工程训练与创新能力培养体系,即工程文化教育→工程训练→专业技能训练→创新技能训练,如上图所示。该体系体现了由简单到复杂、从单一到综合、从低级到高级的循序渐进的工程训练与创新过程。工程文化教育是指面向全校大学一年级学生开设 32学时的“工程文化教育”课程,其主要目的是帮助学生树立大工程意识、创新意识和科学人文思想;工程训练是指主要面向全校大二 /三年级学生开设不同周数和工程训练单元的实践课程,其目的是培养学生的工程实践能力和创新能力;专业技能训练是指面向机械类专业开设提高相关专业技能的实践课程;创新技能训练是指面向全校各专业具有较高创新意识和能力的学生开设综合创新课程,并开展大学生课外科技活动等。

为贯彻落实工程训练与创新能力培养体系,我们搭建了多层次、模块化的大学生工程实践与创新能力培养平台,该平台主要包括科学与人文教育基地、机械工程训练基地、电气工程训练基地和综合创新实践基地。

三、加强大学生科技创新活动的研究与实践

1.积极营造科技创新氛围

(1)在工程文化教育课程各环节培养创新精神

工程文化教育课程主要包括下列教学环节:科技讲座、参观科学与人文教育基地、播放典型教学录像片等。科学与人文教育基地主要包括:参观以介绍典型工程学科发展史为切入点的科技展板,各学科专业的相关实物、模型展室,以及大学生创新作品展室。

在科技讲座教学环节中,在传授大工程知识的同时,重在通过典型重大科技创新或发明案例帮助学生树立大工程意识、创新意识和科学人文思想,使之受到科学与人文精神的熏陶,逐步建立创新思维。

在参观科学与人文教育基地过程中,让学生了解科技在人类与社会进步中的双重作用,尤其是科技创新给世界带来的日新月异的巨大变化。

通过播放典型教学录像片,让学生了解平时无法看到或不易理解的自然规律、科技进步或发明创造,以拓展学生的视野,树立大胆实践与不断创新的自信心。

(2)制定有效的成果宣传和展示措施

为鼓励大学生的创新热情,构建长期的创新环境和氛围,学校在工程训练中心建成了大学生创新作品展室,用来展示大学生在各种科技创新活动中研制或创作的各种优秀作品,包括:全国大学生“机器人”大赛、“电子设计”大赛、“航模”大赛等作品,黑龙江省和学校组织的各种创新科技活动作品,以及工程训练中的部分优秀作品。作为面向全校开设的“工程文化教育”课程的重要组成部分,各专业大学一年级学生必须到大学生创新作品展室进行参观学习,并由专人负责讲解创新知识、原理和创新作品,这种方式有效提高了大学生主动了解、学习各种专业知识和创新技巧的积极性,达到了培养和增强学生创新意识的目的,收到了很好的效果,并在 2007年 9月份受到了教育部高等学校本科教学水平评估专家组的一致好评。

2.精心设计基础训练单元创新内容,建立竞争机制

我校的工程训练条件与基础较好,主要仪器设备 500余台套、总值3 500余万元,使用面积8 000余平方米,现已拥有17个基础训练单元,既有机械方面的,也有电气方面的;既有传统加工方面的,也有现代先进制造方面的;既有冷加工方面的,也有热加工方面的训练内容。体现了基础训练与工业实际并举、传统工艺与现代技术交融、软件与硬件紧密结合的建设理念,主要开设有机械工程训练课程和电气工程训练课程。

为有效提高学生的创新意识和增强创新能力,我们精心设计了基础训练单元的训练与创新内容,引导和鼓励学生勇于创新,并建立了相应的竞争机制,为下一步的综合创新训练奠定基础。如在机械工程训练课程中的数控线切割训练环节,要求学生可以利用计算机辅助手段设计自己的创新作品,并在线切割机床上加工完成,经评定设计新颖、加工制作优美的作品不仅训练单元成绩优秀,而且可以展示于展板上,并建立竞争机制,以后来此室训练的同学的创新作品经评比优于展板上的,就替换下原展板上的作品。这种引入竞争机制的做法,激发了广大学生的比学赶帮超的创新热情和实践动手能力,也为同学们将来融入社会增强竞争意识、不断提高创新能力上了生动的一课。

3.在基础工程训练中设置综合创新项目

在基础工程训练中,除在单项工程训练单元中设置创新内容外,还设立了综合创新训练环节。该环节要求学生成立创新小组,按教师指定项目或经教师评审通过的自拟项目,进行小型机电产品的创新设计及制作,利用课内和课外时间完成。设置该环节的目的有两个,一是进一步巩固和提高学生先期了解和掌握的各训练单元工程知识和技能;二是强化学生为解决某一工程问题综合运用各训练单元工程知识和技能的能力,进而提高学生的综合创新素质。在综合创新训练环节中涌现的优秀作品经评定,最优秀者可以送入大学生综合创新作品展室展出,以资鼓励。

4.设立全天开放的创新作品设计制作室

过去我校的科技创新活动,往往表现为比较分散的局部行为,学校虽投入了一定的财力物力支持,但效果并不明显。随着我校“三大”教育理念的深入贯彻和工程训练中心的成立,局面发生了深刻的变化。一是组织形式方面,工程训练中心与校团委、科技处、大学生科协、各二级院系紧密加强联系与沟通,在大学生科技创新基金的支持下,为学生的科技创新项目 (分为立项有经费的和自筹经费的)提供理论指导和制作支持。为达此目的,在工程训练中心专门成立大学生综合创新实践基地,主要包括三个创新作品设计制作室,配备相应的软硬件资源,向学生全天候开放,此举深受学生欢迎。同时,经工程训练中心批准,学生还可以无偿使用工程训练中心拥有的工程训练和实验仪器装备。

四、大学生科技创新活动所取得的效果

多年的实践表明,系统地开设工程训练系列课程在贯彻素质教育中的重要作用主要表现为两个方面:一方面,可以明显地提高大学生的工程素质、工程实践能力、创新意识与创新能力;另一方面,有利于形成理工与人文、社会科学等学科的有机交融,更有利于学生综合掌握基础理论、技术、经济、管理和市场等方面的知识,不断增强竞争与合作意识。学校每年主动参与科技创新项目的学生越来越多,水平也越来越高,而且在项目团队中有各年级不同学科专业的学生能够互帮互助、互通有无、共同进步。另外,开设工程训练课程为大学生将来就业和继续深造打下良好基础。我校毕业生由于“工程实践能力强、基础扎实”而广受用人单位欢迎,连续五年本科毕业生一次就业均在 92%以上,位于黑龙江省前列。

三年来,学校共投入经费近 60万元,资助了 500余个项目,有近千名学生参与其中。在全国、省市大学生标志性竞赛中,学生获奖数量和层次均为省内高校先进水平。特别是在大学生自主设计制造无人驾驶飞行器竞赛、全国大学生机器人竞赛、工程训练综合能力竞赛、电子设计大赛中屡创佳绩,充分体现了我校素质教育的成果和大学生的科技创新水平,展示了实施大工程背景下应用型人才培养体系的成效。

五、进一步培养大学生科技创新精神和提升创新能力的一些思考

1.建设一支具有创新意识和创新能力的高素质教师队伍

要培养具有创新意识和创新能力的大学生,显然需要建立一支具有创新意识和创新能力的高素质教师队伍,这是培养学生创新能力的重要保证。如果没有强烈创新理念的师资队伍,那么就很难培养出具有创新能力的学生。我们建议学校成立跨学科专业组建为大学生科技创新活动服务的师资团队,成员首先具有较强的创新理念、基础理论扎实、学识渊博,并具有较强的综合实践能力。这样既有利于培养学生的创新素质,又有利于快出科技成果。

2.加大大学生科技创新基金投入与加强管理

如果没有较充足的资金投入,就不可能设立更多的科技创新项目,也就没有更宽广的学生受益面。所以,培养大学生的科技创新素质,就要不断加大科技创新基金的投入。同时为提高该项创新基金的使用效能,还必须对立项的科技创新项目加强管理。学生科技创新基金的资助范围应该是:凡在校的本专科生、研究生均可申请。该基金专门用来资助学生从事学术研究和创新创造,奖励在科技创新方面取得突出成绩的优秀学生或团队,并建立监督机制。

3.为科技创新成果转化提供必要条件

建议学校进一步注意调动广大学生参与科技创新的积极性和创造性,鼓励学生结合专业学习,广泛开展各种类型的课外学术科技活动。把各级各类的竞赛优胜作品推荐参加全国和省市级各级各类比赛,对获奖的项目通过自主申报的方式,经学校进行论证后,选拔具有创业价值的项目进行科技孵化,重点扶持有潜力的创新团队,提供创业的场地和经费等鼓励措施。

[1]罗承选.秉承“学而优则创”理念着力培养创新型人才[J].中国高等教育,2006,(3/4):33-34.

[2]傅水根,武静.深化工程实践教学改革,全面促进可持续发展[J].实验技术与管理,2008,25(1):7-10,43.

[3]吴启迪.我国工程教育的改革与发展[J].中国高等教育评估,2007,(4):3-7.

[4]易树平,郭伏.基础工业工程 [M].北京:机械工业出版社,2006:1.

[5]赵国刚.从三点突破带动教学质量提升[J].中国高等教育,2007,(17):53-54.

Research and Practice of I mproving Undergraduate Innovational Ability of Science and Technology Based on Engineering Tra in ing

L IHai2yue,L IWen2shuang,PI Zhi2gang
(Center for Engineering Training and Basic Experimentation,Heilongjiang Institute of Science and Technology,Harbin 150027,China)

The importance of strengthening undergraduatesπinnovational trainingof science and technology at higher engineering in2 stitutes is showed,research and practice of improving their innovational ability of science and technology are illustrated based in engi2 neering training and innovationalmovements of science and technology,and some thoughts of improving their innovational spirit and a2 bility are suggested.

engineering training;undergraduate;innovation of science and technology

G642

A

1001-7836(2011)02-0032-03

10.3969/j.issn.1001-7836.2011.02.014

2010-08-31

黑龙江省新世纪高等教育教学改革工程项目“加强工程训练内涵建设,提升人才培养质量”(2009.01—2010.12)

李海越 (1966-),男,黑龙江宾县人,中心副主任,教授,工学博士,从事现代集成制造、产品全生命周期管理和工程实践教育研究。

(责任编辑:侯秀梅)