学生创新设计能力培养模式研究

孙传祝　赵国勇　高军

摘要：针对本科生教学计划中实验实习课时相对较少，不利于学生创新设计能力的培养这一问题，结合山东理工大学卓越工程师计划的实施，以培养学生科技创新意识、锻炼创新能力、提高综合素质为目标，引导学生参与一些机电产品的设计、试验或建模仿真等科研活动，在学生创新设计能力培养模式方面做了一些有益的探索。结果表明，参与科技创新活动有效培养了学生的创新意识和创新设计能力。

关键词：科技创新活动；卓越工程师计划；创新设计能力；培养模式；参与课题

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）06-0082-03

当今世界范围内的竞争，实质上是科学技术的竞争，而科技竞争又可归结为人的素质的竞争。在人的素质中，创新能力是最根本的因素，因此创新人才就成了竞争取胜的关键。这是因为创新是知识经济发展的强劲动力，创新战略的实施和创新人才的培养，也因此成了各国关注和花大力气解决的问题[1]。进入21世纪，人类迈入了一个知识经济时代，知识在经济发展诸要素中的地位也变得越来越重要。人类的创新能力和创新活动水平得到进一步的提高，创新成果已成为经济持续发展的源动力，一个国家的生存和发展越来越取决于国民创新素质的高低。创新人才的培养靠教育，如何提高学生的创新能力，是广大教育工作者面临的一个重要课题[2]。但是，学生培养计划中，实验实习课时相对较少，十几个周的毕业设计也显得时间太短。在十几周的时间内，要完成一项像样的设计是很难的。特别是要让学生参加像“大学生机电产品创新设计大赛”、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等这样的活动，仅靠毕业设计是不够的。因此，该课题以培养学生科技创新意识，锻炼创新能力，提高综合素质，引导和激励学生实事求是、刻苦钻研、勇于创新，养成一种崇尚科学、追求真知、勤奋学习、锐意进取的优秀品质为目标，利用课外时间，引导他们参与一些小产品的设计、制作及试验或建模、仿真研究等科研活动。在学生创新设计能力培养模式方面做了一些有益的探索，并已取得了初步成效。

一、思路与措施

1.吸收本科生参与科研项目，培养学生的科研素养。高校大三、大四的学生，经过一段时间的理论学习和积累，在理论基础、知识结构和人文修养方面已经具备了参与科研实践的基本素质，吸收这部分学生参与到科研项目研究和开发工作中来，通过参与一些具体的科研工作，激发学生对科研工作的兴趣。同时，在参与科研工作过程中，学生可以感受到老师对待科研工作的严谨态度、一丝不苟的工作作风、分析问题的思维方式以及勤勤恳恳、任劳任怨的敬业精神，这有助于学生增长见识，养成一种严谨务实、积极进取的学习和工作作风[3]。参与科技创新活动的同学都能体会到，科技创新是一项非常艰苦的工作，任何科技成果都来之不易。要做好这项工作，需要具备坚韧不拨的意志品质、百折不挠的探索精神以及强烈的事业心和敬业精神。因此，要参与科技创新活动，首先从时间上比其他同学就要付出很多。但是，为了锻炼自己的科技创新意识和能力，及早地了解行业和社会，迎接市场经济条件下的竞争与挑战，只能现在付出更多的艰辛与努力。参与科技创新活动，可以让学生明白这样一个道理：要想工作之后舒服一点，就需要现在多付出一点；如果现在舒服一点，工作之后肯定会难受一点。有付出，就会有收获。

2.建立平等和谐的师生关系，营造一种创新思维环境。传统的师生关系是一种不平等的人格关系，教师是主动者、支配者，学生是被动者、服从者，师生之间不能平等地交流意见，甚至不能平等地探讨科学问题。反之，学生参与到科技创新活动中来，与老师一起制订方案，共同探讨解决问题的方法和措施，一起进行试验验证和分析研究，直到问题的解决，这种平等和谐的师生关系必然会活跃气氛。在创新活动中，倡导教师以培养学生的创新思维为目的来改善师生关系，尊重学生的爱好、思维和行为方式，以平等、宽容、友善的态度营造一个民主、和谐、生动、活泼的学习氛围，使学生能在轻松愉快的气氛下表现自己，表达自己的思想和情感，激发他们的创新欲望。

3.尊重学生的个性差异，实施有针对性的培养模式。现代大学生总是能表现出极其鲜明的个性特征，不否认他们的创新性思维存在共性，但更要看到他们思维的千差万别。因此，教师必须要有鼓励大学生个性发展的全局观，善于发现和掌握每个学生已有的思维发展水平，尊重他们的不同兴趣和爱好，帮助和鼓励他们的个性发展[2]。在学生参与创新活动过程中，教师可以根据学生特点，选择适合学生参与的项目类别，如设计制作类、研究分析类等等。然后，针对学生的个性做相应的指导，引导、鼓励学生充分发挥自己的聪明才智，发挥自己的想象力，从多个角度、多种思路，探讨解决问题的方法和措施。

4.培养学生独立研究的能力。培养创新性一个很重要的方面，就是要让学生从头到尾独立完成整个项目，即确定研究题目→拟定设计方案→设计计算与校核→绘制图样→样机制作→撰写论文[4]。整个过程教师主要起引导作用，以启发为主。在这个过程中，最难的部分就是引导学生拟定总体设计方案。这时，教师除提出设计思路外，还要反复、细致地引导和启发。在此基础上，要求学生必须以主人翁的态度，充分发挥创造力。教师提出问题或布置任务，师生共同进行讨论与探索，这样做既不影响学生的独立思考，又能打开学生的思维，对学生的创新设计有极大的促进作用[5]。这是培养学生创新性最重要的环节，要尽可能帮助、引导学生独立完成。实践证明，在老师的耐心引导下，学生们完全能够独立拟定出比较合理的总体设计方案。

二、创新能力的培养

1.创新活动教会了学生创造性、探索性地学习。学生在学习过程中，只有具备了较高的积极性和自觉性，才能进行主动学习。而要做到这一点，就必须有吸引学生的学习内容。因此，要给学生提供一些“新”的题目，所谓“新”就是该题目的答案是未知的。本课题组所提供给学生参与的课题有：“鞋底敷层切纸机的研制”、“锤式大块状物料破碎机的设计”等等，在这里学生可以尽情地发挥自己的创造性和想象力，在探索中学习，在学习中创造。正是因为突出了这个“新”字，本课题组指导的学生以“轴向滑块凸轮式差速器的设计、分析与制作”这一课题，参加首届山东省大学生机电产品创新大赛获得一等奖；指导的学生以“5HY型远红外蔬菜脱水机的改进设计与试验”这一课题，获得第十届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖；另外，近几年指导的学生完成了“鞋底敷层切纸机三维设计”、“ATV沙滩摩托车传动系的建模及仿真”、“蔬菜脱水机落料装置的改进设计与试验”等9项校级大学生科技创新活动科研课题。

2.参与科技创新活动，能激发学生的创新意识。培养创新素质至关重要的是培养学生的创新意识，没有强烈的创新意识，便不能运用发散性思维获得“猜想”，创新活动便无从谈起。因此，应更多地教给学生“为什么”和“怎么办”。每逢遇到问题时，要鼓励学生多方位、多角度地去思考，要活跃大家的思维方法，从多个侧面、各种角度审视问题，发挥联想，训练学生把不同对象放在一起进行比较的能力。教会大家解决问题时，重视的不是“唯一”，而是乐意把握“所有”[6]。一谈到发明、创造，对于刚参与课题的学生来说会感到高不可攀、深奥莫测。但参与一段时间就会发现，发明创造就在自己身边，就在所参与的课题中。开展科技创新活动，实际上是为学生创造了一个提前尝试发明创造的机会，更是搭建了一个展现自我、充分发挥自己的聪明才智、发掘自身发明创造潜质的舞台。只要勤于思考、注重实践、刻苦钻研、持之以恒，在所参与的课题中，就会创造出许多新技术、新产品、新工艺来。到目前为止，课题组在科技创新活动中，所指导的本科生共有37人次获得国家专利。

3.科技创新活动为科技写作提供了第一手素材。通过参与科技创新活动，对一项新技术或新产品，从该领域国内外研究动态及其现状，本技术的结构原理、特点及其设计计算，到试验数据及试验结果分析等可以说了如指掌，这正是撰写科技论文所必须的第一手素材。因此，当研究工作取得阶段性成果之后，鼓励学生积极地撰写科技论文。参与本课题组的同学撰写的科技论文，经修改后已公开发表29篇，其中核心期刊9篇。

三、对促进学生学习主动性的作用

1.参与科技创新活动，进一步激发了学生的学习兴趣。学习是一个艰苦而枯燥的过程，有些同学就是因为长时间枯燥的学习，而渐渐的对学习失去了兴趣。通过参与科技创新活动，让学生认识到了基础理论知识的重要性，认识到了参与研究工作时，自己在某些基础理论知识方面的欠缺和不足，从而有力地激发了对理论课的学习兴趣。也正是因为具备了这种高涨的学习动力，近几年课题组所指导的学生有28人次获得了奖学金，23人次被评为优秀大学生、优秀学生干部等。

2.参与科技创新活动，提高了学生的专业技术应用能力。通过参与科技创新活动，使学生综合运用所学知识解决实际问题的能力以及科技写作能力都得到了明显提高，这不仅为做好毕业设计提供了有力保障，更为以后的实际工作打下了坚实基础。近几年所指导的学生，有10位同学的论文被评为校级优秀毕业论文。

学生上学的目的是为了学习，当然这个“学习”指的是广义上的学习，包括基础理论知识的学习、专业技术技能的锻炼和提高、道德修养的培养等等。让学生参与科技创新活动，既能发掘学生的创新潜能，又能激发对基础理论课的学习兴趣，还有利于养成一种严谨务实、积极进取的学习和工作作风，可谓一举多得。因此，让学生参与到科技创新活动中来，是一条把学生塑造成为一名优秀大学生的有效途径，为学生在以后的工作岗位上出色地完成各项工作，通往成功的彼岸奠定了坚实基础。

参考文献：

[1]施章清.创新教育与创新人才的培养[J].黑龙江高教研究.1999，（3）：50-53.

[2]刘红磊.创新思维培养初探[J].决策&信息.2008，42（6）：160.

[3]陈晓文.基于知识的创新型人才培养研究[J].中南林业科技大学学报（社会科学版），2008，2（3）：127-130.

[4]张敏，秦霞.培养本科生科技创新能力的实践探索[J].西南农业大学学报（社会科学版），2008，6（3）：168-170.

[5]潘燕.美国学校是如何加强对学生创新能力培养的[J/OL].http：//www.cnki.net.

[6]邵小芳.论大学生创新素质的培养[J].江苏高教，1999，（5）：84-86.

作者简介：孙传祝（1959-），男，山东青岛人，副教授。研究方向：机械设计与制造。