基于多维实践平台的大学生创新实践能力培养

赵姝颖， 潘 峰

（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 110819）

0 引言

高等教育创新型人才培养，既是一个实践性课题，也是一个战略性课题。实践是创新教育的基础，离开实践，创新无从谈起。目前我国高等学校在实践教学环节还存在很多问题和不足：一是实验、实习、设计等实践性教学环节基本上属于已知领域的知识验证和重复，缺乏实验技术、实验设计、实验方法和独立从事实验工作能力的培养和训练，因而很难形成创新实验研究能力。随着招生规模的扩大，实验室的硬件投入和人员配备相对滞后，好多实验人多设备少，不是学生在做试验而是在听试验。实习环节基本上属于参观性质的活动，学生实习的目的性不明确，实习基地的建设相对薄弱，实习单位的功利性很强，很难对生产过程和工作实践有深入的了解。课程设计和毕业设计一方面学生层次确实有差异;另一方面教师的精力投入和人员配备存在许多弊端，设计环节的实际收效不大，在大多数情况下属于一种积木式的技术拼凑和模仿，很少有创新。二是大部分产学研合作仅仅局限于教师，只有极少数学生有参与的机会。三是实验教学、生产实习、课程设计以及产学研的研发中心，各自发展，互不协作。这些问题的存在，制约了创新型人才的培养［1-9］。

从国外看，美国在创新教育方面相对比较成功。自上世纪90年代以来，美国大学不断进行教育创新，坚持一个“中心”、三个“结合”，即以学生为中心，课内与课外相结合，科学与人文相结合，教学与研究相结合，逐渐形成了独具特色的创新人才培养模式。另外，注意大学与工业界的密切合作。美国在200多所大学中建有1 000多个各种类型的大学与工业界的合作研究中心，研究经费主要来自政府和工业界，这些研究中心为大学与工业界的科技创新人才提供了合作研究与创新的舞台。从美国经验看，校企合作、教研相长在学生创新能力培养中发挥了重要作用。

面对创新型人才匮乏的严峻形势，急需在高等教育教学改革中大胆探索，勇于实践，找到创新型人才培养的有效途径。把创新精神和创新能力的培养作为创新教育的重点，既是迎接知识经济挑战、促进经济社会发展和提高综合国力的需要，又是针对我国教育长期以来不重视创造性培养的必然对策。根据认识论的规律，学习是一个“实践、认识、再实践、再认识”的过程，高等教育也应遵循这个规律，在传授学生理论知识的同时，需要给学生提供实践机会，这样才能吸收、巩固理论知识，理论知识只有在实际应用中，才能被真正理解、掌握。创新的过程，也应该是这样的一个过程［10-15］。因此，创新教育的基础是实践，要培养大学生的创新能力，必须构建良好的实践平台。本文正是基于这样的认识，在认真分析研究高等学校人才培养规律和总结教学科研实践经验基础上，结合自动化学科方向，通过搭建多维创新实践平台，努力探索在实践中培养学生的创新能力。

1 构建创新类科技竞赛体系

科技创新活动是培养大学生综合素质的有效手段，是提高大学生就业竞争力的重要方法。因为科技创新活动是一项全面的综合的活动，也是一项将理论应用于实践的活动，大学生的能力和素质能够得到全面的锻炼，解决了高校课堂教学与实践脱节的问题，从而缩小高校人才培养与社会需求之间的差距，增强大学生的就业竞争能力。

创新类科技竞赛体系的构建是在构建专业的教师团队的基础上，进行创新优秀学生的选拔，以国内外自动化相关学科的科技竞赛为基础，培养学生的创新实践能力。举办与各个竞赛主题相切合的选拔活动，以选拔的形式组成创新团队，之后对其进行培训，学生根据培训的内容和自己所学的知识进行创作，提交创作作品，将学生的作品进行展示，以公开公平的方式进行评选。学生创新团队的选拔过程在充分了解学生的心理特点、能力特点、价值观、思维方式和兴趣爱好的基础上，建设梯队式学生创新团队。组成人员分布在不同年级、不同专业，每年有学生毕业，也有新生源进入，实现长期滚动建设。以“以老带新”的方式对新的正式队员进行集中培训，使其能快速融入团队，熟悉团队氛围，适应团队制度，掌握团队研究现状，并能确立研究方向，养成自主学习，深入研究的习惯，为下一步深入开展研究研发工作打下坚实基础。同时巩固、规范现有的创新类竞赛基地，包括数模竞赛、机器人竞赛、电子设计竞赛和智能车竞赛等，并开拓新的学生实践基地，实现面向数学建模、项目创意、科研项目等的动态合作，为学生提供以科技竞赛为基础的实践平台，让学生在实践中检验所学知识，进而理论实践相结合，提升理论水平，发表高水平论文。积极准备参加国内外相关学科领域的顶级赛事（如中国机器人大赛以及RoboCup、智能车竞赛等）。竞赛结束后要进行总结研究，将竞赛作品转化为成果，做创意的研究设计，进一步提高学生的创新水平。

2 构建实践类课程体系

目前大学生的课程体系多侧重于理论教学，忽视实践教学，教学内容也较为落伍，在课堂上学生很少能接触到新技术、新方法，掌握现代科技发展态势，因此加强学生实践课程教学显得尤为重要。我学科结合社会实际应用需要，构建实践类课程体系，统筹规划实践类课程，在突出现有课程（DSP原理与应用、Matlab语言与应用、控制系统仿真与CAD等）实践环节的基础上，开设创新能力培养的课程“人机交互”课程，侧重实践环节和应用，将课堂理论讲解与实际动手相结合。在此基础上，邀请相关学科知名专家学者来校讲座，开阔学生的视野，了解国内外相关学科最新动向，真正做到理论教学与实际相结合。随着学科的发展，研究的不断深入，课程内容也会随之不断丰富，同时也会衍生出更多创新能力培养的课程。

3 构建科普类课题研发体系

科普近年来受到了国家的高度重视，科学普及对于提高全民的科学文化素质至关重要，因此将高尖端技术应用于科普中，以广大民众喜闻乐见的形式表现出来，不仅有助于科学技术的传播，也有助于学生创新能力的培养。

我校结合学科的优势，依托丰富的产学研合作经验和实践教学经验，完善智能系统实验室建设和运行管理，增加实验室的开放性，建立基于科普类科研课题（横纵向）的学生研发平台。

从队伍建设方面，依托东北大学NEWNEU科普创新团队，组建主要由科研助理组成的专业的技术团队，不断提升创新能力，探索产学研用结合之道，在科普创作与产品研发方面成绩突出，在科普场馆建设方面发挥了积极的作用。从1999年开始，团队先后完成了4项百万元以上科普展品开发项目，总经费超过1 000万元。获得中国科协组织的科普展品评比的“创意奖”和展品创新“荣誉奖”。实现了多个系列、50余项科普展品和200余项新展品的创意设计。2011年，我们所设计的辽宁科技馆“信息时代”展厅方案获得了“优秀方案”设计奖。通过与科普相结合的创意类项目的组织和实施，对学生团队进行技术辅导和人才选拔，为学生团队的动态建设提供持续支持。

科普实验室建设的目标是以智能技术为核心，建设一个具有开放性和实践教学特色的系列实验室，为学生创新能力培养提供设备和场地保障。

团队积极拓展科普展示技术的应用领域，构建科普类课题研发体系。针对大学的机器人技术教育和学科应用等需求，在仿人机器人、可重构机器人和工业机器人技术等方面，构建实践平台，以平台为基础，提升学生的创新实践能力，开发适合不同应用需求的教学实验产品和科普展品，将高尖端的智能机器人技术转化成科普展品，展示给普通大众。

平台建设根据学生的兴趣，以学科为基础，以项目为依托，分成仿人机器人组、可重构机器人组、工业机器人组、虚拟交互组等，每组设定责任人，自主设计项目计划、实施方案、实施进度、人员安排等，在规定时间向各组负责教师提交方案，进行审核，审核通过具体实施，并且严格按照实施进度进行汇报考核。在此过程中按照时间节点组织项目研讨会，及时解决项目问题，保证项目的顺利进行。在构建科普实践平台的过程中，以学生为主题，充分发挥学生的自主性和创新性，教师主要起到辅导和推动的作用。

科普实践平台的建设不仅培养了学生的创新性，提高了学生的实践能力，同时也使学生在项目进行过程中了解所学技术的应用需求，从实际应用出发培养学生。以科研项目推进教学，对于学生创新实践能力的培养具有重要的作用。

4 构建产学研用合作体系

产学研用合作教育就是充分利用学校与企业、科研单位等多种不同教学环境和教学资源以及在人才培养方面的各自优势，把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式。我校具有自动化教育资源优势、基地资源优势，发展自动化专业必须基金围绕现代工业自动化技术的需求，以智能化控制科研课题为载体，探索教师、学生在产学研中创新意思的加强、创新能力的提升。推动校企联合研发中心的建设，为培养学生创新能力开辟新的途径。

团队在信息化、智能化技术研究开发上积累了较多的经验，在中国科技馆、沈阳科学宫、深圳宝安科技馆等都得到了很好应用。所以校企双方可以通过制定相应的体制与机制，构建产学研用相结合的模式，为自动化专业创新人才的培养提供保障。

为探索适合本专业的产学研用合作培养创新人才的机制，学校通过与整个社会及产业界的广泛合作，根据学校的特色和优势，准确有效地选择科研课题和科技开发项目，与社会实践接轨。通过产学研用合作教育的不断深入，学生跟随教师去企业做课题的机会越来越多，学生通过这些实践，提升了自身的素质和对自身的要求，服务意识、工作能力，学生质量逐年提高，用人单位对学生的满意度也得到很大的提高。

5 结语

本文在“以学生为中心、课内与课外相结合、科技与人文相结合、教学和研究相结合”的理念指导下，通过多维实践平台建设，探索大学生创新能力培养的新机制。“多维实践平台”是指有机整合学校各类创新资源，构建由创新类科技竞赛、实践类课程体系、产学研用相结合的科研项目和学生创新团队共同组成的、面向全体学生、多角度、多层面的学生实践创新平台，旨在提高学生的实践和创新能力。通过这个多维创新实践平台建设，将建立起以研发中心为桥梁、各创新要素协调相长的有效机制，充分调动各方面资源和学生、教师积极性，切实促进大学生创新能力的提高，为高等学校，特别是工科院校大学生创新能力培养探索出一条有效途径，具有很强的现实意义和推广价值。

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