以科教融合育人观为指导培养大学生科技创新能力

牛庆玮,刘永红, 黄 保

(1. 中国石油大学 档案馆,山东 青岛 266580;2. 中国石油大学 机电工程学院,山东 青岛 266580;3. 中国石油大学 高教研究与评估中心,山东 青岛 266580)

以科教融合育人观为指导培养大学生科技创新能力

牛庆玮1,刘永红2, 黄 保3

(1. 中国石油大学 档案馆,山东 青岛 266580;2. 中国石油大学 机电工程学院,山东 青岛 266580;3. 中国石油大学 高教研究与评估中心,山东 青岛 266580)

中国石油大学(华东)在机械类专业学生科技创新能力培养中,以科教融合的育人观为指导,经过多年的教育教学实践,依托“本科生—研究生—实验员—教师”四位一体的科技创新共生体,构建了“本硕博一贯式”创新教育培养体系,形成了科教融合的大学生创新能力培养育人模式。

科教融合;科技创新活动;团队执导;科技创新共生体

“建设创新型国家,关键在人才,尤其在创新型科技人才。”[1]科技创新活动作为大学生创新教育的有效载体和重要途径,2011年,中国科学院提出“科教融合，育未来科学人”的战略规划[2]，在创新人才培养中发挥着重要作用。因此,高校要重视大学生科技创新活动,把学生创新能力培养贯穿于高等教育的全过程,贯穿于广大教师的教学和科研工作之中,为学生的创新能力培养创造良好的环境、载体和渠道。近年来,随着教育部对大学生创新创业训练和实践计划的不断推进,大学生科技创新活动开展得如火如荼,也越来越受到高等教育工作者和学生的广泛关注,并引发了高等教育理念的转变,个性教育和精英教育理念深入人心,使大学生科技活动已经由学生自发性的课外活动转变为现代大学人才培养的一种新模式,呈现出个体爱好的特殊性向学校引导的普遍性转变的发展趋势。学生个体的能动性和主体性被唤醒,师生关系由原来的“教”与“学”二元主被动关系演进成学生自主、教师指导、协同共进、教学相长的良性双向共进关系。但是,当前大学生科技创新活动也存在着诸多亟须研究和解决的矛盾。

1 当前大学生科技创新活动存在的问题

1.1 课堂教学与大学生创新思维能力训练脱节的矛盾

当前,我国高等教育在教育内容、教育方法和教育水平等方面均滞后于教育理论的发展,传统的教学方式仍占有重要地位,课堂教学仍偏重于知识点的讲授,疏于对学生发散性思维和创新思维的启发和培养,淡于动手实践能力的训练,难以满足学生在科技创新活动中对批判性思维、创新性思维和实践能力的诉求,最终学生只是成为知识的“容器”[3]。尽管各高校也进行了相应的改革,增加了设计型和创新型实验,但教学效果不太显著。同时,由于2000年后高校普遍扩招,导致高校规模的扩大,教学资源的紧张,生师比的不断增高,大班上课现象异常突出,学生个性的培养和创新思维的训练难以顾及,在一定程度上抑制了学生科技创新的兴趣和灵感的发挥,实践能力培养不足。

1.2 大学生科技创新热情与后期持续投入的矛盾

大学生参加科技活动存在“三分钟热度”的现象,初期热情高涨信心满怀,但随着项目的深入开展,由于存在着知识结构不完备、实践动手能力不足的困难。且项目研究在多学科交叉和多专业融合的基础上,需投入大量的精力、资金,协调大量的事务性工作。加之源于自身学业的压力和相关激励配套机制的不健全,其信心和热情在严谨务实的科研工作过程中产生动摇,导致许多学生对科技创新活动虎头蛇尾,缺乏持久性。

1.3 学生个体发展与团队精神欠缺的矛盾

当今世界,科技进步正不断突破人类认识的已有境界,学科之间、科学和技术之间、科学技术和人文社会科学之间交叉渗透,产生了众多新的跨学科领域,科技创新更需要多学科科研人员的协同配合。由于日常的学业学习主要依靠学生个体的勤奋和天赋,因此许多学生已经习惯于或者已经养成“单兵作战”的行为习惯,对群体协同要求较弱,团队意识、乐群精神淡薄,甚至不习惯科研团队的氛围,进而影响到科技创新项目的深入开展。

1.4 学生项目选题与其知识能力结构之间的矛盾

选题的科学性、合理性直接关系到对学生科技创新能力的训练程度、项目开展的质量,乃至影响到项目的成败。兴趣驱动有利于项目的深入开展,学生在科技创新项目的选题时往往依据个人的兴趣爱好进行,但这种选题方式存在着很多问题,突出表现为学生项目选题与其知识和能力结构间的矛盾。一是选题范围过于宽泛,项目要求学生具有学科交叉的宽广知识视阈对学生形成挑战。二是选题内容过于精专,项目要求学生具有居于学科前沿的研究能力对学生形成挑战。三是选题方向过于博杂,使现有实验条件和指导教师的研究领域难以承接。

1.5 学生极需指导与教师投入之间的矛盾

学生自科技创新项目选题、研究路径选取、文献资料检索、项目方案设计、试件准备及实验开展,到产品实现及优化,诸多环节都需要深入的学习、探究、演练和实战。在此期间,学生会面临众多的高难度或高强度的环节考验,往往使其产生短期的“行为迷航”和“心态迷茫”,对其智商和情商进行双重的考量。

这一阶段需要指导教师投入大量的时间和精力进行心理疏导和科研引航,及时细致地对学生进行研究方法和技术指导,同时对其进行思想上的启迪和行为上的激励。但是,因为肩负着繁重的教学和科研任务,教师对学生的跟踪指导往往不及时、不细致、不深入,从而客观上形成了学生的殷殷需求与教师的薄于教诲之间的矛盾。

1.6 创意设计与产品实现之间的矛盾

学生在前期大量的铺垫性工作之后,开始进行产品的设计,但这些仍只是“纸上谈兵”。创意设计的实现要体现在真正的产品或样品上,尚需解决加工工艺、生产成本、材料选取等大量难题。在产品实现过程中频频发生因成本经费和设计问题而使设计废止于“实现”之前,造成科技创新成果得不到转化应用,产品没有得到使用后的再优化,更别提日臻完善了,造成资源极大浪费。

2 大学生科技创新能力培养的教育教学实践

机械类专业是工程领域社会需求量很大、应用面很广的专业,近年来国家出台的汽车、钢铁、纺织、装备制造、船舶、电子信息、轻工业、石化、有色金属和物流10个产业调整振兴规划,都和机械类专业密切相关。中国石油大学(华东)是一所以工为主、石油石化特色鲜明、多学科协调发展的大学,是石油、石化行业科学研究的重要基地,建有石油石化新型装备与技术教育部工程研究中心。学校的机械类专业具有鲜明的石油石化特色,适于开展科教融合育人观指导下的大学生科技创新能力培养的探索与实践。

2.1 学科前沿引导

引导低年级大学生尽早确立专业思想对其后期的专业学习起到至关重要的作用,良好的学科前沿教育,不仅影响到学生对专业的认可度与忠诚度,更影响到学习的自主性和主动性,包括对科技创新活动的积极性和参与度。因此,学校高度重视对学生学科前沿的引导教育,融学科前沿引导于日常教学中,融专业思想教育于教学案例之中,潜移默化地培养其专业意识、启迪其专业思维。另外,学校还激励广大教师参与教学内容和教学方法的研究和改革,针对机械类专业的特点增设了学科前导性课程和学科研讨课程,开设研究性教学“示范课堂”,由学科带头人、新世纪百千万人才工程的知名教授、校外行业专家进行授课和做专题报告。以上措施有效促进了学生专业思想的建立,使学生的科技创新选题趋于专业方向,既提升了学生专业学习热情和专业忠诚度,同时也激励了教师对教育职业的热爱、坚守和对学生的仁爱、教诲,教学相长,相得益彰。

2.2 精心构建团队

学生是课外科技创新活动的实施主体,选拔合适的成员并构建合理的团队是做好大学生课外科技创新活动工作的前提条件。在教学过程中,教师注重加强与学生的交流,深入了解学生对科技创新活动的认知水平和兴趣爱好,通过多形式、多途径的活动使学生无论在课堂上还是在实践中都能够亲身体验到团队精神的重要性,为甄别和选拔合适的人选、构建合理的创新团队奠定良好的基础。在组建创新团队时,指导教师既要尊重学生的选择,又要综合考虑学生在知识能力方面的互补性,使每个学生都能够在团队中发挥自己的优势和作用。如机电类创新项目一般从机械、电子、计算机等相关专业选择学生,组建创新团队,人数控制在3～5人。以学生创新团队的形式开展科技创新活动,既提高了学生科技作品的开发速度,又提高了作品的技术含量和水平,而且培养了学生的团队合作精神,取得了事半功倍的效果。

2.3 科学组织选题

科学的选题是科技创新活动成功的重要因素。学生参加科技创新活动的初期阶段往往具有很高的热情,但因其缺乏对研究制作科技创新作品所需的理论知识、技术的全面了解,缺乏对从事科技创新活动所需投入的时间、精力和创作难度等方面的深入认识,导致一些学生在课外科技创新活动刚刚起步时就准备放弃。因此,教师要针对学生的知识水平和兴趣爱好,有针对性地提供一些课题让学生选择,或者让学生自己提出课题。选题确定后,由指导教师和参加课题的学生团队共同进行认真的研讨论证,首先由学生说明选题的理由、目前具备的知识能力等,然后由指导教师向学生讲明所选课题的难度、对知识水平的要求和已经具备的实验和科研条件等[4]。通过充分的讨论和交流,使团队的全体成员和指导教师对课题和研究路线达成共识,保障了学生科技创新活动的顺利开展。

2.4 强化团队执导

适时、适度的指导是学生科技创新活动成功的重要推手。因学生的知识水平有限、工程能力较弱,在科技创新活动中需要指导教师提供较多的帮助,这种需求在活动开展的初期尤为突出。但在实际指导过程中,由于指导教师承担着大量的教学与科研任务,若仅限于一位教师参与指导,则往往出现指导教师的时间和精力无法保证的情况,这不但会影响学生科技创新活动的进度,而且还会挫伤学生从事科技创新的热情。

在多年对学生指导过程中,我们探索形成了由“教师—实验员—研究生”共同组成学生科技创新指导团队的做法,即教师运用其丰富的理论知识和创新经验,进行专业知识、解决方案的总体指导和方向把握;实验员发挥其实践经验丰富的优势,负责指导学生创新团队实现课题实验方案的设计与制作;研究生协助指导相关具体研究工作的开展和实际问题的解决。这种团队指导的方法,不但可以加快课外科技创新成果的研发进度,而且使实验员和研究生在指导大学生课外科技创新活动中得到了培养和锻炼,其工程意识和科技创新能力也得到了提升。

2.5 完善创新作品

产品的完善阶段比功能实现阶段更为重要。教师要鼓励学生将其创新设计制作成创新作品。在创新作品的功能实现阶段,培养和锻炼学生的工程意识与实际动手能力,而创新作品的完善阶段,则可以验证学生创新设计的先进性和实用性,并找出作品设计的不足之处。针对制作过程中发现的不足,让学生提出具体的改进方案,并组织所有参与人员对该方案进行研讨论证,然后再由学生对方案进行修正和完善,直至形成最终作品。通过多次的修正和不断的完善,可以有效地提升学生的工程意识与科技创新能力。

要让学生通过参加各种学科竞赛和学术研讨,在与其他人的接触中丰富自己的学术视野,检验、修正和传播自己的学术观点,学会客观的评价自己,也学会遵守在相互交往和讨论中逐渐形成的标准,并积极参与形成某种具有凝聚力的群体观点[5-6],促进学生的全面和谐发展。

3 教育教学实践效果

3.1 建构起“本硕博一贯式”学生创新教育培养体系

随着科技的发展,未来科技人员要具有较强的人际沟通、技术交流、协同创新、奉献乐群的能力。因此,在学生科技创新活动中,重点培养和训练学生的创新能力、实践能力和社会活动能力。其中社会活动能力的培养容易被忽视,但它直接影响到学生的全面发展,同时也关系到科技创新项目的进展程度。在指导学生的科技创新活动的多年教育教学实践中,逐步建构起“本硕博一贯式”学生创新教育培养体系,形成了“本科生—研究生—实验员—教师”四位一体的科技创新共生体。把这种共生体构建成一个智力生态系统,学生在这种智力生态系统中体验智慧的光辉[7]。同时,科技创新共生体还激活了多种学术资源,并将其转化为教育资源,真正实现了科研与教学的集成、交叉和融合。本科生在创新活动中参与研究生的工作,使其融入团队,感受科研氛围和团队文化,培养其乐群、交流、协作的社会活动能力,又使其可以得到来自研究生的文献查阅能力、自学能力、实验设计能力等方面的学术指导,还可以使其早点介入科研团队,明晰专业方向和科研方向[8]。许多参与科技创新活动的学生在团队的熏陶下选择继续深造,缩短了学生深造阶段的学业适应期,实现学业的“本硕博一贯式”培养,有利于项目研究的纵深发展,有利于指导教师和学生的双向积极性的发挥。

3.2 推动优质资源向创新教育优势转化

一所大学的学术水平、学术地位和科研水平在一定程度上决定了这所大学在创新型人才培养方面的特色和优势。中国石油大学(华东)一直以来把推动优势资源转化作为学校的重要发展战略来实施,注重将自身的办学资源转化为创新人才培养的优势,如将学科品牌资源转化为专业特色优势,将学术科研资源转化为创新教育优势,将产学研结合资源转化为实践教学优势,积极推动最新科研成果进教材、进课堂、进实验室[9]。对学生培养实践创新能力的培养、师生学术思维的相互启迪发挥了巨大的促进作用。

3.3 搭建起学生科技创新活动平台

学生课程创新活动属于创新教育的范畴,对其产生影响的因素诸多。学校历来重视学生科技创新活动平台的搭建,注重营造积极向上、勇于参与、敢于创新的氛围。

(1) 学校通过年度教育教学工作会议和教学改革研讨会议来推动全校层面教育教学理念的大讨论,转变教育教学理念,改革传统教育教学方式方法,开展创新教育,教师开展研究性教学,学生开展研究性学习,同时还设立了创新教育“示范课堂”,引领课堂教学方式方法的改革。

(2) 制定和完善激励机制,提升教师参与指导工作的积极性和学生参与科技创新活动的主动性[10]。把大学生创新实践活动纳入人才培养方案,第一与第二课堂联动,并通过科技创新项目可以作为毕业设计课题、优先推荐免试研究生、开放科研和教学实验室、教师科研项目向学生开放等一系列激励举措推进创新教育,取得良好的实践效果。

(3) 设立创新专项基金,对科技创新活动提供经费资助,使大学生科技创新活动能够可持续发展、滚动发展。为满足学生科技创新活动的需求,学校专门投资建设了“学生科技创新实验室”,现已成为了学生科技创新活动的广阔舞台。并且,学校每年直接投入学生创新和学科竞赛的经费近500万元,立项国家、校、院三级学生科技创新项目约600项;每年组织学生参加各类学科竞赛100余项,约有20%以上的学生能够参与其中。近3年,全校学生共获得国家级学科竞赛奖项414项,发表论文224篇,申请专利共计621项。

3.4 实际效果

近年来,在机械类专业,以“科技创新共生体”的方式指导本科生制作的高效双向抽油机、油井管道智能机器人、高效节能电火花加工脉冲电源、山东光合利德太阳能有限公司创业计划书等一系列作品,分别获得了第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛世博会专项竞赛一等奖、山东省大学生机电产品创新设计竞赛特等奖及一等奖、第七届“挑战杯”山东省大学生创业计划竞赛一等奖、第二届中国大学生创意创业大赛暨知识产权活动全国总决赛一等奖等奖项。所指导的机械设计制造及其自动化专业的艾白布•阿不力米提同学获得“中国青少年科技创新奖”,被评为“山东省高校十大优秀学生”。同时,也促进了研究生的科研工作,在《中国科学》等国内外著名期刊发表学术论文近20篇,获得山东省研究生优秀科技成果一等奖等多项奖励。因此而产生的良好社会声誉还改善了机械类专业本科生和研究生的就业结构,提高了就业质量。近年来机械类类专业学生全部顺利就业,并受到用人单位认可和好评。

4 结束语

创新始于实践,终于实践,实践是创新的基础,创新是实践的最高形式[11]。中国石油大学(华东)以科教融合的育人观为指导,在机械类专业大学生创新能力培养方面,通过多年的研究与实践,构建了“本硕博一贯式”学生创新教育培养体系,依托“本科生—研究生—实验员—教师”四位一体的科技创新共生体,探索出“理论教学与科学研究深度融合,科研团队共同执导”的育人模式。著名创新专家郎加明说过:在创新活动中,只有知识广博、信息灵敏、理论功底深厚和实践经验丰富的人,才易于在多学科、多专业的结合创新和跳跃性的创新思维中求得较大的突破[12]。

References)

[1] 胡锦涛.2006年胡锦涛在中国科学院第十三次院士大会和中国工程院第八次院士大会上的讲话[Z].2006.

[2] 中国科学院.中国科学院教育发展战略与路线图(2011——2050年)[M].北京：科学出版社.

[3] 金玉梅，靳玉乐.论教学观的后现代转换[J].课程·教材·教法，2009(9)：23-26.

[4] 蔡贞,温淑娟,郑磊,等.浅谈科研选题:科研工作之路基[J].山西医科大学学报,2013(5):408-410.

[5] 鲍芳芳,陈作明.“以赛带训”实验教学模式研究[J].实验技术与管理，2013，30(6)：110-112.

[6] 刘易斯·科塞.理念人[M].郭方,等译.北京:中央编辑出版社,2004.

[7] 杨菊仙.高校基层教学组织创新的价值取向与途径策略[J].江苏高教,2011(6):79-81.

[8] 蔺伟,朱振国.新时代精英教育的新内涵[N].光明日报,2010-09-19(7).

[9] 刘珂.推动优秀转化 培养创新人才[J].中国高等教育,2013(9):39-41.

[10] 牛庆玮,胡伟,刘臻,等.学生创新能力培养的实践教学体系研究与实践[J].中国大学学报,2011(10):70-73.

[11] 杨叔子,张福润. 创新之根在实践[J].高等工程教育研究,2011(2):9-12.

[12] 郎加明.创新的奥秘:创造新的世界与金三极思维法[M].北京:中国青年出版社,1993.

Cultivating students’ innovation ability of science and technology under guidance of combining scientific research and teaching

Niu Qingwei1,Liu Yonghong2,Huang Bao3

(1. Archives, UPC, Qingdao 266580,China;2. College of Mechanical and Electronic Engineering,UPC,Qingdao 266580,China;3. Higher Education Research and Evaluation Center,UPC,Qingdao 266580,China)

In developing the innovative ability in science of students’ who are major in machinery manufacturing,China University of Petroleum (East China) has constructed a bachelor-master-doctor successive system and also forms a mode of developing students’ innovation ability in science and technology as a result of many years educational and teaching practice under the guidance of combining scientific research with education and the undergraduates-graduates-master-technician-teacher system-,i.e.,a four-in-one co-existence system of innovation in science and technology.

combination of science and technology;innovation activity in science and technology;team director;co-existence system of innovation in science and technology

2014- 05- 05

山东省高等学校教学改革研究重点项目“打造优质教学资源平台,提升石油主干专业学生创新实践能力”(2012017)的阶段性研究成果

牛庆玮(1970—),男,河北泊头,副研究员,主要研究方向为高等教育与档案管理.

E-mail:niuqingwei@upc.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)1- 0034- 04