依托学科竞赛推进创新实验室建设

钱琳琳, 张益农, 任俊杰

(北京联合大学 自动化学院, 北京　100101)



依托学科竞赛推进创新实验室建设

钱琳琳, 张益农, 任俊杰

(北京联合大学 自动化学院, 北京100101)

建设创新实验室是激发学生创新思维和培养学生工程能力的最佳场所,该校在建设创新实验室过程中,瞄准提高学生创新能力这一根本目标,形成了以大学生创新项目为载体、采用自主式探索型学习模式、以“导师制”为主要培养形式的创新实验室运行机制,组织学生参加高水平的学科竞赛成为实验室发展的强力“推进剂”,经过不断的探索和实践,创新实验室实现良性运行,在人才培养方面取得了可喜的成果。

创新实验室； 自主型学习； 学科竞赛； 创新能力

继德国提出“工业4.0”的概念、美国提出“工业互联网”战略规划之后,我国也在2015年4月发布了实施制造强国战略第一个十年的行动纲领——《中国制造2025》,其中提出了坚持把人才作为建设制造强国的根本,营造“大众创业、万众创新”的氛围。人才培养是高等教育的根本使命,高等院校是创新型人才培养的主阵地,实践教学则是创新人才培养中的重要环节,对培养学生实践能力和创新能力具有重要作用。近年来,许多高校先后建设了以科技实践、创新设计、研究探索为主题的创新实验室,对创新型人才培养起到了重要的促进作用。北京联合大学自动化学院在建设创新实验室过程中,瞄准提高学生创新能力这一根本目标,形成了以大学生创新项目为载体、采用自主式探索型学习模式、以“导师制”为主要培养形式的创新实验室运行机制,组织学生参加高水准的学科竞赛成为实验室发展的强力“推进剂”,经过不断的探索和实践,创新实验室实现良性运行,在人才培养方面也取得了可喜的成果[1]。

1　创新实验室是创新型人才培养的重要场所

《中国制造2025》行动纲领对我国高等教育的人才培养模式再一次提出了挑战。只有加强高校的创新教育,培养大学生的创新意识、创新精神、创新能力,才能适应实现制造业强国的发展需要。创新能力的培养不但取决于学生个人的基本素质,而且与其所处的环境有直接关系。纵观高校教育的教学设施和场所,创新的源头在实验室,更确切地说,高校创新实验室在创新教育中起着非常重要的作用,它是培养创新型人才的重要课堂,也是学生的潜在能力得以发挥的最好场所。

传统的实验室大多是根据培养计划进行建设的,直接服务于实验教学。其主要任务是完成培养计划中的理论课程实验、综合性实验、课程设计等实践环节的任务；其无论从实验室的设备配置,还是从实验室的运行管理模式上,都难以与培养学生创新能力的目标相匹配。随着社会经济发展对大学生创新能力的要求,高校中的创新实验室应运而生[2]。

事实证明,良好的环境有利于创新活动的开展和创新能力的开发,实验室为实施创新教育提供了基本条件。创新实验室的建设有力地改变了传统实验室建设的理念,有利于实现多学科、多专业的交叉和融合,有利于激发学生创新性思维和培养学生动手能力。建设创新实验室并按照一定的模式进行运作,不仅能为学生的实践锻炼提供了物质条件,更是给他们创造了一个广阔的思维空间。学生在这里进行创新型科技活动,进行自主的探究性学习,不仅锻炼了实践能力、工程意识,而且培养了严谨的工作态度和可贵的创新精神,参与科学研究的热情得到激发,从而达到创新教育的目的[3]。

2　创新实验室的运行机制

以创新实验室为平台,组织学生参加创新科技活动,为学生的成长提供良好的条件。在这个过程中学生能够自主地进行探究学习,同时为学生配备责任心强、能力强的指导教师,将理论知识和实践创新能力放在同等重要的位置上,注重工程素质、创新能力和学生个性化的发展。

2.1以大学生创新科研项目为载体

鼓励和引导学生积极申报各级、各类针对本科生的大学生创新科技项目,学生可以在创新实验室内走过完整的科研项目实施过程。包括项目调研、文献查阅、申报书撰写、设计研究路线、项目研究实施、项目难点攻关、研究成果整理等。每年在我院创新实验室完成的国家级、北京市级、校级“启明星”大学生创新科技项目均有10多项。这些项目充分调动了学生的主观能动性,培养了学生的创新意识、实践能力和团队精神。近年完成的几项由校团委组织申报的“启明星”创新科技项目如表1所示。

表1　近年完成的“启明星”创新科技项目

2.2学生自主式探究型学习模式

自主式探究型学习模式是指学生在创新实验室这一宽松、开放的学习研究环境下,针对各自的大学生创新科技项目、有目的地进行学习、探求、质疑并找出解决办法。在每个项目成员的讨论中,不同的想法相互碰撞,实现各种观点的交锋,从而碰发出精彩的火花，学生能够最大限度地挖掘自己的潜能,发挥主观能动作用[4]。创新实验室中的这种学习方法,最能有效地提高大学生学习效率,锻炼大学生的思考能力,拓展大学生的视野,打造社会所需要的综合型、创新型人才。这种方法不但为学有余力的优秀本科生进一步深造提供一种机会,也为培养出未来卓越的科技、实业、管理等方面的领袖人才创造条件[5-6]。

2.3导师制下的阶梯式人才培养方式

学生在创新实验室进行自主式探究型学习的过程中,指导教师的作用是不可或缺的,因材施教是培养创新能力的根本。按照项目、学科竞赛的内容为学生配备导师,对学生从事科技活动进行全过程指导,全面而深入地了解学生的个性、特长和兴趣,针对不同学生实际情况分别制定计划,并通过指导、检查、评定等手段培养学生的创造性思维方式[7]。

对导师的人选也有严格的要求,由于导师在创新实验室的学生培养过程中具有重要的引导作用,因此,优秀的导师不仅要具备丰富的教学经验、高超的实践能力、严谨的治学态度,同时,还需具备高尚的品德、强烈的责任心和奉献精神,这样才能将个性化培养工作以及创新实验室的良性运行落到实处[8]。

针对自动化专业学生在未来就业后对于助理工程师、工程师、高级工程师等的“知识-技能”模块的要求,如图1所示，导师指导学生对相应的专业课内容进行预修和培训,以便即将开始的创新科技活动能够更为顺利的开展。创新实验室经过几年的运行,指导教师梳理出了切实可行的阶梯式的人才培养模式,如图2所示。在学生具有一定的专业基础知识后,循序渐进地进行科技项目、学科竞赛和毕业设计等一系列创新科技活动和综合实践课程的锻炼,最大限度地在本科阶段提升工程实践能力和创新能力[9]。

图1　工程师“知识-技能”模块

图2　阶梯式的人才培养模式

3　学科竞赛是创新实验室发展的“推进剂”

在创新实验室完成“启明星”项目的学生在各级各类的学科竞赛中也表现得非常踊跃,自2012年以来,学生相继在全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、节能减排社会实践与科技竞赛等项竞赛中取得优异成绩。

以全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛为例,这项赛事由教育部高等学校自动化类专业教学指导委员会、西门子(中国)有限公司和中国系统仿真学会联合主办,是面向全国自动化、机电一体化相关专业大学生的一项创新性科技活动和高水平赛事,举办9届以来受到越来越多院校学生的欢迎[10]。该项赛事开创了一种全新的竞赛模式,它以一项虚拟的自动化工程项目为背景展开,大赛组委会充当甲方角色,而参赛队伍以团队的形式充当乙方角色,通过分析、设计、竞标、实施、排错、优化、移交等多个实际环节完成竞赛。参赛队伍需要在真实的工业控制器和仿真的工业对象环境下完成全部的自动化工程项目,以实际控制效果来决定名次。该赛事不是简单地提供一个供院校之间进行比拼的场所,也不仅仅是一个师生之间相互交流的桥梁,它更是成为一个帮助每一名有志于工程领域的学生成长为一名优秀工程师的平台[11]。

我校和我院两级领导对此项赛事也相当重视,自动化学院学生4年来先后参加了全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛中工程创新、工程应用、设计开发等3个赛项的比赛,在华北分赛区以及全国总决赛上都取得很好的成绩,如表2所示。

表2　自动化学院参赛成绩统计表

注:—表示未设该奖项。

学生普遍感到,通过参加学科竞赛开阔了视野、拓展了知识面,有了新的学习目标和学习动力,与此同时培养了学生的上进心、自豪感和荣誉感[12]。上一届学生的出色成绩也带动和感召着后来者,使得创新实验室越来越有吸引力,学科竞赛成为了创新实验室不断向前发展的强有力的“推进剂”。

4　创新实践活动助力考研和就业

由于学生在创新实验室里有机会与国际先进设备、先进技术“亲密”接触,又经历过大学生创新科技活动、学科竞赛的洗礼,创新能力提高、综合素质增强,不仅受到用人单位的青睐,也受到研究生导师的高度肯定。

通过在创新实验室的学习和实践,学生的动手能力和沟通能力得到了提高,尤其是学到了很多专业课上不容易接触到的软件和硬件方面的知识。学生通过参与大学生创新科技活动的项目研究工作，积累了一定的工程经验,所有这些都为学生就业增加了信心、提供了优势[13]。

5　结语

创新实验室在我院运行的几年来卓有成效的成绩足以说明,它是培养创新型人才的重要场所。自主探究式学习、导师制个性化指导、学科竞赛强力助推的运行模式使学生在创新实验室轻松活泼、紧张有序的技术交流氛围中,将所学理论综合应用到创新实践活动中,他们大胆假设、小心求证,不仅激发出学习兴趣、提高了学习主动性,而且增强了创新意识。在学科竞赛中不仅夯实了自己的专业功底,获奖也证明自己的科研能力,为将来就业和进一步深造奠定了坚实的基础。

References)

[1] 王晓燕.电气信息类专业大学生科技创新实验室运行模式探索[J].顺德职业技术学院学报.2014,4(2):49-52.

[2] 卢艳军.大学生创新实验室运行管理模式的研究[J]. 实验技术与管理, 2012,29(12):17-20.

[3] 漆建军,肖化.建设学生创新实验室,体现创新特色[J].实验技术与管理. 2009,26(9):16-18.

[4] 郑翠玲.大学生自主学习探析[J].大学教育.2012,12(12):55-57.

[5] 田裕康,罗维平. 创新实验室自主管理和自主学习模式探析[J].实验技术与管理,2012,29(2):30-32.

[6] 杨冬晓,金心宇,王勇,等. 培养工科大学生学习自主性的探索[C]//电子高等教育学会2007年学术年会论文集,2007:71-74.

[7] 李健,周志强. 高校本科导师制的实践探索[J].煤炭高等教育,2012,30(4):103-105.

[8] 赵熙临,付波,常雨芳.导师制模式下“卓越工程师教育培养计划”实施策略[J].科教导刊,2015,8(8):67-69.

[9] 张昕,张贝克. 深入浅出过程控制:小锅带你学过控[M].北京:高等教育出版社,2013.

[10] 全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛组委会.大赛介绍[EB/OL].(2014-12-30).http://www.siemenscup.buct.edu.cn/Introduction.aspx.

[11] 汪雪琴, 张贝克, 孙洪程,等. 校企联合背景下工程创新能力培养的探索与实践[J]. 实验室研究与探索,2008,27(8):187-191.

[12] 李春仁.试论高校实验室开放[J].湖北教育学院学报,2006,23(11):133-134.

Promoting innovative laboratory construction based on academic contests

Qian Linlin, Ren Junjie, Zhang Yinong

(Automation College of Beijing Union University, Beijing 100101, China)

An innovative laboratory is the best place to stimulate the innovative thinking of students and to cultivate their engineering ability. In the process of building innovative laboratory of Automation College of Beijing Union University, improving students’ innovative ability is regarded as fundamental objective. Taking college students’ innovative projects as a carrier, autonomic exploration as learning mode, and tutorial as training form, the operating mechanism of innovative laboratory has been formed. In the meantime,organizing students to participate in high level academic contests has become a powerful propellant to develop the laboratory. After continuous exploration and practice, the innovative laboratory has begun to operate healthily and gratifying results have been achieved on talent cultivation.

innovative laboratory; autonomic exploration learning; academic contest; innovative ability

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.04.008

2015- 10- 18修改日期:2015- 12- 06

北京联合大学人才强校项目(BPHR2012C06)；北京联合大学教改课题(11102581106)

钱琳琳(1968—),女,山东肥城,工学硕士,讲师,讲授“信号与系统”、“计算机控制系统”等课程,从事智能控制、现场总线技术应用等方面的研究工作.

E-mail:zdhtlinlin@buu.edu.cn；yxyqll68@sina.com

G482

B

1002-4956(2016)4- 0025- 04