基于Fab-Lab2.0平台的实践创新人才培养模式探索——以集思空间为例

李劲松， 李翠超， 汤国亮

(上海交通大学 学生创新中心，上海 200240)

0 引 言

哈佛大学创新实验室的托尼·瓦格纳教授因在创新人才培养领域所取得的卓越建树，受邀在2014年世界教育创新峰会上以“如何培养下一个乔布斯”为题做主旨演讲。演讲中，他提出“当今世界所关心的并不是你知道什么，而是你能用你知道的为世界做什么”的观点。笔者非常赞同瓦格纳教授的观点。原因非常简单：就像空气和水一样，如今知识已成为一种几乎完全免费的东西，借助任何互联网设备都可以快速获取。因此，我们通过学校和大学教育所获得的比其他人更多知识的竞争优势正迅速消亡。这就意味着高等教育更应注重培养一些世界需要的具有创新意识、具备创新技能的人，而非仅仅掌握更多知识的人。这是一个全新的非同寻常的教育问题，因为现在仅仅掌握学科知识是远远不够的，当然这很重要，但还很不够。

1 学生创新中心的创建

以承担国家首批高校“双创示范基地”建设为契机，借助由传统的工程训练中心向学生创新中心(Student Innovation Institute-SI2)的转型建设，我校尝试构建了包括创新能力训练和创新服务支撑两大平台，探索面向世界所需的创新人才培养模式。创新服务支撑平台以各类工程服务中心为主要建设内容；创新能力训练平台则以各类开放式创新工作坊建设为主要内容。学生创新中心建设的主要内容如图1所示。下面重点以创新能力训练平台为例进行论述。

图1 学生创新中心建设主要内容

针对工程训练中心在创新人才培养过程中遇到的瓶颈问题[1-3]，学生创新中心的创新能力训练平台旨在为学生提供各类创新活动支持，平台基于 Fab-Lab模式进行建设。Fab-Lab即微观装配实验室(Fabrication Laboratory)，发源于美国MIT比特与原子研究中心，涵盖设计、制造、测试、分析等产品全生命周期，同时强调开放、共享的理念，学生可以在Fab-Lab里面设计、制造、加工多种产品和原型。目前全球40多个国家已建成200余间Fab-Lab，Fab-Lab强调以用户为中心，彻底改变了传统创新模式[4-6]。

如果说MIT比特与原子研究中心提出的是Fab-Lab1.0概念，我校学生创新中心建设的则是Fab-Lab2.0版，并以集思空间作为第一间Fab-Lab2.0尝试运行与探索实践。

2 全方位支撑院系实践课程

创新不是空中楼阁，创新需要扎实的基础，创新强调实践[7]，集思空间的建设更加突显实践对于支撑创新的重要性。如何将实践环节引入集思空间其中，是空间建设面临的首要问题。

近年来，学校各学院开设的面向工科平台学生的诸如工程学导论、设计与制造Ⅱ、工程实践、创新思维与现代设计等核心课程，不仅学生人数较多，且都有明确的动手与实践需求，项目式推进的教学方式对于实践以及加工环节提出了更高要求。集思空间的建设，契合了上述课程对于实践环节支撑的目标，满足了学生课内设计交流、课外动手实践的需求，弥补了创新人才培养在实践方面的短板[8]。

以2016～2017(1)学期的工程实践课程为例，集思空间累计为214名工科平台学生提供了包括3D打印、激光切割、金属零件加工、电路焊接、程序调试、装配运行等在内的各类加工指导与服务，协助学生完成了16组“基于PLC控制的简易灵巧机械手”以及24台“基于单片机控制的S型越障小车”的搭建工作，并组织承办了课程的结题验收与展示活动。工程学导论、设计与制造Ⅱ、创新思维与现代设计是我校机械与动力工程学院开设的几门核心课程，2016～2017(1)学期，集思空间累计接待了超过120名学生，为近30组项目提供了各类加工与指导服务，有效地支撑与保障了2016年秋季学期本科生课程项目成果展的顺利进行(见图2)。2016～2017(2)学期，支撑建筑系15组近60名学生进行实践加工，保证了“2016级建造节及设计基础教学成果展”顺利进行。

为此，集思空间建立了实践指导教师轮流值班制度。通过近全天候的支撑开放服务，每学期可以支撑7～8门次院系课程的实践环节，受益学生超过600人，人时数可达25 000以上。集思空间为实践课程提供了场地、设备、耗材、人员以及管理上的全方位支撑；实践课程则为集思空间的运行提供了参考、借鉴、定位与活力，两者相辅相成、相得益彰。

3 打造层次化实践课程体系和梯度式培养模式

学科交叉是Fab-Lab2.0创新平台建设的主题，也是充分体现Fab-Lab2.0内涵的关键所在。在拟定Fab-Lab2.0建设思路的过程中，将涉及学科广泛、体现交叉前沿的技术主题摆在首位。经充分调研论证，目前中心建设的Fab-Lab2.0主要面向无人机技术、机器人技术、信息技术、智能制造技术等主题。

其中，集思空间定位为无人机主题Fab-Lab，采用中心与学校航空航天学院共建模式。通过打造机械、电子、自动控制、软件以及工业设计等多学科交叉平台，借助综合性的无人机平台资源、层次化的创新教学体系、立体式的能力培养方法，建设规划无人机交叉创新中心。瞄准当前农用无人机、电力检测无人机、地质测绘无人机等社会热点及产业需求，空间引入多旋翼、固定翼、多栖、仿生等专用机型，还选配包括图像处理、导航定位、模式识别、姿态控制器单元及其他传感模块，为学生提供丰富的无人机硬件及软件开发平台，实现全方位的无人机技能训练。

同时，结合我中心开设的实习课、通识核心课、选修等课程，针对不同专业、不同年级的学生，空间实施层次化的实践课程体系[9-10]。面向低年级学生进行以基础知识、基本方法、基本技能为主体的实习以及认知技能训练；面向高年级学生则开展以注重知识运用、系统设计与集成、工程技能培养为目标的探究以及选修课程，在项目实践中培养学生交际沟通、分析调研、团队合作、解决问题的能力[11]。

项目实践内容大多来源于国际知名企业的实际项目与课题，贴近社会及市场需求，符合工程技术发展趋势与导向。同时，课程教师队伍由学校各院系具有丰富教学及科研经验的老师与知名企业的资深技术工程师共同组成。经过课程学习，学生不仅有机会获得国际知名企业提供的岗位培训、见习实习、夏冬令营等资格，还有机会代表学校参加各类相关主题的竞赛活动。

在面向经过了前述实践课程的锤炼，具有一定的动手能力和创新基础的本科高年级学生申报学校各类项目课题过程中(目前学校的大创项目管理运行也纳入了学生创新中心统一实施)，通过鼓励来自不同院系专业的学生联合申报，使得组员间可以取长补短，项目层次化和实施性得以充分体现。

通过层次化实践教学(课程体系见图3)、项目开展、竞赛参与、课程/毕业设计相结合的梯度式培养模式，打通了学生从低年级一直到高年级创新能力培养的可持续通道。同时，Fab-Lab2.0所注重的学科交叉特点，使得来自不同院系学生的创新实践活动优势互补、事半功倍。

图3 层次化实践课程体系

4 “双重驱动”引领创新团队

创新团队是体现Fab-Lab2.0活力的重要标志，无论从学生工作室，到创新工作坊，再到集思空间，创新团队建设一直是倍受关注的。全校每年有近1 000项的各类学生创新项目，学生创新团队更是数不胜数。学生创新团队采用申报入驻、定期退出的模式进入集思空间开展各类活动，以最大限度地保证资源有效合理利用。

除了采用组长负责、学长牵引、导师团把关的项目式管理模式外，空间提出了产出驱动和使命驱动相结合的“双重驱动”机制引领创新团队建设。现有体制下的立项项目，学生获得结题通过相对来讲还是比较容易的。长此以往，学生的潜能得不到最大程度的挖掘，对于学校的资源，某种意义上来说也是一种浪费。产出驱动可以有效克服以往项目结束研究即告终止的弊端，为督促团队产出，入驻伊始，需与空间签订培养协议。一般来说，空间可以提供场地、设备、部分免费的材料，乃至加工培训与辅导等服务；相应地要求每个团队在撤出空间时，至少应有以下之一作为成果产出：1篇论文、1个专利、1个获奖、1项评优。根据项目性质及产出情况确定或延长入驻时间，根据项目大小，原则上每个学生团队入驻空间周期为0.5年，最长不超过1年。

实验室文化是其在发展过程中所形成的工作方式、思维习惯和行为准则，她对团队的影响是潜移默化有时甚至是决定性的。集思空间在注重对于学生个人知识、技术层面提高与培养的同时，通过学校使命、社会使命、国家使命的文化意识营造，形成相互合作、彼此信任、勇于担当的团队氛围。利用“双重驱动”模式引领、培育创新人才，达到事半功倍的效果。

据统计，2年间有超过40支各类学生科创团队申请并入驻集思空间。其中，本科生团队38支，研究生团队2支，固定学生社团4个，成员来自电信、机动、船舶、材料、密西根、航空航天、环境、媒体与设计等多个院系，总数超过200人。入驻学生团队获得了包括第二届全球重大挑战论坛学生日比赛银奖、第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛特等奖、全国首届智能产品创新设计大赛亚军、第38届世界头脑奥林匹克决赛大学组冠军、“昆仑润滑油杯”2015中国大学生方程式汽车大赛(燃油组)第三名在内的各类国家级奖项6项。学生申报发明专利3项、晋升国家级大学生创新创业训练计划项目8项、晋升上海大学生创新活动计划项目3项。涌现出一批小有声望的校园“科创达人”与技术“大牛”，成为各院系学生科技创新的主力与引领者。同时，在他们的影响与带领下，一批批校园科创新秀得以最快地脱颖而出，迅速成长，形成梯队并相互协作，使得项目式的实践创新人才培养工作高效推进。

5 多方联动培育创新成果

立足于长远发展，Fab-Lab2.0建设定位于三方共建的模式，即学生创新中心+学院+企业联合建设。中心提供场地、设备、核心课程、管理与保障人员；学院提供师资、专业指导；企业提供社会需求、把握行业发展与实验室建设方向。多方联动的创新开放平台具备以下特点：具有较强的先进性、开放性、工程实践性；具备较强的产业活跃度并充分体现学校的特色优势；多专业交叉、协同和集成。中心则以培养创新型人才为出发点，充分调动行业和企业的优势，打造学科交叉环境并建立起有应用导向的科技前沿的实践实验环境，激发学生们的兴趣，引导学生们围绕科技前沿的实验平台形成创新课题，保证实验室持续、健康发展。

目前，集思空间已经与大疆公司建立了联合实验室；与若联、幻飞智控等无人机公司达成合作意向，与中航集团下属研究所正在进行合作洽谈。企业为Fab-Lab2.0的发展指明了技术前沿，依托Fab-Lab2.0建设的交叉创新平台，每年通过定期发布校企合作创新项目、企业培训课程、毕业设计课题、企业真实实习环境等方式为中学生、本科生、乃至工程硕士提供各类信息及项目支持。

各主题Fab-Lab开设的企业共建课程达到4个模块，在第十四期“上海交通大学大学生创新实践计划”项目立项之初，通过各种途径向Inter公司征集研究项目10项，向Honeywell公司征集研究项目6项，向NI公司征集研究项目6项，分类向对口院系发布，并由院系与企业双方导师共同进行指导。这些项目更加贴近企业需求，符合科技发展最新趋势。同时采用多种方式聘用院系教师、企业导师，进行立体化项目指导，多元化理论与实践授课。定期组织举办各类讲座、沙龙、竞赛、实习招聘等活动来达到与企业及院系对接，实现多方联动的目的。

集思空间定期举行入驻团队项目展示活动，邀请政府、企业、风投创投等多方专家对学生项目进行指导、评审，遴选有发展潜力的项目、团队进行重点培养和孵化。2016年11月，集思空间入驻学生团队受邀在上海虹桥临空经济园区举行了项目中期检查暨汇报展示活动。作为创建上海虹桥智能科技创新中心研讨会的重要议程，活动邀请到长宁区知识产权局领导以及创业投资基金执行合伙人、阿里集团战略投资基金会总经理等嘉宾担任评委。围绕实用价值、技术创新性、应用推广前景以及项目产品化程度等评审标准对10个学生团队项目进行了指导与点评，有针对性地提出下一步完善与改进的建议与意见，遴选出1个团队项目进行后期辅导与重点培育，目前该项目已实现部分产业化。

在管理中，集思空间实行教师管理员与学生自主管理相结合的模式。先后制定出台了“集思空间学生(会员)自主管理办法”“集思空间学生会员公约”“集思空间学生(使用者)信用记录与管理办法”等规章制度。建立定期师生联席会议制度以及定期学生使用反馈征询制度。采用门禁形式进行实验室预约使用以保证服务质量，利用全天候监控提醒以及设备仪器培训后授权使用模式，最大限度地保证学生使用安全。

在Fab-Lab2.0建设推进过程中，也注意到以下几个问题需要进一步梳理协调：① 主题(创新)型Fab-Lab2.0与通用(传统经典)型Fab-Lab1.0的定位与统筹；② Fab-Lab2.0的可持续发展；③ Fab-Lab2.0的宣传与共享。以上问题在Fab-Lab2.0的后续建设中将予以重点考虑关注。

6 结 语

经过实践证明，定位于支撑课程实践环节，支撑各类学生创新项目、毕业设计、竞赛的Fab-Lab2.0建设，可以解决现存的问题，更好地培养大规模富有创新精神、勇于投身实践的创新创业人才队伍，为高校创新人才培养模式开辟新途径。① 通过实验室预定、设备借出、全天开放等服务模式成为开放式学生创新图书馆，改变以往单纯只为实践类课程服务的模式。② 可整合多个学科专业的特色，形成交叉性、产业前沿性应用驱动的创新实践平台，打破学科壁垒，能使学生从多角度去验证所学的专业知识、扩展思维，通过研讨、实践、竞赛及模拟训练等方式，增加创新实践的机会，充分调动激发学生的创造力。③ 工科类Fab-Lab2.0的建设模式，可以推广到理科类、设计学科类、材料环境化工类等学科，建立一系列的Fab-Lab2.0，通过大量实践教学活动，打破传统教学中重知识轻能力的教学模式。④ Fab-Lab2.0全面开展与产业的合作，把企业的实际问题需求，引入到学生创新实践中，为创业人才的培养奠定基础。