(山东理工大学交通与车辆工程学院,山东 淄博 255049)
创新人才培养已成为我国高校教育的聚焦点,培养具有创新意识和创新求异复合式人才成为高等教育的迫切要求。近年来,我国在高校大学生科技创新能力培养方面取得了显著的成果,形成了一些行之有效的大学生科技创新组织模式。但是,我国应试教育培养模式束缚了学生的创新能力提高,传统的重理论、轻实践的传统教育模式造成大学生普遍存在科研创新与动手实践能力弱化的问题。首先,大部分学生还没有走出应试教育的束缚,习惯于填鸭式教育模式,个性发展还不充分,习惯于记忆和认同书本上的结论与教师的讲授,缺少提出新问题的动机和能力,更加缺乏对问题进行批判与质疑的意识,提出问题、分析问题和解决问题的积极主动性还比较欠缺。其次,标准式考核模式营造了单一思维训练的氛围,趋同避异思维限制了学生创新能力发展,求异思维不够敏锐。大学生考核评价体系注重卷面考核,对学习过程考核较少,而实践能力和创新思维能力考核由于考核模式复杂,还存在考核成本较高的问题,而被忽视。再次,高校大学生学习缺乏自主性、社会适应性,教学与生产实践的脱离制约了大学生创新能力的发展[1][2][3]。
创新能力培养包含创新精神的培养和创新素质的提高两部分,特别是创新实践能力的拓展,这一方面需要课堂理论教学来传输和训练,还需要借助科技创新平台来提高。例如在完成挑战杯一类创新项目时,学生的创新能力能得到极大的锻炼和提高。大学生科技创新比赛平台作为学生进行科技创新的重要实践场所,对培养学生创新实践能力、工程设计能力和综合动手能力起着关键作用。人才培养是建立于科学顶层管理设计的系统工程,在构建科技创新平台的同时,将创新意识渗透到每一个创新实践教育环节中,通过实践性教学来培养学生的创新能力,而且要不断鼓励学生积极参加各类学科竞赛和科研活动,通过创新项目的开展,使学生跳出书本求知,从被动适应到真正学以致用,培养他们自主发现问题、分析问题、解决问题的能力[4][5][6][7]。
根据网络时代大学生能力发展要求,利用网络的快捷性和即时性特点,搜寻最新科技热点问题,注重培养大学生参与科技创新的动机,培养持久而坚韧的研究兴趣,激发学生探索知识和创新知识的热情,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。建立大学生科技创新多重奖励激励体制,通过比赛奖励激励大学生参加比赛的热情,提高其参赛的积极性;将大学生科技生产创新活动作为学分学习的一部分,提高大学生科技创新参与度。通过选择创新性课题,鼓励学生走出书本,进入第二课堂,以学以致用为目的,培养善于发现问题、善于思考和学用结合的创新思维习惯,以课题为中心,选拔科技创新团队。
打好科技创新基础。遵循终身教育的理念,根据专业的培养目标,改变课堂教学的组织形式。按照专业应用特点,充分利用学校现有资源,以科研项目实施、学科竞赛项目开发、专利和论文写作等作为实践教学组织的出发点,开设各类与专业竞赛相关的选修课程,创新能力培养与科研训练、课内理论教学与课外实践融为一体,开放性实验与课堂实验相融合,为课外创新项目提供实践平台及导师指导环境,满足学科交叉背景下宽口径专业教育的需要,提高学生解决复杂工程问题的能力,实现学生对前期掌握的各种专业知识的融会贯通[4]。
知识迁移能力培养。科技创新比赛项目往往涉及多学科知识,超出了学生学习范围,因此学习新知识就成为科技创新的迫切要求。迁移能力培养是一个自主学习的程序化过程。首先,让学生具有某个知识点的完整知识结构,从该知识点出发,迁移到与该知识点具有类似知识结构的新的知识区域的学习。其次,要指导学生了解新旧知识间的联系,由已知知识去学习新知识,降低学生理解的门槛,提高学习效率。最后,还要明确新旧知识间的区别,避免机械迁移的发生,做到举一反三,而不是机械地照猫画虎。知识迁移能力培养要符合学生的认知规律。在教学过程中,一方面要注意迁移前知识的学习,对知识点进行全面深入的学习,让学生熟练掌握和理解;另一方面教学过程要按照提出问题、分析问题、实验验证、得出结论和应用推广的认知规律展开。在指导过程中,要按照大学生科技创新项目知识体系选择合适的教学主线索;讲清各个知识点,从一个知识点发散联想到另一个知识点,找出知识点之间的联系与区别;帮助学生建构完整的知识结构,形成知识网络;使学生对所学知识做到层次分明、脉络清晰,并能根据知识网络随时唤醒与新授知识相关的内容,从而帮助学生完成学习的正迁移,提高学习的效率[8]。
创新能力培养。创新能力是一种复杂的能力结构。在这个结构中创新思维处于最高层次,它是创新能力的重要特性。创新能力实质就是创造性解决问题的能力。在科技创新活动中布置学生经常有意识的思考项目关键问题,学习一些创新理论和技法,经常进行发散和集中思维训练,尝试用创造性的方法解决实践中的问题。越是积极地从事创新实践,就越能积累创新经验,锻炼创新能力,增长创新才干。创新是通过创新者的活动实现的,任何创新思想,只有付诸行动,才能形成创新成果。因此重视实干、重视实践是创新的基本要求[9]。
以比赛作为媒介锻炼大学生的选题能力、动手制作能力和协作能力,通过老师、同学间问题互动、螺旋式讨论学习,能够较快把握住项目的科学问题,找准项目运作过程中的关键问题,针对性的提出解决问题的研究方案,通过理论分析、数值仿真和试验验证等方式解决问题,提高学生分析问题、解决问题的能力。鼓励学生进行创新项目的制作,参加各级各类大学生科技创新比赛,力争取得好的名次和奖励。贯彻理论指导实践的教育思想,项目的实施过程注重专业知识的学习,同时更注重思维能力训练。根据学校相关政策将课外创新实践教学纳入专业培养计划,鼓励支持学生参与各种学科项目、学科竞赛的研究,引导学生参与各级科技创新平台建设,参与各类基于项目的训练活动以提升自身创新实践能力,强化实践教学过程中科研与教学的互动,充分发挥学生的专业才能,多角度、多层次培养学生的科研思维和工程意识,满足学生个性化培养的需求,实行开放式的实践教学,为学生创新实践能力的提升奠定良好基础。
开展多层次的科技创新团队培养。第一层次,进行创新项目的制作,参加各级各类大学生科技创新比赛,力争取得好的名次和奖励。紧扣当前社会发展需求,选择切实可行、带有一定科技含量的题目。第二层次,激发大学生科技创新的热情,帮助学生在科技制作过程中产生新思想、新方法和制造新的装置,申请发明专利。第三层次,对科技制作过程的新思想、新方法进行提炼总结,以科技论文的形式来概括项目制作创新过程中的完整性成果。团队由本科生和研究生组成,高年级学生指导低年级学生,研究生侧重理论研究,本科生侧重实验探索的梯度帮带互学模式与不同专业知识互补的模式相结合,促进知识和思维模块的整合和集成,发挥知识整合的放大效应,提高学生科技创新的层次。
第一,在科技创新项目运行过程中,发现学生存在畏难情绪,缺乏思考问题和解决问题的主动性和积极性,对老师依赖性强的特点。这表明学生的理论基础不够扎实,不能把所学的知识融会贯通、综合运用。
第二,正常的专业课程培养体系、课程教学方案不适用于学生的科技创新能力培养。很多专业课开课都比较晚,要参与科技创新项目就必须提前学习使学生熟练掌握有关知识,还要学习很多项目中要用到的,学生本专业不会开设但其他专业会开设的课程内容。上述情况使得学生的专业知识量、深度和广度、能力培养方面有很大的局限性。
第三,学生的动手能力、专利、论文写作能力强弱不均,参与各类项目时能力得不到有效发挥。
第四,由于学生各方面能力发展不平衡,存在动手能力强弱不均、组织协调能力有强有弱、知识水平不均衡等问题。在工作分工不当的情况下,团队成员各项工作往往不能协调一致,团队成员间存在磨合期较长的问题。
第五,科技创新小组成员还存在上课时间与课余制作时间分配不当的问题,有的学生课余科技制作时间占用较多,导致课程学习受到影响,存在考试成绩下降的问题。
针对以上问题,指导老师应该多做工作、做好工作,了解好项目的可行性,避免因选题过难、技术含量过高而出现制作难度太大、打击学生的参与积极性的问题,还要深入了解学生的能力情况、性格情况,合理分配工作任务,选好项目负责人,发挥每个成员的特长,还要注意团队精神培养,增强团队的凝聚力。
科技创新平台借助学校现有资源,实行教师全程指导,以创新课程教育为先导,通过典型小项目制作、参与各类科技创新竞赛,培养学生掌握科研思维方法。以学科竞赛和工程项目为助推器,由点到面、从小到大、从局部到整体地逐次提升学生的创新实践能力,多方位训练学生的科技创新能力。
1.加强宣传,营造浓厚的氛围。为提高学生的积极性、主动性、创造性,一方面不断进行教学方式创新实践,鼓励教师采用讨论式教学、问题教学、案例教学,激发学生的学习兴趣;另一方面让参加科技创新活动并能够完成相应项目任务的学生参与评奖、评优等工作,激发学生参与的热情。
2.组建各类科技创新实践小组。由相关专业教师负责小组的指导教学工作,每年通过各类获奖作品参观、科研讲座等活动进行广泛宣传,以创新小组方式招收新成员。各小组定期举行基于项目的主题讨论活动,尽快让新成员熟悉实践小组的创新内涵,采用教师指导学生、高年级带动低年级的模式,同时配合相关创新性实践课程训练,培养低年级新成员的专业知识量、科研思维和创新意识。
3.积极动员一批既有理论教学水平,又有实践教学能力的学术带头人和优秀骨干教师加入科技创新团队中,直接指导科技创新教学。
4.指导项目选题,抓好项目筛选。选题要求思路清晰,目标明确,具有创新性、探索性和可行性;选题可以是理论延伸、实验研究、发明创造和社会发展领域的对策研究等。要鼓励学生进行发散性思维,多想金点子,多出好主意。鼓励学生选择跨学科、跨专业体现学科交叉的项目,这样可以开阔学生视野,学习不同学科专业的知识,培养团队合作能力。
5.鼓励学生参加创新活动。通过严格选拔、分类训练与指导,组织一部分动手能力较强、具有创新意识的学生参加科技创新竞赛等,抓好传帮带,用实战检验教学效果;写作能力较强的学生则被鼓励参与专利写作、论文写作和职业技术能力训练等活动,满足各类学生的不同需求,使得各层次学生的实践能力得到不同的提升[4][10]。
6.制订科技创新培养活动的保障措施,促进创新平台项目有效开展。让科技活动成为教学体系一个重要的组成部分,进行科技创新弹性学分认定,各类课外科技项目如果符合学生全面发展要求,活动内容可以延伸到相关的课程设计、毕业设计,作为自选项目得到教师指导,争取取得工程价值较高的科技创新成果;多方面争取科技创新经费,从学校和企业获取资源支持,提高科技创新的针对性和实践性,例如,科技创新平台经费由学院或者企业承担,资助方根据参与人数、项目执行情况确定当年预算,预算内经费由平台负责人掌控,确保创新项目的有效开展[4][9]。
项目实施范围以本科生为主,兼顾研究生,以高年级学生带低年级学生。研究生侧重理论,本科生侧重实验的梯度帮带互学模式和不同专业知识互补的模式相结合,进行知识和思维模块的整合与集成,充分发挥知识整合的放大效应,提高学生科技创新的层次。
以动机引导、兴趣培养为导向的科技创新团队选拔模式能选拔出有热情、肯钻研和能吃苦的学生,这些学生能很快融入创新团队,明确任务分工和责任,充分利用业余时间进行科技制作和科技攻关,短时间就能够制作出高科技含量的比赛样机,研究了科学问题的提炼方法和关键问题突破策略,提高了学生分析问题、解决问题的能力。夯实基础—注重迁移—锻炼创新的三位一体的科技创新团队梯队培养模式能全方位锻炼学生,提高学生解决问题的综合能力,达到能解决复杂工程问题的目的。