机械专业大学生科创能力培养的教学探索与实践

张善文 李益民 汪小会 宋爱平 周建华 张燕军 张剑峰

摘  要：针对机械专业大学生科创教学过程中存在的问题，结合实践案例，对培养大学生科创能力的教学方法进行了探讨。采用了培养调研能力，集中时间做科创，用成果激励学生、模板教学和毕业设计（论文）完善科创等方法。这些方法可提升大学生科创能力，提高学生学习积极性、主动性和创新教育质量。

关键词：机械专业;大学生;科创能力;教学方法

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）20-0038-03

Abstract： Aiming at the problems existing in the process of science creation teaching for mechanical major college students， the teaching methods of cultivating students' science creation ability are discussed in combination with practical cases. It adopts the methods of cultivating research ability， concentrating time on scientific creation， encouraging students with achievements， template teaching and graduation design （thesis） perfecting scientific creation. These methods can improve students' ability of science creation and their learning enthusiasm， initiative and quality of innovation education.

Keywords： mechanical major; college students; creative ability; teaching method

一、概述

创新是民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭源泉，也是中华民族最深沉的民族禀赋，青年是社会上最富活力、最具创造性的群体，要有敢为人先的锐气，开拓进取，理应走在创新创造的前列[1]。各高等院校在培养大学生实践能力，尤其是科技创新能力方面投入了大量人力和物力资源，建立了各自的科技创新创业工厂，产生了众多新颖的科技成果，有些成果也被科技企业所认可，并进行推广应用。另一方面，大学生本身对科技创新的热爱，也会积极参与科技创新活动，在创新实践中体会知识的价值和力量，并得到自我成长。目前，通过课外科技创新活动提高大学生的科技创新能力已成为社会和高校的共识[2，3]。

二、培养机械专业大学生科创能力的作用

近年来，国内很多高校均开展了不同专业的科创活动，目的是通过各专业科创活动提高学生在本专业领域的创新能力，培养本专业领域的创新人才。科创活动对于机械专业大学生创新能力的培养具有积极作用，主要体现在以下四个方面。

1. 培养学生的创新意识。创新行为不是凭空出现的，学生有创新的想法后才会想着怎么去做，需要哪些知识去实现。而创新想法也不是想有就有的，需要有创新意识，主动思考才会产生。与传统课程学习相比，科创活动中遇到的问题，需要学生主动去想办法解决，所需知识需要主动去获取。学生有非常明确的学习目标，效果自然不差。老师的作用仅做指引，而不是把什么都告诉学生，然后学生照做一遍。科创这种学习模式有助于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高学习的积极性和主动性，提高大学生的创新意识。

2. 培养学生的创新实践能力。创新是从实践中产生的。目前，机械专业的很多课程与工程实践联系不紧密，过于强调理论知识，学生学习后，对于复杂的工程问题不会简化成简单的理论模型。科创活动与实际工程联系紧密，甚至直接与生产或者工程实际相关。这样，学生在实际工程背景下发现实际工程问题，利用所学知识解决实际问题，对于理论知识理解更深刻，有效弥补了课堂脱离实际的缺点。在实践过程中，通过实际问题可以激发学生的学习兴趣和创造力，培养其创新实践能力[4]。

3. 培养专业创新人才。实践过程中遇到的问题绝大部分都不是一次就能解决的，需要投入大量的时间和精力。有时候一个实验做了很多次也不能成功，毅力差的学生甚至中途退出。这就需要学生有足够的耐心和很强的抗挫折能力。同时，科创活动中，学生需要和导师、同学沟通与分工合作。这样，可以培养学生的交流和团队合作能力。通过科创实践，学生的知识水平、专业素质和创新能力都会得到提升，综合素质得到很大提高，可以培养出社会需要的创新人才。

4. 提高本科毕业设计（论文）质量。毕业设计（论文）是机械专业人才培养的重要环节，是大学生学业完成情况的重要指标，同时也是检验本专业教学效果的评价方法。学士学位论文在一定程度上体现大学生创新能力，但在其发展过程中，却出现了毕业设计（论文）质量下降的现象，即使有些高校进行了整改，效果仍旧不理想。主要原因是学生对毕业设计（论文）重视不够;抄袭和拼凑比较严重;时间短，对课题理解不够深入;资料检索能力，总结和写作能力差。在大学阶段，经过科创训练的学生，在毕业设计（论文）时，能够深入理解毕业课题，具有很强的文献检索能力，写作能力，设计能力等。因此，科創活动可以在很大程度上提高本科毕业设计（论文）质量，提高机械专业创新人才的培养质量。

因此，科技创新能力不仅反映大学生对专业知识掌握的情况，独立发现、分析和解决问题的能力，而且也能反映学校的创新教育质量。在大学生科创实践中，如何采用合适的教学方法以培养大学生科技创新能力，提高创新教育质量，是值得探讨的问题。

三、大学生科创实践教学过程中存在的问题

目前，大学生科技创新活动已成为各高校培养学生创新能力的重要途径。大学生科创活动是理论与实践相结合的综合环节，在教学过程中存在的主要问题有以下几点。

1. 缺乏专业知识。学生一般在大一或大二开始参加科创活动，大一主要学习基础理论课，大二才开始接触专业课，所学专业课程少，专业知识面窄，对本专业认识不深入，不利于科创活动的开展。对于机械专业的大二学生来说，在科创活动中采用三维软件建立设计几何模型基本没有问题，但由于缺乏结构设计的实践经验，很难设计出合理的机械结构，设计方案会有所欠缺。如果再让他们想办法去验证设计方案，多数情况下不会有好的结果。专业知识的缺乏很大程度上阻碍了科创活动的进行，学生的创新想法也很难产生。

2. 时间分散，科创投入难以持久。学生一般在课余、周末、寒假或暑假才有时间参与科创活动，时间很散，且跨度较大。刚学会或者熟悉的知识或者试验操作，隔一段时间后可能会遗忘。这样很不利于科创项目的开展。为了保证大学生科创活动的质量，培养其科技创新能力，学生需要投入大量的时间和精力，且时间较长。目前，各高校大学生科创活动均存在投入时间少和精力不足的问题。科创刚开始时，学生积极性和主动性很高，表现出很高的热情和兴趣。然而，在课程学习、校内外兼职工作、考证、考研、出国交换学习和就业压力下，学生投入的时间很难保证，科创课题进展很慢。尤其是实验过程中，经过多次实验也没有得到理想的结果，学生的挫折感增加，科创热情下降。这样会导致科创课题中途截止，立项而未结题的科创项目增加，老师带学生做科创的积极性和热情也会衰减，甚至不愿意带学生做科创课题。因此，学校和老师应采取措施保证学生在科创实践中投入足够的时间，从而提高培养大学生科创能力的质量。

3. 混科创学分。目前，各高校为了提高大学生参与科创实践活动的积极性和主动性，将大学生科创实践活动作为课堂外选修课程，参与科创和结题均有学分。笔者在科创教学过程中发现：少数学生只是为了完成科创学分而非主动参与科创项目。这样不利于科创项目的进行，给同组学生带来不良影响，增加其工作负担。因此，学校和老师应采取措施保证参与科创的学生均有责任完成课题，均有任务分工，做到人人参与，共享科创成果，共同进步。

4. 科创项目申请书、报告和成果撰写难度大。在大学生阶段，缺少专门的课程对大学生进行项目申请书、研究报告、论文、专利和软件著作权撰写的培养。而这些對其毕业读研或工作都是很重要的。目前，大学生的科创项目申报书、研究报告等大多由导师或者所带研究生直接代笔完成。这样使得大学生在这方面的能力培养被忽视，不利于其综合素质的提高[5]。因此，学校和老师应采取措施加强科创立项、中期检查、成果撰写和结题等项目全过程的指导和培训，提高大学生科创能力。

5. 科创项目未能完全完成。在大学生科创活动中，经常会出现课题尚未完全完成的情况。出现这种现象的原因有：大学生专业课程未完全学习结束，对科创中用到的相关知识并不了解;大三第一学期开始，很多学生均开始准备考研，心思已不在科创上，把主要精力和时间投入到考研考试科目的复习中;一部分同学开始准备公务员考试;少数同学缺少耐心，坚持不下去。为了让学生完整地完成科创实践活动，有必要采取相关措施。

四、教学方法探讨

1. 培养调研能力

大学生在接触到科创项目时，一般会用百度等搜索关键词，寻找与课题相关资料，这是一种非专业的途径。笔者在科创前，会对学生进行培训，让学生自己能够通过常用检索网站找到课题相关专利、论文、报告和书籍等。通过阅读大量文献资料，学生会有自己的创新想法，这种想法有原创的、借鉴的或融合的。通过训练，可以在一定程度上弥补大学生在专业知识上的缺乏，开拓其思路，拓宽其见识，丰富其想象，增强其学习自信心，为科创课题的顺利进行打下基础。这种方法在科创实践过程中有很好的效果，产生了多项发明专利的想法。

2. 集中时间做科创

在指导大学生科创过程中，学生时间分散，不利于科创进行。为此，笔者将科创放在大二暑假集中时间进行。在暑假一段时间内，对学生进行集中培训，主要包括：科创调研、方案设计、详细设计、设计可行性验证、专利和论文撰写等。在执行过程中，科创调研和方案设计进展比较顺利，但限于学生相关专业知识的缺乏，详细设计和可行性验证有所欠缺，这两项内容可以在后期毕业设计中继续完善，届时所有专业课都已学完，可以充分利用所学专业知识，完善科创项目的后期工作，此外，还可以提高毕业设计质量[6，7]。

3. 用成果激励学生

在大学生科创活动中，难免会有混科创分的学生。针对这种情况，在科创前制定合理的规则，是可以避免的。笔者在实践过程中，规定没有工作的学生在成果中是没有名字的，成果挂名的先后顺序依据其贡献大小。此举在很大程度上激励了学生参与科创项目的积极性和主动性。在调研、方案设计、撰写专利和论文等过程中，学生都会主动去做，不存在布置的任务没有人做的情况。相反，学生还会催笔者给其看方案、报告、专利和论文，形成良好的科创氛围。

4. 模板教学

大学生对科创论文或专利的撰写缺少相关学习，科创活动正好提供了学习机会。笔者主要采用了模仿学习方法，将已发表的论文或已授权的专利发给学生先进行自学，在自学过程中领悟论文或专利的固定模式和撰写方法，然后按照论文或者专利模板，针对自己的设计对象撰写论文或专利。有不明白的地方，学生会主动询问，笔者向学生做出说明和解释，学生大都做得不错。自学能力强的同学一次就能写好。模板教学在指导大学生科创活动中取得了显著成效。目前，以大学生为主完成了多项专利和多篇论文。

5. 毕业设计（论文）完善科创

大学生在科创活动中，因专业知识的缺乏，时间不够，考研等原因，没有将科创项目完整地做完。将科创项目做为毕业设计课题，让学生继续完善科创项目，是一条很好的路径。此时，学生已经学完所有课程，具备完善科创项目的专业知识，对毕业课题很熟悉，基本的检索能力、写作能力、设计能力等均已具备，基本具备完成毕业设计（论文）的能力。如果学生毕业时需要考研复试或者找工作，也不会耽误毕业设计。因为课题的前期调研、方案论证等工作均已在科创时完成，为考研复试或者找工作挤出了时间，基本不会耽误毕业设计的进程。因此，用毕业设计（论文）来完善大学生科技创新实践活动，一方面可以让学生完整地参与一个科创项目，另一方面可以很大程度上提高毕业设计（论文）质量。笔者采用此方法，极大地提高了带学生做毕业设计的效率和效果，实现了“老师教得轻松，学生学得轻松”。除了学生产出的专利和论文成果外，还产生了一个校优秀毕业设计，同时推荐为省优秀毕业设计。

五、结束语

本文通过分析机械专业大学生科创教学过程中存在的问题，结合实践教学，采用五种教学方法提升了大学生科创能力，提高了学生学习积极性、主动性和创新教育质量。培养调研能力可以使学生产生自己的想法;集中时间做科创可以使学生心无旁骛地开展科创项目;用成果激励学生可使学生积极主动参与科创项目，形成良好科创氛围;模板教学可使学生很好地掌握论文和专利写作技巧，并产出科创成果。毕业设计（论文）完善科创可以让“老师教得轻松，学生学得轻松”，很大程度上提高毕业设计（论文）质量。以上方法在大学生科创教学过程中的使用取得了很好的教学效果。

参考文献：

[1]习近平.在同各界优秀青年代表座谈时讲话[J].中国高等教育，2013（10）：3-5.

[2]胡中伟，姜峰，黄辉，等.科创活动对大学生创新能力培养的作用及存在的问题分析[J].课程教育研究，2017（24）：14-15.

[3]刘克江，张树玉.大学生科创能力培养开放式实验体系的探索与实践[J].高教学刊，2018（11）：25-26+30.

[4]虞世鸣，杨彦，杨莹，等.大学生科技创新活动可持续发展指导策略和方法的探讨[J].实验室研究与探索，2012（07）：98-102.

[5]佟富春，曾曙才.大学生科技创新活动与专业教学科研相结合[J].教育教学论坛，2017（5）：56-57.

[6]张善文，张燕军.机械制造技术基础课程教学实践与探讨[J].中国现代教育装备，2016（233）：53-55.

[7]陆静.提高高校毕业设计质量途径的探索[J].大学教育，2014（2）：37-38+42.