大学生技术装备研发能力培养探索与实践

杨 军，乔林珂，贾肖静，梁子晨

（中国矿业大学（北京）a.深部岩土力学与地下工程国家重点实验室b.力学与建筑工程学院，北京100083）

0 引 言

研究型大学都把培养创新型高素质人才作为办学目标，国内每所双一流研究型大学都拥有至少一个本科生研究项目。国家重点实验室是我国基础研究和装备研发的技术高地，在提高我国知识创新水平、发展高新技术、培养和聚集优秀人才上发挥了重要作用［1-2］。

根据多年《科研导论》课程教学和作为科研项目主持人的经验，结合我校开展的大学生创新训练项目，分析存在的问题与不足，提出一种以指导教师在研课题为背景，依托大学生创新训练项目，结合重点实验室优势，立足技术和装备研发为导向的本科生创新训练的指导方案，并在实践中收获良好成效。

1 研究问题的提出

1.1 研究问题的背景意义

创新的事业呼唤创新的人才，高校肩负人才培养和技术研发双重任务。但长期以来，受到传统教育理念影响，高校提供给学生们实践创新的机会很少，学生掌握的往往是书本上的理论知识，缺乏创新的意识和能力。如何借助创新训练项目激发大学生创新兴趣，体验真实的科研工作，培养创新能力是亟待解决的问题。

1.2 实施条件

我校自2013 年起全面实施大学生创新训练项目，要求大二至大四年级本科生全部参与，以小组的形式合作完成一项科研项目［3］。2014 年起实行的“本科生全程导师制”创新举措，旨在培养学生团队意识和合作精神、责任感和科学精神［4］。深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，历经10 年建设，现已有固定资产2.3 亿元，配备具有自主知识产权的大型实验仪器20 余台套，拥有教授9 人，副教授12 人，博硕士导师25 名。实验室已初步建成了以深部岩体“力学特性”“破坏模式”“灾害控制”为主要方向的科学研究平台和人才培养基地。项目主持人承担的科研项目见表1。

表1 项目负责人的在研项目

2 大学生技术装备研发现状与存在的问题

2.1 现状分析

制造企业若要形成强大的市场核心竞争力，装备技术的自主化研发至关重要。结合近5 年来“本科生全程导师制”和“大学生创新训练”的契机，深部岩土力学地下工程国家重点实验室（北京）积极探索本科生装备技术研发能力的培养，拓宽与一线生产企业的联系与合作。每年积极选拔一定数量的教师和学生进行装备技术的研发。

2.2 存在的问题

我校前期开展的大学生创新训练取得了很大成效，但是针对大学生装备技术研发能力培养的训练项目数量比较少，同时在实施过程中存在以下问题：

（1）教学体制陈旧。大学生创新训练项目与传统的实验课程教学之间区分不明显，导致受学生重视程度不高。大学生创新训练作为实践环节，虽然在最终考核环节会评定档次。但不记入学分和考分，受制于传统的教学体制，在学生心中地位不高，因此对技术装备研发的重视程度不高，动力和热情不足。

（2）原始创新性不足。企业的研发往往从实际需要出发，而大学生更为熟练掌握的是理论知识，技术装备研发往往是对现有的技术和装备进行模仿式创新。从最终形成的成果上看，许多大学生技术和装备研发形成的都是可行性分析报告，距离真正的研发还有一段距离。

（3）大学生创新训练项目计划粗略，执行控制不力。学生并不确切知道自己需要做什么，编写的计划书缺乏牢固的根基，而作为研究型大学的教师，承担着一定数量的教科研工作以外，还承担研究生的指导与培养工作，对装备和技术研发指导的经验和时间不够充裕，以致部分项目在执行阶段缺少指导而失败。

（4）装备技术的研发与市场现实需要脱节。大学生大学前很少接触社会，缺少社会历练和市场洗礼，因此对市场的需求了解有限，同时对技术和设备的可行性、实用性、成果转化的可能性把握很差，导致大多数装备和技术研发与制造企业脱节，与市场需求脱节，最终只是纸上谈兵，难以落地实现。

（5）学生可支配时间较少，并缺乏资金支持。技术和装备研发，从前期的计划书撰写到后期推向市场，都离不开研发人员时间的投入和资金的支持。学生创新训练的过程实施阶段正处在学生大量学习专业课的阶段，学生课程多，课业任务繁重。而创新的成本和风险很大，学校为每个项目资助的0.6 万元经费难以覆盖支出。

3 创新训练的模式探索

为解决上述问题，必须制定切实可行的研发目标和详细的研发计划，选择指导老师和专家对项目的实施进行全程指导［5］。利用教师具体的在研项目，在充分利用实验室的基础上，遴选一定数量的教师和学生进行技术装备的研发探索，可以培养学生动手操作能力、提高实验室的仪器设备利用率、改进教学模式、完成科研项目、研发技术装备、补充实验室仪器设备。

3.1 研究思路

根据教师现有的在研项目细化出实验项目和标准要求，特别是有针对性地引导学生进行仪器设备、装置的研发制作以及专利的申报。将提前拟定开设的实验项目，让遴选的学生和预设的题目之间进行双向选择。通过学生参与科研项目、完成项目的相关内容，进而完成仪器设备的自主研发，激发学生的创新意识和动手能力，围绕实验优化实验仪器设备或是发明新设备。在实验中不断探索学生的管理模式、优化培养方案，最终达到预期目标［6-7］。

根据项目实施方案制定的技术路线图见图1。

图1 技术路线图

3.2 实施措施

研究课题的过程分为前期准备、过程实施、后期结项3 个阶段。

（1）前期准备。①充分研读学校关于“本科生全程导师制”“大学生创新创业训练”等相关政策文件，以之为前提建立本项目的指导方针。②细化和遴选教师的科研项目，设置学生感兴趣，难易适当的科研课题。③完成学生与课题之间的相互匹配，落实相关专职实验员、企业专家顾问、辅助性参与实验的博硕士研究生。④安排实验场地和仪器设备的使用时间。

（2）中期实施。①在指导教师精准监督指导下，由本科生自行根据所选择的科研课题，制定相应的实验方案。②在专职实验员的帮助下，学生开展实验，如遇到问题，可由研究生辅助学生进行实验。③实验过程中，指导老师有意识地加强对学生实验方案设计、过程的优化，仪器设备优化的意识和能力的培养，鼓励学生进行装备和技术的改进和优化［8-10］。④做好实验数据的采集整理，按要求记录手册。

（3）后期结项。①学生总结成果，撰写实验报告和结题报告，并针对存在的问题，优化实验方案的设计，改进装备仪器。形成专利、论文并投稿。②指导教师对学生撰写的项目结题报告进行审订，同时总结实验课程和大学生创新训练的指导模式，积累经验，形成教学方案的改革。

4 研究结果与分析

依托科研项目、注重校企对接、针对性地设置难易适当的实验题目、明确实验任务以及良好的管理模式，是课题取得很大成效的重要原因［11］。依托国家重点实验室以技术装备研发为导向的大学生创新训练项目实施近3 年来，共完成了5 项的科研项目的实验内容，申报了4 项实用新型专利、2 项发明专利，申报专利明细见表2。由本科生撰写的相关论文5 篇，商业计划书9 份，优化设计或改造实验小型仪器8 台。这些围绕科研项目开展的大学生技术装备研发实践，学生一方面熟悉了行业知识，参与教师的科研项目，另一方面提高了创造能力和水平，提升了开放创新实验项目效果，达到了预期的目标［12］。

表2 申报专利情况表

研究方案之所以能够取得成效，主要是定位精准、选题明确、针对性强。特别是在实验过程中采取以下三个方面的措施。

（1）定位清晰。充分剖析在研项目，结合国家重点实验室优势资源，设置本科生感兴趣并且难度适当的实验课题，并给予学生自主研究的空间，宽容失败，尊重学生的自主选择权。

（2）构建四位一体的教学新模式。同时选拔企业研发专家顾问和博硕士研究生共同辅助参与，保障时间的充分利用和实验各个阶段平稳进行。在各个阶段完成后，及时总结经验与不足，逐步形成以本科生为主导，研究生作为辅助参与，企业专家顾问及时点睛、指导教师全程监督指导的四位一体教学模式。

（3）实验期间为学生创造良好的科研氛围。包括筹措充足的资金支持、与专职实验员的对接落实到位、协调好学生所需的场地及相关配套设备和原材料。本科生有助于实验室的科研项目推进，但是他们首先应被当作学生，其次才是研究人员。不能仅把他们当作助手，牺牲其个人发展。同时从学校、学院、指导教师三个方面筹措充足的经费保障实验的正常进行［13］。

5 结 语

“中国制造2025”将工程装备及高新技术研发作为制造业的重点领域之一。近年来，以“去产能”为导向的煤炭资源开发由过去的粗放型逐步过渡为标准化、科学型开采。以教师的在研项目为依托，结合国家重点实验室的优势开展的大学生创新训练项目既能让学生能体验真实的科研和实践［14-15］，增强大学生创新创业能力和热情。该模式的实施在实现学校学科、科研优势向本科教学和人才培养转移的同时，乘着“中国制造2025”的东风，提升实验室仪器设备自主研发能力及水平，进而推动行业转型与发展［16-17］。