机械类专业学生创新能力培养途径研究

杜继涛

（上海第二工业大学智能制造与控制工程学院 上海 201209）

0 引言

创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。在当前多维度变局时代，人才特别是创新人才决定着一个国家的综合实力。习近平总书记给袁隆平等25位科技工作者代表回信时指出，希望全国科技工作者弘扬优良传统，坚定创新自信，着力攻克关键核心技术，促进产学研深度融合，勇于攀登科技高峰，为把我国建设成为世界科技强国作出新的更大的贡献。科技兴则国家兴，科技强则军队强。坚持走中国特色自主创新道路，把关键核心技术掌握在自己手中，关键之一是要坚定创新自信，敢于开拓创新新方向、新领域，勇挑建设创新型国家的重担，努力向世界科技强国进军。高等教育作为国家创新体系的重要一环，肩负着培养创新人才的重要使命。对于应用型本科院校其教育的目标是：培养学生某一行业综合能力，即某一工作岗位所需知识和技能的基础上，培养学生跨行业或跨学科的知识和技能，使其能够在某一行业生产过程中的不同工作岗位有效工作；培养学生包括创新思维和理论知识在内的高级关键技能。

如何培养学生善于思维、勇于探索的精神；如何培养学生掌握坚实的基本知识、基本技能，并应用思变实践，是每一个高校作者一致在思考的问题。本文结合本校机械类工科专业学生的创新工作，给出了相应的策略。

1 加强科技自信文化建设

2016年7月，习近平在庆祝中国共产党成立九十五周年大会上的讲话中指出“文化自信”是“更基础、更广泛、更深厚的自信”。随着国力增加，国家对科学技术创新及创业的投入稳步增加，科技成果数量增多、质量改善。中国在2019年通过WIPO专利合作条约（PCT）系统提交了58，990份申请，从而结束了美国（2019年为57，840份申请）的统治，成为帮助鼓励和传播创新的PCT系统的最大用户。中国电信巨头华为技术公司已连续第三年拥有4，411件已公布的PCT申请，成为2019年公司申请最多的公司。2019年中国高校申请专利的总数为32万余项，其中，以发明专利为主，占据总申请数量的70%以上。不同类型的专利数量分别为：发明专利232319项、实用新型专利74304项、外观专利16723项。还有更多国家级、省级、市级等科研成果以及民间的小发明创造。如何通过这些案例凝练科技文化自信系统，如何把它融入课程思政，树立正确价值导向，为原始创新营造良好的氛围？科技文化自信深刻影响着科技工作者的创新活动和创新绩效。要珍视、挖掘这些成果背后的故事，并结合大学思政要求，不断丰富发展和发扬光大，引导机械类专业学生树立正确的价值导向，自觉践行“创新科技、服务国家、造福人民”的价值观，为应用研究和技术创新奠定良好创新生态。

科技文化馆建设：学校建有著名发明家包起帆创新之路展示馆，以大量实物和原始资料为主要内容，辅以现代化的声光电技术和图片、视频、雕塑、油画等表现形式，真实而生动地展示了包起帆数十年的创新历程、创新成果以及背后所蕴含的责任意识、工匠精神和家国情怀。展示馆共分7个大厅，设计突出创新理念，一层为船舱造型，寓包起帆的事业从码头起步，通过弯曲的长廊进入以抓斗等实物为主体的二层，寓曲折式前进的创新之路，三层为突出电子标签的集装箱造型，强调中国标准和创新创造。

劳模文化建设：上海第二工业大学有“劳模摇篮”之称，建校60年，在十余万毕业生中涌现出一百三十多位省部级以上劳动模范。借助宝贵的劳模校友资源，学校强化顶层设计，不断挖掘、凝练劳模文化内涵，把对劳模精神的宣传与传承纳入学校整体育人体系和校园文化建设，通过劳模墙、劳模工作室等逐渐形成了富有特色的劳模文化育人品牌。

通过展示和宣传劳模的事迹和精神，进一步弘扬“爱岗敬业、争创一流，艰苦奋斗、勇于创新，淡泊名利、甘于奉献”的劳模精神，引导学生积极践行社会主义核心价值观;进一步增强创新意识，营造浓郁的科技创新、科技自信的氛围，推动科技创新。

2 机械类专业学生创新型人才培养的对策

2.1 创新型思维教师是基础

思考能力：勤于思考、善于思考是教师创新能力中最重要的素质，教学生学会思考并养成思考的习惯是教师最重要的任务之一，而要完成这个任务，教师自身必须具备一定的思考能力和养成思考习惯。

质疑能力：教师要有自己独立的思考和主见，不拘泥于所谓“成型的教学模式”，要敢于用质疑的目光、发展的思路对那些有碍于培养学生创新能力的教育教学现状进行经常性的反思。鼓励学生大胆质疑，还得教会学生质疑。

解决实际问题能力：一名创新型的教师，应该像高明的医生那样，善于“诊病”、“治病”、对症下药。要求学生解决的难题，教师应先“下水”试一试，并向学生披露自己具有创造性的思考过程，这对学生进行创造造性思维活动将起到一种示范作用。

教科研能力：作为一名创新型教师，一方面要善于提炼自己的成功经验，使之升华为一般的规律；另一方面要善于学习和移植他人的成功经验，并能推陈出新。

要有恒心。创新教育不是一阵风，一场雨，一道闪电。创新教育是一个需要持久不懈的长期过程。在这个过程中，难免会有一些挫折和困难，这就要求指导教师保持恒心，坚定信心，不怕挫折，克服困难，让“创新”的意识，始终浸润在自己教育教学实践中。

2.2 良好氛围是创新能力培养的保证

良好的创新环境是创新能力的培养依的保证，创新教育环境和创新人才之间存在着相互作用的辩证发展关系，创新教育环境培育创新人才，反之，创新人才又改变创新教育环境。现阶段本科院校对于培养高校学生创新能力来说，其外部环境主要是学校环境以及社会环境。

例如本科院校每年开展的“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，“互联网+”大学生创新创业大赛等以彰显各校的教学实践水平，同时通过大赛引导院校的教育改革，这是一个风向标。全国大赛是一个外部环境、是以个政策导向和风向标，但参与的队伍和学生仍有限，覆盖程度有限，因此要建立一个良好的创新环境，必须内外结合。比如我校在实施了专业导师制，为每一个本科生配备了一个专业导师，指导学生结合机械类专业的特点，利用现有的知识从小发明、小创造等工作。例如酒店管理学生结合实践，构思设计了“一种新型防滑减震托盘”，已获国家知识产权局授权。针对3D打印废料问题，设计了“3D打印熔接器”，废料利用，获专利授权和2018年挑战杯上海市赛区一等奖，全国赛二等奖。另外要积极给予奖励和宣传，在新生专业介绍时将学生的创新项目给予公布，从一年级就要营造创新的环境。内部环境是根本，外部环境是保障。

2.3 合适的创新案例及拓展教学是助推剂

教育最根本的目的在于促进人和社会的发展，人和社会的发展都是在不断的创新中进行的。创新教育应从教学模式、教学内容、教学方法三个层面上深化教学改革，帮助学生学会发现问题、学会思考、学会如何规划实施。因此在课堂教学中，应放手让学生自己发现问题，自己探究，自己创造，成为学习的主人。例如目前的红酒瓶塞存在以下问题：一是红酒瓶塞与开瓶器之间是分开的，在开瓶时操作麻烦，耗时多；二是在用瓶塞密封开口的时侯，是人工的强迫施加力的作用实现的，有些时候也很难使瓶塞取出。为此，提出了以下方案：在瓶塞的内部设计一套机构，通过若干个玻璃珠的均匀的膨胀将瓶塞的四周胀形，进而将开口密封；在需要启封红酒是只需松动螺纹塞，即可胀形恢复自然状态，取出瓶塞即可实现启封，具体结构如图1所示。

图1：新型多点膨胀式红酒瓶塞设计

例如机械行业的机械加工，经常用到压板，目前的压板在夹紧工件时存在以下问题：对工件进行夹紧时，耗时量大，操作麻烦；在夹紧大型的工件时，需要一定的体力，不方便操作。为此，提出了以下方案：利用气动和杠杆原理实现对工件的快速夹紧，设计一套装置，如图2所示，管接头与气管联接，通过气压将活塞杆向前推动，带动下锥面滑块向前运动，进而带动上锥面滑块和顶杆向上运动，再通过杠杆原理利用压板将工件夹紧。

图2：新型气动压板装置设计

针对高压、具有腐蚀性的流体长期流经金属薄壁管常会发生管壁破裂或渗漏等现象，需要关闭流体输送阀，停止整个火局部输送作业，来实现对管道修复问题。设计了一种金属薄壁管破裂快速修复接头，该修复接头可以再不停止作业的前提下，实现对破裂或渗漏的金属薄壁管的快速修复，修复现场安装施工方便，仅需要4-6分钟；密封采用聚四氟乙烯材料，密封圈带有锥度，通过旋紧实现密封，防漏效果好，寿命长；零件连接依靠螺纹实现，操作方便、快速。具体如图3所示。

图3：金属薄壁管破裂快速修复接头

而这些案例都是本校学生完成的，也获得了国家知识产权局授权，是经常见到产品，便于理解、实施和教学。通过一些列案例最终让学生知道：人人都有创新力，技术就在身边，只要善于观察，善于发现问题，你就会有成就，你就会自信，对科技的自信会让你更具学习动力。

3 结论

创新教育的定位是多维度的，创新教育的内容大致包含思维教育、发现教育、发明教育、信息教育、学习教育、渗透教育、艺术教育、参与教育、未来教育、个性教育、和谐教育等。具体要结合学校的定位有选择的开展创新精神、创新能力、创新人格培养工作。本文结合学校“职业导向的高等教育”办学定位，融合机械类专业学生创新的实际状况，通过从科技文化自信、创新思维教师、创新环境、合适的创新案例四个方面着手践行了培养机械类创新型人才的途径。