校企科研合作中的大学生创新精神与能力培养

周已　张富晓

摘  要：创新精神和能力的培养是大学生教育的核心目标。该文基于CDIO工程教育模式，提出大学生创新精神和能力培养的校企合作模式。以西南石油大学校企联合项目为例，以工程问题为导向，以解决企业实际需要为目标，以企业数据为依据，从课题调研、性能分析、产品设计、产品试验、产品应用的各环节简要阐述本模式的实践过程。实践表明，该模式培养成果丰硕，是有效的大学生创新实践能力培养模式，为高校加强科教融合、健全协同育人机制提供借鉴。

关键词：校企科研合作；创新精神；创新能力；實践能力；CDIO工程教育模式

中图分类号：G640         文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）12-0020-06

Abstract： The cultivation of innovative spirit and ability is the core goal of postgraduate education. the artile based on the CDIO engineering education model， the school-enterprise cooperation model of graduate students' innovative spirit and ability cultivation is proposed.  Taking the school-enterprise joint project of Southwest Petroleum University as an example， the practical process of this model is briefly described from the aspects of subject investigation， performance analysis， product design， product test and product application based on the enterprise data， which is oriented by engineering problems and aimed at solving the actual needs of enterprises.  The practice shows that by adopting this model， fruitful results have been achieved and this model is an effective training model for graduate students' innovative practical ability. It can provide reference for universities to strengthen the integration of science and education and improve the collaborative education mechanism.

Keywords： university-industry research cooperation; innovative spirit; innovation ability; practical ability; CDIO engineering edueation model

大学生教育处于教育体系的高端位置，担负着为国家和社会培养具有创新能力的高层次高素质人才的任务。提高大学生教育质量就显得尤为重要，而提高大学生创新能力是提高大学生教育质量的关键和核心。习近平总书记出席 2021 年中央人才工作会议并发表重要讲话，提出“加快建设世界重要人才中心和创新高地”。大学生群体是人才资源的重要来源，其在大学阶段养成的创新意识和创新思维等对未来职业发展有奠基作用。大学生创新能力鼎力支持“人才强国”“科教兴国”“乡村振兴”等国家战略，关涉高校人才培养质量和大学生未来职业发展的有效性[1-2]。

科研实践是影响和推动大学生创新能力的重要因素之一，从事科研实践活动是培养大学生创新能力的重要途径。高校与企业开展科研合作是进行有效科技资源整合的形式，有助于科技创新水平的提升和高校科研成果落地，实现互利共赢。高校是理论创新能力培养的摇篮，企业是创新产品的需求者和检验者。在校企科研合作项目中完成科技成果转化的基础上，实现大学生人才培养的教育目标是近年来努力的方向。在校企科研合作框架下，引导学生以工程问题为导向，以解决企业实际需要为目标开展科研项目研究。通过在发现问题、提出问题、分析问题及解决问题的过程中培养学生的创新思维、创新意识及创新精神，突出培养一批解决工程实际问题的高端人才，满足国家对新工科创新人才的需求。

现有高校大学生培养受到传统意识、观念的影响较深，培养模式重理论轻实践，甚至是理论与实践脱节，导致大学生缺乏积极性、主动性和创造性，严重影响了大学生创新实践能力的培养。因此，以西南石油大学与宝石机械成都装备制造分公司校企联合共同完成的四川省科技服务业示范项目《基于3D打印技术的高速牙轮钻头新型密封结构创新研发设计》为例，探讨校企科研合作中的大学生创新精神和能力的培养模式。

一  大学生创新能力培养现状及问题

（一）  选题脱离实际，内容空洞空泛

我国高校的部分教师的科研项目没有从实际的工程问题出发，盲目地做研究，不是本着解决实际生产问题为导向，缺乏实质性内容，方向不明确，导致学生找不到实际问题，迷茫无助，很多的数据无法从企业工程直接获取，导致学生在研究过程中的数据无根无据，重复他人研究，模仿他人研究思路，缺乏创新也无法创新，研究结果没有实际的工程价值和意义，无法解决企业问题。

（二）  科研重理论轻实践，或缺乏实践环节

我国大学生的科研大部分是在学校的实验室里开展研究的，即使是试验研究也大多是室内试验研究，缺乏工程的实践检验和评价。而很多的问题都是在工程实践过程中发现的，缺乏实践，缺乏切实可行的解决方案，更无法提到创新。这种传统的教育模式导致大学生在已有的研究基础上进行重复性的工作，创新力度不大，创新之路狭窄，思考问题深度不够，研究内容也较片面。

（三）  部分大学生学术态度不端正

在當今社会，很多大学生为了工作和奖学金，急功近利，为了获得更多的学术成果，态度浮躁，敷衍了事，不能沉静下来安心做科研。有的大学生基础知识不扎实、专业水平不足，学术思维陈旧，学术视野不宽阔，科研创新活力不足[2]。部分大学生缺乏求真务实的科研态度、锲而不舍的科研毅力、严谨求实的科研作风和开拓创新的科研精神，科研实践能力比较欠缺，在科研工作中缺乏创新、缺少成果[3]。

二  校企科研合作的大学生创新精神培养

创新的前提是培养正确的学习态度和积极向上的人格情操。本文以大学生参与科研项目的经历及成长历程来阐述正确的学习态度对创新能力培养的重要性。（一）  积极心态，积极心态是创新的源泉

大学生在起初做科研时，总是一头雾水，找不到思路，不知从何入手，连最基本的问题、思路都不是很清楚，更不用说创新。此时，老师要引导学生、鼓励学生转变心态，从消极变为积极，从被动变为主动，从失望变为喜欢，在困难面前不低头不气馁。鼓励学生请教老师、专家，看文献、思考，与他人讨论，这样创新的思路就在反复地请教、思考、撰写和修改过程中孕育而生。还要鼓励大学生保持会想、敢想的积极性，老师尽量给学生创造相应的环境，提供相关的支持、奖励，鼓励学生多多创新。总之，积极心态对大学生创新能力的培养是十分必要且重要的。

（二）  诚实，诚实是创新的基石

只有坚持诚实原则，才能找到真正的问题，才能暴露真实的情况，研究才具有真正的价值和意义，才能真正解决工程问题。诚实是创新的根基，根基要正、要对、要稳，创新成果才能经得起时间、工程的考验和检测。很多科学家都为我们树立了成功的榜样，如屠呦呦、袁隆平等，其创新成功的秘诀就是对科学研究的实事求是、求真务实的态度。多少的奇思妙想、多少的创新思路的产生都是离不开诚实原则的。倘若离开了诚实原则，科研就没有前期基础支撑，研究工作就成了无源之水、无本之木。但是在科研工作中坚持这个原则并不容易，会面临很多的挑战和艰难，每个大学生都要面对是否选择诚实原则，是为了一时获益还是长久受益？有时候为了获得真实的科研数据要经历身心的煎熬、等待，如果科研数据没有达到预期结果，怎么办？失败了怎么办？结不了题了怎么办？但最终内心的坚定使学生仍然大胆地选择诚实原则而不再彷徨、犹豫和放弃，哪怕是失败，也要真实的数据。总之，小到做事，大到做人，诚实原则都会让学生受益终生。

（三）  恒忍，对创新要充满不气馁的热忱

有句名言说：对于一个有心的人，他总能找到方法；对于一个无心的人，他总能找到借口。当每位大学生懵懵懂懂地踏上这条科研道路之时，都满怀期待科研之路一帆风顺，但常常会遇到失败、挫折。我常常鼓励学生不要放弃，调整心态，只要坚持、恒忍，总会成功的，因此，学生就继续鼓起勇气做研究。在长久地坚持中，多个创新成果相继出现，如国内外的发明专利授权、SCI文章的发表等。总之，最能帮助其走出困境的不是外在的因素，而是内心对困难的超越和战胜，有了这份恒忍坚定就一定会找到创新之路。

（四）  谦卑，满招损，谦受益

当学生在做科研失败之时，我也慢慢地反省，发现骄傲使学生走向失败。满招损，谦受益，这是最重要的科学态度。只有不断穿着谦卑的斗篷，把自己放在最低的位置，才能不断承接祝福。当我意识到这个问题，就开始纠正学生，给其做思想工作，改正回转，摆正心态，谦卑受教，请教老师、学生，认真聆听、思考每个建议，从心里去尊敬每个人。这样，集结了大家的智慧，少走了很多弯路，开启了新的方向，难题变得豁然开朗。总之，谦卑之心让我们获得智慧，走向高处，获得成功。

（五）  勤奋，创新是给一切勤奋努力之人预备的

在生活工作中，勤奋起到了决定性作用，对多数人可能都是如此。一个人要取得一定程度的成功，天赋、勤奋和机遇都需要，大概勤奋占60%、天赋占30%、机遇占10%。我教导学生要勤奋，抓紧时间，珍惜光阴，提高效率，要有不怕苦不怕难的心志。努力想办法去解决在科研之路上遇到的一切困难，只有勤奋的人才能真正明白，在经历一切的苦痛、挣扎、压力及破碎后，创新的生命才会变得坚强、勇敢和成熟。

三  校企科研合作的大学生创新能力培养

（一）  校企科研合作培养思路

由图1可知，校企科研合作培养思路包括以下两个方面。

1）在人才培养模式上，结合科研项目培养大学生创新能力。校企科研合作培养思路的理论根据是CDIO工程教育模式[4-6]。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，C代表构思（Conceive）、D代表设计（Design）、I代表实现（Implement）及O代表运作（Operate），该模式以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。运用该模式，可构建新工科背景下的应用型、创新型复合人才培养模式。以西南石油大学校企联合项目为例，CDIO 代表了科研过程的各个环节，C为课题调研部分，D为产品结构设计部分，I为产品加工、试验部分，O为产品应用部分。以培养大学生的工程思维方式、掌握工程分析方法及解决复杂工程问题的能力为人才培养目标，培养大学生应具备的科学技术知识、素质和创新能力等，如产品的建模、产品性能的仿真分析、产品的结构设计及优化、性能预测、产品的室内试验研究及现场试验应用。

2）在产教融合模式上，采用校企联合培养方式，建立以满足校企两个主体的利益诉求为宗旨，以共享共赢为共同特征的合作模式。以西南石油大学校企联合项目为例，西南石油大学承担整个技术的理论、设计、仿真研究及室内试验研究内容，学校科研从企业的工程实际需要入手，以解决实际工程问题为目标，前期调研以企业数据为依据，项目研究不脱离企业，紧紧跟随企业的步伐，满足企业对产品的需求。学校具有理论研究的优势和平台，可以弥补企业的理论基础研究的缺乏。宝石机械成都装备制造分公司主要承担产品的加工制造及现场试验应用环节，企业补充学校实践应用的缺乏，为验证学校理论研究提供支撑，也为科研成果的转化和升级提供了积极条件和预备，大学生为了配合企业的工作，要对应调整理论研究内容，实现了理论和实际的有机结合，同时锻炼了学生的实践能力，实现了产教融合、协同育人的人才培养目标，促进了学科交叉、重视理论联系实际、拓展了人才素质能力。

（二）  基于西南石油大学校企联合科研项目培养实例

由图2可知，基于西南石油大学校企联合科研项目培养模式包括以下几个方面。

1）课题调研。通过对企业调研发现，牙轮钻头密封在实际钻井工程中磨损严重，导致钻井效率降低、钻井成本增加，无法满足高速钻井的需求。通过对国内外文献资料调研发现，现有密封几乎是被动密封型式，不具有主动排砂性能，泥浆颗粒一旦进入密封就会导致磨损，轴承失效。因此，提出设计具有主动排砂性能的新型密封，以期提高密封性能。在此过程中，培养学生的发现问题、提出问题的能力，要设计新型密封就需要有创新的思维和意识，培养大学生的创新能力。

2）性能分析。该项目的主要分析工作包括新密封结构的密封性能、排砂性能的仿真分析研究；新型密封结构设计型式及结构参数对密封性能、排砂性能的影响规律分析；新型密封的力学强度计算等。大学生在掌握已有的理论基础课程如理论力学、材料力学、机械设计、机械原理和机械制图等课程知识的基础上，通过对仿真分析方法、试验方法、计算方法和软件处理方法等技能的学习，掌握新型密封的数学仿真建模、结构性能分析、结构参数优化、密封性能预測及评价和仿真分析能力，在此过程中逐渐培养工程人才所具备的基础科学知识、基本技能、优良素质和创新能力。

3）产品设计。根据新型密封结构的特点和功能，先设计整体结构方案，对不同的方案进行结构对比，从中选择性能较优的作为最终方案。然后，再进行具体的结构参数设计，画装配图和零件图。最后，通过仿真软件开展新型密封的力学性能研究，以此评估新型结构的安全性和可靠性。此外，还要设计新型密封的试验装置和加工方式，为试验研究做准备。突破传统密封设计思路，设计新型密封及装置的过程就是创新思维、创新理念和创新能力的训练过程。

4）产品试验。结构设计、性能分析结束后，开展产品的试验研究，并与理论、仿真分析进行对比，综合评价产品性能。试验是产品开发的重要环节，包括室内试验和现场试验。室内试验在西南石油大学开展，包括设计专门的试验装置、试件的加工等，本项目先后开展了三次室内研究，包括未加压螺旋密封排砂机理单轴试验研究、加压螺旋密封排砂机理单轴试验研究和高速轴承实验机单轴试验研究。由于密封结构为创新结构，国内外没有可参考的装置；此外，牙轮钻头密封结构小且复杂，采用常规加工方式难以加工，不仅费时间还增加成本。这些因素导致必须创新开发具有自主知识产权的装置、加工方式及试验方案。经过多次会议讨论研究，采用3D打印加工螺旋密封，试验装置也是自主研发设计，学生经过多次的装置调试、试验尝试，最终获得成功。在试验装置的结构设计、装置原理设计、密封加工方式、试验方案设计、试验开展的整个过程中，都是创新的理念和创新能力的交叉融合，创造出新的产品和技术。

5）产品应用。产品研发的最后一步是工程实践的检验。本校联合宝石机械成都装备制造分公司，该企业负责完成“产品试制及试验”任务，实现3D打印新型密封结构在高速牙轮钻头上的应用，完成了“8 1/2和12 1/4”钻头的试制、台架试验及井下试验。企业培养的目的是实现科研成果的转化，让创新的产品具有实际工程价值和应用意义。在校企合作过程中，大学生配合企业参与产品的应用及性能评价，根据现场使用效果，不断调整理论模型、设计及分析方法等，使研究成果能满足企业需要。科研选题瞄准了企业实际问题，研究过程紧贴企业需要，有利于提升企业创新能力和研发潜力，帮助企业解决问题，节约成本[7-9]。对于高校而言，科研创新有利于转化和体现人才培养成果，拓展人才素质，提高人才创新能力。

四  校企科研合作培养模式效果

（一）  科研成果

大学生参与授权的国内外发明专利为9项，其中2项为美国发明专利，7项为国内发明专利。发表的SCI论文10篇。在科研成果转化方面，获得多项新产品、新技术、新材料、新装置和新加工工艺（图3），获得企业单位的高度认可。

（二）  教学成果

1）创新竞赛获奖：2018年4—8月，大学生参加了“杰瑞杯”石油装备创新设计大赛，作品名称为《视觉多功能作业爬行机器人》，获得国家三等奖的好名次。

2）大学生期间获得的奖学金：大学生在读期间也获得了多项奖学金。

（三）  大学生毕业后的工作业绩

大学生毕业后在工作单位工作出色，与团队成员成功设计了多台创新设备，应用于各种工程领域，如图4所示。工作期间，大学生申请了专利20余项，授权发明专利2项，实用新型专利11项。

综上所述，采用校企科研合作培养大学生创新能力模式成果丰硕。实践表明，该模式是有效的大学生创新实践能力培养模式，为高校加强科教融合、健全协同育人机制提供借鉴。

五  结束语

如何培养大学生创新能力是我国高校亟需解决的重要问题。本文提出了校企科研合作的人才培养方式，阐述了正确的创新精神和积极的科研态度，并以西南石油大学校企联合项目为例，从项目运作的各个环节（课题调研、性能分析、产品设计、产品试验、产品应用）来探讨大学生创新实践能力的培养模式。校企科研合作的人才培养方式不仅实现了科技成果的创新和转化，而且促进了学生综合能力的提升，实现高素质人才培养的目标。

参考文献：

[1] 李越，孙枕戈.大学生创新能力培养研究[J].清华大学教育研究，2002，23（5）：35-40.

[2] 王洪才.创新创业能力培养：作为高质量高等教育的核心内涵 [J].江苏高教，2021（11）：21-27.

[3] 魏玉梅，豆永杰.高校创新性大学生科研团队建设：问题、成因与对策[J].高等理科教育，2010（6）：26-29.

[4] 张兴强.CDIO高等工程教育模式的研究与应用[J].中国科技信息，2008（23）：55-56.

[5] 于福莹，肖宏，王加春，等.基于CDIO教育理念的全日制工程硕士大学生培养模式探析[J].学位与大学生教育，2010（9）：28-30.

[6] 康全礼，陆小华，熊光晶.CDIO大纲与工程创新型人才培养[J].高等教育研究学报，2008，31（4）：15-18.

[7] 潘星，周晟瀚，李大庆，等.基于企业开放数据的校企合作科研训练模式实践——以北京航空航天大学为例[J].中国高校科技，2020（10）：54-58.

[8] 高阳，钟杰，徐光.校企合作模式下高校创新型人才培养的研究[J].科学管理研究，2017，35（2）：88-91.

[9] 马永红，陈丹.企业参与校企合作教育动力机制研究——基于经济利益与社会责任视角[J].高教探索，2018（3）：5-13.

基金项目：2022年西南石油大学研究生教育教学改革与研究项目“基于校企深度合作的研究生创新能力培养途径研究”（2022JG032）；2021年中国学位与研究生教育学会面上项目“‘双一流建设背景下能源动力类专业学位培养模式研究”（2020MSA275）

第一作者简介：周已（1980-），女，汉族，辽宁锦州人，硕士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为大学生教育。