创新创业素养训练基地建设与教学范式的建构

2023-11-15 05:57王灵玲韩竹
宁波职业技术学院学报 2023年6期
关键词:教学范式虚拟仿真

王灵玲 韩竹

收稿日期: 2023-03-01

基金项目: 宁波市2021—2022年产教融合“五个一批” 教育教学改革项目“‘多元协同、专创融合’的工程素养训练课程改革”;2022年宁波职业技术学院教育教学改革重点项目“产品质量控制与管理仿真项目设计”(jg2022027)

作者简介: 王灵玲(1975—),女,副教授,研究方向:产品创新设计、生产管理。

摘  要: 针对创新创业素养训练过程中面临的结构失衡、运行失调等问题,宁波职业技术学院根据社会及产业发展需求,充分考虑学生的个性化发展需求,建立了虚实结合的“双创”素养训练基地。同时与多领域产业协同构建了以“共享创新创业知识资源”为核心,以“类比案例激发学生创新”为基础的标准化“双创”人才培养过程范式,促进创新创业知识资源的共享和整合,打造跨学科、个性化的创新创业培养模式。

关键词: 创新创业素养; 训练基地; 虚拟仿真; 工程项目实践; 教学范式

中圖分类号: G712          文献标志码: A          文章编号: 1671-2153(2023)06-0051-06

2016年发布的《中国学生发展核心素养》围绕“全面发展的人”这一核心规划了中国学生发展的核心素养:人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新等[1]。素养教育便迅速成了教育领域备受关注的热点。此外,为推进中国制造的“智能转型”,尤其是“柔性化”生产、“个性化”定制等生产方式的转变,对劳动者的职业素养提出了新的要求。因此,高职院校培养学生要具备以“创新创业精神”为核心的新时代职业素养,一方面要培养学生“外创业”意识,即学生需在复杂、易变的时代环境中具备随机应变的能力和敏锐的市场洞察力,能够寻求新的利润增长点,创造新的企业岗位和业务;另一方面,要培养学生“内创业”意识,即在工作岗位上通过创新方法、改进方式来提升工作效率。目前,很多高职院校为学生提供了更契合现代社会需求的素养训练[2],以广阔的专业视角、开阔的问题意识重塑学生的思维体系,培养学生的问题解决能力,提高学生的创新创业素养[3]。

宁波职业技术学院(以下简称“我校”)早在2012年就开始实践“跨界培养,工管融通”的创新创业教学改革,学生要具备跨专业团队协同开展创新创业项目的能力,其中工科学生要懂得一定的质量控制、成本管理等技能;商科学生要具备一定的工程素养,包括产品制造工艺过程实践。然而创新创业素养训练基地存在结构性失衡、运行失调等问题,严重影响了创新创业教育教学质量,我校从产业需求、学生需求的角度出发,开始了长时间的探索。

一、创新创业素养训练基地存在的问题及其原因

(一)存在的问题

1. “双创”素养训练基地存在结构失衡问题

创新创业教育能否实现差异化的培养客体及培养内容取决于创新创业教育是否具有全覆盖、层次化的特征[4]。近年来,我校以立德树人为根本任务,开展“跨界培养,工管融通”的创新创业教育,实施“三螺旋式”创新创业教育过程,优化“教育—孵化—实践”三级课程体系,打造学生创新创业素养提升的跨界教育平台。针对全体学生制定了具有系统性和可操作性的“双创”教育课程体系:创新创业通识教育、跨界联合培养模式、专业嵌入式创新创业教育、项目孵化式创新创业教育。然而起步初期,首先面临实训资源缺乏,模块单一,不能满足不同专业、不同学生的需求等问题,影响学生的学习能动性。其次,实训基地的结构与产业创新创业需求不适应、不匹配,如人工智能、工业4.0和大数据等迅猛发展,校内无法满足企业实际需要开展能力训练。再次,部分创新创业实践链条缺失,学生的创新创业训练无法有效落地。

2. “双创”素养训练基地存在运行失调问题

“双创”素养训练形式、师资等以校内配置为主,内在教学机制与外在社会环境失调,无法有效激活校外资源的利用,教学缺乏活力,训练过程与创新方法无法协同或有机衔接,学生缺少思辨、探索、创新等方面能力的训练。

(二)原因分析

1. 结构失衡方面

首先,随着区域产业结构升级,有些训练项目校内缺乏实训条件。人工智能、物联网和大数据迅猛发展,各行业面临着转型升级,如利用大数据提高制造业水平,包括生产工艺优化、故障诊断预测、供应链分析与改进等。原来传统的实训条件无法满足以上创新创业项目训练与实施,孵化与培育的条件不足。

其次,训练过程存在知识割裂、虚拟仿真技术与现实协同欠缺等困境,学生体验感不足。由于实训基地部分设备危险系数高,商科学生“看不清、不敢碰、走不进”[5]。此外,真实企业管理活动周期长、空间范围广[5],学生实时地在真实情境中开展管理素养训练实践的条件缺乏。

2. 运行失调方面

协同育人机制缺乏企业参与,基地运行中各类资源要素处于离散状态,缺少跨界交叉融合。校企协调合作、资源整合的格局缺失,大学生项目孵化的市场机制不健全,创新创业项目的成功率与转化率低下。此外,缺乏市场刺激下的师生共生共长的教学环境,教学相长的运行机制僵化,教学活力不足。

针对以上问题,我校基于社会及产业发展需求,系统梳理创新创业素养训练体系,高度融合教学链与产业链[6],经过几年的探索与实践,完成了创新创业素养训练基地建设与教学范式的建构。

二、破除“结构失衡”,完善“双创”素养训练基地建设

(一)建设目标

从新工科、新商科的建设要求出发,我校探索“跨界培养,工管融通”教学改革,以培养复合型技术技能人才为目标,衔接好产业链、教育链和创新链,聚焦制造业、服务业领域对创新创业人才的需求,尊重学生专业化发展的个性化需求,重构了工科和商科人才培养方案,建设集教育教学、科技服务、企业培训、创业孵化等于一体的产教深度融合的“双创”素养实训基地,训练学生形成良好的工程技术素养以及一定的安全意识,提高质量控制、降本增效等管理素养,培养学生发现问题、分析问题与解决问题的创新创业能力。

(二)构建完整结构的全链条“双创”素养训练基地

现代工业技术涉及机械、电工电子、信息、人工智能等领域;产品创新设计历经需求发现与分析、概念设计、技术方案设计、样机制造和用户测试以及技术迭代等[7];企业运营则涵盖采购、加工、装配、管理以及销售等多个环节。“双创”素养训练实践教育应始终紧密围绕现代工业技术的发展,贯穿产品创新设计和企业运营的全过程[8]。本着“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则[5],我校通过校企联合、校内跨界合作开展“双创”素养训练基地建设,逐步构建了“注重机械、电工电子、控制、人工智能、管理等多学科交叉,以提高学生工程实践能力和创新能力为核心”的“双创”素养训练基地,如图1所示。

我校创新创业学院构建了面向全校学生的分层、分类实训教学体系。实训分为三个层次:(1)面向商科学生的工程素养类;(2)面向工科学生的管理素养类;(3)创新创业项目精英类。专业技能类实训则由各专业自行实施。

层次一:工程素养类。面向全校商科學生,包括财经类、管理类、商贸类等专业,以项目为载体开设创意产品的仿真建模、木工制作、电工电子制作、3D打印等模块的通识类课程。

层次二:管理素养类。面向机械类、电子信息类等工科专业的学生,以创意产品小批量投产为主线,围绕生产工艺展开的生产线策划、设备选型以及以解决质量、成本、交期等典型问题为导向设计了一系列的生产、质量问题分析与解决任务,训练学生管理技能和科学研究方法的应用。

层次三:创新创业项目精英类。面向参加大赛和创新创业的学生,开设灵活多样的双模式创新创业班。通过激发学生创新思维,分析市场现状及用户需求、竞品与定位等,收集创新产品信息,开展产品创业点子开发与创业项目筛选。接着,学生团队根据项目的创意草案与技术方案实施所需,参加相应的工坊如仿真建模工坊、人工智能工坊等,以获得技术支持。同时,“双创”素养训练基地还应为学生提供产品原型样机制作和测试的设备与工艺支持、现代企业内部生产系统及其管理方法、市场推广与营销训练等,并使之贯穿创新创业全过程。

(三)工程素养类实训

如图1右侧所示,我校从创意产品的制造工艺出发,建设了仿真建模工坊、木工坊、电工电子工坊、机械工坊和增材制造工坊等,开发了一系列“典型创意产品制作”项目,商科学生通过简单技术图纸的识读、工量具的使用、常见工程材料与元器件的识别以及创意产品工艺制作,培养一定的工艺认知能力、工程实践能力和创新能力。

此外,为适应工业互联网时代产业行业发展的需要,我校与行业龙头企业合作共建了人工智能工坊、区块链工坊、智联网工坊、机器视觉工坊等,推进工程素养实训项目的不断优化与升级。

(四)管理素养类实训

由于制造业企业经营活动周期长、空间范围广,学生无法实时地在真实情境中开展实践活动,我校便开展了制造业工厂运营的虚拟仿真项目训练,如图1左侧所示。以创意产品小批量投产为主线,围绕生产工艺展开的生产线策划、设备选型以及以解决质量、成本、交期等典型问题为导向开发了虚拟仿真训练项目:设备设施规划、生产线优化、精益生产、质量控制与管理、试验设计等。其中,精益生产模块以消除工厂七大浪费为切入点开展“一个流”的生产线改造和快速产品切换任务等,培养学生运用精益理念与方法解决生产问题,实现降本增效。质量控制与管理模块让学生首先熟悉产品设计和制造工艺,包括产品功能、设计要求、工艺流程及参数等;然后根据质量特性分级来设置质量控制点,编制质量控制点的作业指导书;接着对设置的质量问题运用统计过程控制(SPC)等管理工具进行判定和处理;最后,采用“三现五原则”等方法对不合格原因进行分析,防止再次发生质量问题。

此外,针对现代服务业企业经营的人才需求,引入了“大数据+创业资源管理”“大数据+供应链物流管理”等,开发了大数据分析与客户旅程改善、精准营销、直播营销、数字营销等结合的虚拟仿真项目,丰富管理素养实训内涵,满足行业发展和学生高质量就业创业的需求。

(五)创新创业项目精英类实训

创新创业项目的实施贯穿了产品创新设计和企业运营的全过程,同时必须紧紧依托现代工业技术的发展,所以本模块的实施需要综合利用虚实结合的“双创”素养训练基地。在分析市场现状及用户需求的基础上,经过创新创业项目筛选,根据项目的问题解决培养学生具备所需学科知识与技能,由“双创”素养训练基地为学生团队提供一系列的支持,具体如下:仿真建模工坊、人工智能工坊、区块链工坊等为学生开展创意草案设计与技术方案设计提供技术支持,保证方案设计的先进性;木工坊、机械工坊、增材制造工坊等为学生在产品原型样机制作和测试方面提供设备与工艺支持,满足样机制作工艺多样性需要;针对制造业工厂运营开展虚拟仿真项目训练,使学生掌握现代企业内部生产系统及其管理方法,实现生产运营精益化管理;针对服务业创业经营与营销开展虚拟仿真项目训练,使学生掌握大数据营销、精益创业、创业资源拼凑的理论及方法,打造专业化的商业模式。

三、破除“运行失调”,建构产教融合“双创”人才培养范式

由上所述,以上“双创”素养训练基地只解决了教学资源问题,充分发挥市场调节作用,推动企业积极参与协同育人,是建立资源运行生态体系的关键所在。2017年开始,我校与北仑工业设计促进中心合作开展文创产品创业精英班人才培养,与宁波正权电器有限公司合作开展微电机产品创新设计人才培养, 与亚马逊合作开展跨境电商人才培养,与宁波拓智企业管理服务有限公司合作开展精益咨询师人才培养等,探索校企联合培养的运行机制。

以与北仑工业设计促进中心合作培养为例。每个学生需要完成一项以上文创产品的设计开发任务,采用校企合作“双导师制”,按照产品开发工作流程(市场调研与需求分析、概念设计、方案设计、原型机试制与测试、小批量生产),开展各环节的实践,使学生掌握产品创新设计的知识、方法以及一定的商业化实施能力。此外,学生作品若实现市场成果转化后,根据情况可以选择与北仑工业设计促进中心开展以下合作:(1)采用合伙人方式开展合作,持续开发新产品;(2)产品在北仑工业设计促进中心搭建的平台上生产和出售,按出售数量提取相应的利润。

在与多领域产业协同培养人才的过程中[9],我校遵循问题解决的工作流程,实践“以类比案例激发学生创新”等方法,逐渐探索出了如图2所示的“双创”人才培养过程范式和培养学生创新解决问题能力的途径[10]。

行业企业通过销售平台的大数据分析等方式获取市场需求信息,每期设置一些“设计问题”,学生选取一个“设计问题”,在“双创”导师的指导下围绕产品功能,从科学效应、“行为-流”、产品领域知识、发明问题解决理论(TRIZ)中单项或多项关联角度出发进行问题表征,通过市场调研与文献检索找到已有的相似问题及现有解决方案,然后根据相似语义检索案例库,通过定期的项目例会的内训、研讨、头脑风暴等帮助学生不断进行类比与知识迁移,同时利用TRIZ理论与方法、辩证法化解矛盾来获得该设计问题的特定方案。最后进行方案评审,若评审不通过则重新进行问题表征。

以校企合作人才培养实践经验来分析以上过程,指导学生实现“设计问题”创新解决的关键,在于以下两个环节的实施。

1. 问题表征环节

问题表征是基于对设计问题的目标任务、初始条件及构成要素的觉察和理解[7],属于问题空间范畴。在实际应用中,一般有以下两种途径可以促成创新:(1)先让学生尝试进行原始问题表征,在该基础上提示他不断进行细化,常常通过挖掘用户真实需求来激发学生新的思路,在经过多次问题讨论后会产生新的问题表征。(2)细分市场,从功能的不同领域和方向来表征问题,使学生从不同视角分析和描述问题,从而开辟新的路径。

2. 知识迁移环节

知识迁移是指对知识、经验和案例等进行类比来寻找问题的解决方案,属于知识空间范畴。在实际应用中,通过知识迁移实现特定方案的创新一般有以下两种方法:(1)让学生学习、借鉴相关案例,尝试选用适合的科学效应,结合领域知识创新解决问题。(2)指导学生改变产品的功能结构。这可以采用不同的分解方法,产生不同的功能元来形成不同的功能结构,从而实现问题的创新解决。

经过几年的实践,我校学生近三年申报了各类专利200多项;参加各类职业技能大赛获得省级以上奖项249个,国家级21个;参加各类创新创业大赛获得省级以上奖项107个,国家级12个。2022年我校列入首批国家级创新创业学院建设单位。

四、结束语

为破除“双创”素养训练基地的“结构失衡”“运行失调”等问题,我校坚持围绕新文科、新理科建设,依据创新创业项目的实施条件,构建了线上的“管理、营销等经营实训”虚拟仿真和线下的“工程项目实践”设施体系,有效促进了不同专业学生的管理素养和工程素养的提升。同时,建立了“共享创新创业知识资源”校企协同机制,依托“双创”素养训练基地,遵循“以类比案例激发学生创新和问题解决工作流程”的教学模式,有效推进学生创新创业项目的落地与市场转化。

参考文献:

[1] 核心素养研究课题组. 中国学生发展核心素养[J]. 中国教育学刊,2016(10):1-3.

[2] 刘剑平,尹向东. “新工科”跨界融合研究:必要性、困境及发展路径[J]. 黑龙江高教研究,2020(2):88-93.

[3] 孙雷. 新工科背景下产教融合育人路径探析[J]. 江苏高教,2021(1):74-77.

[4] 何继新,李露露. 高校创新创业教育体系框架与科学范式:一个学术和产业双元视角[J]. 黑龙江高教研究,2019(1):29-34.

[5] 刘秀清,葛文庆,焦学健,等. 国家级虚拟仿真实验教学中心建设与管理[J]. 实验技术与管理,2018(11):225-228,233.

[6] 程晓农,杨娟,袁志钟,等. 以“产教融合”为内涵的“全素质链”人才培养模式探索与实践[J]. 中国高等教育,2018(增刊1):63-65.

[7] 刘龙繁,李彦,马金龙,等. 基于知识粒度的TRIZ在创新设计中的应用[J]. 机械工程学报,2016(5):22-32.

[8] 杨冬,孙士茹. 内涵式发展视域下大学创新创业教育的困境审视与路径选择[J]. 黑龙江高教研究,2021(7):96-102.

[9] 肖荣辉,刘磊. 基于多元协同的高校“双创”教育生态链构建研究[J]. 黑龙江高教研究,2022(2):127-132.

[10] 王灵玲,骆江锋. 基于自适应设计理论的机械产品概念设计[J]. 制造技术与机床:2019(12):62-65.

Construction of Innovation and Entrepreneurship Literacy Training Base and Teaching Paradigm

——Taking Ningbo Polytechnic as an Example

WANG Lingling, HAN Zhu

(Ningbo Polytechnic, Ningbo 315800, China)

Abstract: In view of the structural and operational imbalance in the process of innovation and entrepreneurship literacy training, Ningbo Polytechnic has established a “Shuang Chuang” (innovation and entrepreneurship) literacy training base that combines virtual and real conditions, taking into full consideration the individualized development needs of students based on social and industrial development needs. Meanwhile, the school has collaborated with industries in various fields to build a standardized “Shuang Chuang” talent cultivation process paradigm based on “sharing innovation and entrepreneurship knowledge resources” and “inspiring students to innovate by analogy cases” to promote the sharing and integration of innovation and entrepreneurship knowledge resources, and create an interdisciplinary and personalized innovation and entrepreneurship training mode.

Keywords: innovation and entrepreneurship literacy; training base; virtual simulation; engineering project practice; teaching paradigm

(責任编辑:姜聪瑞)

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