提升工科生工程創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的師生課外互動(dòng)人才培養(yǎng)途徑

倫淑嫻 李春杰

摘要：針對(duì)工科大學(xué)生普遍存在創(chuàng)新能力不足，綜合設(shè)計(jì)、研究開(kāi)發(fā)能力差，缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神等顯著問(wèn)題，提出一種師生課外互動(dòng)教學(xué)模式。該模式積極激勵(lì)學(xué)生參加教師及教師團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目，參加各種學(xué)科競(jìng)賽，設(shè)計(jì)創(chuàng)新作品并展示、書(shū)寫(xiě)發(fā)明專利等，采用基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)理論，借助各種途徑和媒介實(shí)施師生課外互動(dòng)，有效培養(yǎng)了工科生的工程創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

關(guān)鍵詞：師生課外互動(dòng)；工程創(chuàng)新能力；實(shí)踐能力；團(tuán)隊(duì)合作精神

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）38-0213-02

引言：

我國(guó)在“十二五”規(guī)劃中提出了“創(chuàng)新教育方式，突出培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力”。2015年5月4日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2015〕36號(hào)），全面部署深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革工作。航空工程的先驅(qū)者馮·卡門(mén)有句名言“科學(xué)家研究已有的世界，工程師創(chuàng)造未有的世界”。然而，目前工程師的技術(shù)創(chuàng)新能力不足，在企業(yè)設(shè)備升級(jí)改造與生產(chǎn)優(yōu)化中的影響力降低。這與當(dāng)前的高校工科教育有關(guān)。一方面，工科教育的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃變得系統(tǒng)化、學(xué)科化；另一方面，大多數(shù)工科教師逐漸遠(yuǎn)離工程實(shí)踐變得學(xué)術(shù)化[1]。為了提升工程師的創(chuàng)新能力，高校必須深化工科教育創(chuàng)新改革。

一、工程創(chuàng)新能力內(nèi)涵

在工程師素質(zhì)模型中，國(guó)外比較有影響的有美國(guó)工程和技術(shù)鑒定委員會(huì)頒布的《工程準(zhǔn)則2000》的素質(zhì)模型、澳大利亞工程師協(xié)會(huì)的雙層素質(zhì)模型[2]?！豆こ虦?zhǔn)則2000》確定了當(dāng)前企業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)具備的11個(gè)素質(zhì)要求，波音公司對(duì)工程師的素質(zhì)提出十條要求。創(chuàng)新型的工程技術(shù)人員是在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行創(chuàng)新性研究和開(kāi)發(fā)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化和利潤(rùn)的提升起到關(guān)鍵作用的創(chuàng)新性人才?，F(xiàn)代的工程技術(shù)往往是多學(xué)科交叉與融合，需要多個(gè)具體技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員相互協(xié)作，溝通交流，主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)更新和拓展，完成科技攻關(guān)。對(duì)于一個(gè)具有工程創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人員而言，喬兵提出須具有七個(gè)方面的能力[3]。汪晶晶在對(duì)S汽車企業(yè)598名工程技術(shù)人員進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，分析了影響工程創(chuàng)新能力的個(gè)人素養(yǎng)、企業(yè)文化與環(huán)境[2]。筆者認(rèn)為工程技術(shù)人員具備工程創(chuàng)新能力必須包括：（1）對(duì)從事工程技術(shù)領(lǐng)域的熱愛(ài)和興趣；（2）具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)；（3）具有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、熟悉項(xiàng)目整體流程；（4）主動(dòng)學(xué)習(xí)能力；（5）團(tuán)隊(duì)合作能力。只有具備這五種能力，才能對(duì)企業(yè)的復(fù)雜工程問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、分析和高效解決。

然而，工科大學(xué)生普遍存在專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用和創(chuàng)新能力不足，綜合設(shè)計(jì)、研究開(kāi)發(fā)能力差，缺乏團(tuán)隊(duì)合作精神等顯著問(wèn)題。因此，這對(duì)高校的工科教育提出了新的要求，需要改進(jìn)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，更新教學(xué)方法和教學(xué)資源等，以適應(yīng)企業(yè)對(duì)工程創(chuàng)新人才的需求。周東一等人提出利用校企合作培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力[4]，許宜申等人以蘇州大學(xué)光電測(cè)專業(yè)為例，提出大學(xué)生工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)措施[5]。為了培養(yǎng)本科學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，在教學(xué)過(guò)程中要善于引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、主動(dòng)學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題。一是要實(shí)現(xiàn)以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。二是以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，使學(xué)生充分利用課外時(shí)間鍛煉自己。三是以結(jié)果評(píng)價(jià)為主向結(jié)果與過(guò)程并重轉(zhuǎn)變，使學(xué)生的綜合能力得到客觀評(píng)價(jià)。

在此背景下，自2010年以來(lái)，筆者在本科教學(xué)工作中摸索出一套行之有效的師生課外互動(dòng)教學(xué)模式，并進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用。該模式積極激勵(lì)學(xué)生參加教師及教師團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目，參加各種學(xué)科競(jìng)賽，設(shè)計(jì)創(chuàng)新作品并展示、書(shū)寫(xiě)發(fā)明專利等，利用PBL（基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)，Problem Based Learning）理論，借助各種途徑和媒介實(shí)施師生課外互動(dòng)，有效培養(yǎng)了工科生的工程創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

二、基于PBL理論的課外師生互動(dòng)特點(diǎn)

PBL理論是20世紀(jì)60年代由加拿大麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的，成為國(guó)際醫(yī)學(xué)教育改革的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。PBL是建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論之上的[3]，具有如下特色：以問(wèn)題為基礎(chǔ)、以學(xué)生為中心、以小組為單位的自我導(dǎo)向式學(xué)習(xí)。強(qiáng)調(diào)學(xué)生在知識(shí)構(gòu)建過(guò)程中的主體地位，重視自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)、潛能挖掘、創(chuàng)新精神、實(shí)踐應(yīng)用等能力的培養(yǎng)?；赑BL理論的課外師生互動(dòng)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：

1.是基于問(wèn)題的課外互動(dòng)教學(xué)。問(wèn)題是積極思考的結(jié)果，也是深入探究的動(dòng)因，更是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和思維主動(dòng)性的最好刺激物。問(wèn)題要難易適中，可望可及。問(wèn)題可以來(lái)自日常生活，也可以來(lái)自某個(gè)工程領(lǐng)域，可以來(lái)自教師正在從事的研究課題。問(wèn)題可以由教師提出，也可以由學(xué)生提出。

2.是教師主導(dǎo)和學(xué)生主體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。教師的主導(dǎo)性表現(xiàn)在：教師是問(wèn)題的設(shè)計(jì)者、學(xué)習(xí)形式的組織者、學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和學(xué)習(xí)效果評(píng)估者。學(xué)生的主體性表現(xiàn)在：主動(dòng)地把教師的教學(xué)意圖變成自己的學(xué)習(xí)意圖和行動(dòng)要求，不斷深度內(nèi)化知識(shí)。PBL評(píng)估結(jié)果來(lái)自教師對(duì)學(xué)生、學(xué)生對(duì)學(xué)生、學(xué)生自評(píng)。評(píng)價(jià)形式采用作品展示考核、報(bào)告考核、答辯考核等。

3.是團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)。PBL采用小組的形式將問(wèn)題進(jìn)行分解和分配，每個(gè)學(xué)生都成了特定子問(wèn)題的“專家”。小組分配要根據(jù)學(xué)生的性別、成就、智力、性格、理論理解能力和實(shí)踐動(dòng)手能力等進(jìn)行靈活搭配。組內(nèi)成員的分工要清楚。PBL小組培養(yǎng)了教師與學(xué)生、小組內(nèi)部成員的小組間的合作精神。

4.是不拘一格形式的教學(xué)。針對(duì)不同的問(wèn)題內(nèi)容、不同的學(xué)生或小組，采用不同的課外互動(dòng)教學(xué)方法，如討論式、學(xué)導(dǎo)式、案例式、啟發(fā)式、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式、探究式及其多種方法融合等。

三、師生課外互動(dòng)的教學(xué)實(shí)施途徑

課外互動(dòng)取消了時(shí)間及空間的約束，可以在教室里，可以在網(wǎng)上，可以是全部學(xué)生，可以是少數(shù)學(xué)生。

1.積極鼓勵(lì)學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目。自從2010年以來(lái)，借助團(tuán)隊(duì)和省級(jí)工程中心“遼寧省光伏發(fā)電控制與集成工程技術(shù)研究中心”，積極鼓勵(lì)學(xué)生（包括申請(qǐng)者的授課對(duì)象、導(dǎo)師制的學(xué)生）參與團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目。筆者負(fù)責(zé)的科研團(tuán)隊(duì)積極設(shè)計(jì)問(wèn)題。如：如何實(shí)現(xiàn)光伏電池板的自動(dòng)清潔及除雪功能？如何實(shí)現(xiàn)光伏電池板像向日葵一樣總是跟著太陽(yáng)走？如何解決大型光伏電站的電池板故障檢測(cè)？為了激勵(lì)學(xué)生完成問(wèn)題的分析與解決，對(duì)每一個(gè)問(wèn)題，至少安排三組同學(xué)來(lái)分別完成，達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)和知識(shí)面的有效拓展效果。在團(tuán)隊(duì)成員和研究生的引導(dǎo)和指導(dǎo)下，制作完成的光伏電池板的智能清潔裝置、光伏發(fā)電系統(tǒng)的智能跟蹤裝置等分別入選國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。

2.引導(dǎo)學(xué)生完成課程創(chuàng)新實(shí)踐作品的設(shè)計(jì)與展示。以課程《風(fēng)力發(fā)電技術(shù)》為例，PBL課外互動(dòng)教學(xué)模式簡(jiǎn)介如下：

教學(xué)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生風(fēng)能資源利用與評(píng)估能力、風(fēng)電場(chǎng)選址建設(shè)能力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型與設(shè)計(jì)能力、風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)行與維護(hù)能力等，具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)高效風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能力，具有標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)、工程意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神等。

定位：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)課程涉及多學(xué)科知識(shí)，采用學(xué)科內(nèi)PBL教學(xué)模式和跨學(xué)科并行的PBL模式實(shí)現(xiàn)課外師生互動(dòng)。筆者負(fù)責(zé)的科研團(tuán)隊(duì)是由不同學(xué)科專業(yè)背景的教師組成，角色轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)團(tuán)隊(duì)，分擔(dān)課程的不同模塊，主導(dǎo)師生課外互動(dòng)。

教學(xué)方法：借鑒了小組討論、案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式等教學(xué)方法的理念，有效推行PBL模式的師生課外互動(dòng)教學(xué)。設(shè)計(jì)的問(wèn)題綜合性強(qiáng)、真實(shí)感強(qiáng)、易于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

學(xué)生學(xué)習(xí)成果及評(píng)價(jià)：學(xué)生以小組方式提供創(chuàng)新實(shí)踐作品，并進(jìn)行答辯。教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐作品教學(xué)過(guò)程如下：

如以問(wèn)題“如何提高風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的發(fā)電效率？”為任務(wù)，啟發(fā)了同學(xué)們思路，如從提高風(fēng)能捕獲角度，設(shè)計(jì)多層風(fēng)力葉片、利用樹(shù)葉原理設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電樹(shù)等；從風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電、減小棄風(fēng)現(xiàn)象、設(shè)計(jì)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和移動(dòng)電源等角度給予同學(xué)啟發(fā)。并同時(shí)教授學(xué)生如何查找資料，如在渤海大學(xué)主頁(yè)圖書(shū)館中查找論文、專利等，如何書(shū)寫(xiě)專利等。經(jīng)過(guò)四周時(shí)間準(zhǔn)備，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品答辯階段。答辯內(nèi)容按照背景、基本思路、關(guān)鍵技術(shù)、推廣價(jià)值等準(zhǔn)備。特別強(qiáng)調(diào)的是，在這個(gè)教學(xué)流程中強(qiáng)調(diào)做人，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新作品不要抄襲，要遵守學(xué)術(shù)道德，舉例說(shuō)明知名人士因?yàn)槌u而身敗名裂的事件。在創(chuàng)新作品答辯過(guò)程中，由教師和每組選派的代表組成評(píng)委團(tuán)，其他學(xué)生旁聽(tīng)但可以在答辯過(guò)程中對(duì)作品提問(wèn)或質(zhì)疑。提問(wèn)質(zhì)量高的可以獎(jiǎng)勵(lì)加分，提問(wèn)者可以與答辯者同臺(tái)進(jìn)行辯論。同學(xué)們表現(xiàn)非常積極，準(zhǔn)備相當(dāng)充分。每名學(xué)生答辯時(shí)，其他學(xué)生積極提問(wèn)，有的竟然問(wèn)出10多個(gè)問(wèn)題，有的竟要站在講臺(tái)上與答辯者共同探討。另外，對(duì)優(yōu)秀的創(chuàng)新實(shí)踐作品，指導(dǎo)改進(jìn)，并申請(qǐng)發(fā)明專利或以論文形式發(fā)表。

3.鼓勵(lì)學(xué)生參加各種學(xué)科競(jìng)賽。積極組織學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽，如全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾杯智能車比賽、挑戰(zhàn)杯、全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等。

參考文獻(xiàn)：

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