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      普通工科院校創(chuàng)新教育方法的研究與探索

      2018-05-21 07:40:52肖文波史久林何興道柴明剛
      實驗室研究與探索 2018年3期
      關(guān)鍵詞:教學模式大學生實驗

      王 慶, 肖文波, 史久林, 何興道, 柴明剛

      (南昌航空大學 國家級大學物理實驗示范中心, 南昌 330063)

      0 引 言

      創(chuàng)新人才素質(zhì)與能力的培養(yǎng)是高等院校教育教學質(zhì)量的重要組成[1-3]。為了全面提高高等教育質(zhì)量,國務(wù)院和教育部頒布了多部針對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的綱領(lǐng)性文件,例如教育部曾經(jīng)實施了“大學生創(chuàng)新實驗計劃項目” “高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程”等;尤其是2015年5月國務(wù)院辦公廳頒布了《關(guān)于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》,明確要求高校要樹立先進的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念,加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,增強學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[4-6]。由此,許多高校教師也開展了全方位的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學研究,提出了各種教學模式,以便構(gòu)建合適的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式[7-10]。劉艷等[11]提出本科生早進課題、早進實驗室、早進團隊的培養(yǎng)方式,以進一步提升大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和社會適應(yīng)能力。袁星等人[12]提出根據(jù)學生個人能力和特點,提出零起點培養(yǎng)方式,逐步對學生進行科學創(chuàng)新研究等的培養(yǎng)。此外,一些研究表明大學生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)體現(xiàn)在自主學習、自主培養(yǎng)與自主提升的實踐過程中[13],例如董天順等人[14]提出的“任務(wù)型”開放教學法來增強大學生創(chuàng)新意識和實踐能力。雖然各高校對大學生創(chuàng)新教育重視程度高,但仍然存在一些問題:① 由于受應(yīng)試教育的影響,大學生已形成了一定的思維僵化,使得在創(chuàng)新過程中缺乏創(chuàng)新思維,導(dǎo)致大學生對創(chuàng)新缺乏動力與興趣;大學生在創(chuàng)新過程中遇到難題常??嘤跊]有解決方法而放棄。② 舊的教育模式是以教師為中心、以課堂為中心、以課本為中心的“三中心”方式,而這種教學方式目前依然是一般工科院校教學的主流。這種以“三中心”為主的教學方式強調(diào)的是知識,而不是能力;往往造成滿堂灌,使教學過于僵化,脫離了社會實際以及日新月異的信息時代。這種固化的教學方式不利于大學生去拓展知識面,致使大學生的知識面狹窄,思路封閉。所以如何開發(fā)大學生的創(chuàng)新思維,改變以知識傳授、實驗驗證為主的傳統(tǒng)教學方式,以使大學的教育教學能夠充分發(fā)揮其在啟發(fā)學生創(chuàng)新思維、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和團結(jié)協(xié)作精神方面的積極作用,這是目前大學教育所面臨的重要問題。③ 理論與實踐相脫離,尤其是大學生創(chuàng)新過程中缺乏選準創(chuàng)新項目的機會以及思路。大學生在課堂上學到的理論知識在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐中不能得到有效地應(yīng)用,而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐中可用的知識,在課本中卻又找不到,因此,大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地和實訓(xùn)沒有真正做到理論與實踐的對接,不能充分地發(fā)揮作用。

      發(fā)明問題解決理論(TRIZ),是20世紀偉大的發(fā)明之一。TRIZ理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理,是一套具有完整理論體系的創(chuàng)新方法,并在世界500強和跨國公司得到廣泛創(chuàng)新應(yīng)用。我國科學技術(shù)部、發(fā)展改革委、教育部、中國科協(xié)于2008年4月聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強創(chuàng)新方法工作的若干意見》,在全國推廣TRIZ為主的創(chuàng)新方法。為此,探索了一種基于TRIZ理論指導(dǎo)的大學生創(chuàng)新教學模式。

      1 創(chuàng)新教育內(nèi)容體系

      圖1是構(gòu)建的創(chuàng)新教育內(nèi)容體系;它以TRIZ創(chuàng)新方法為指導(dǎo),以國家級物理實驗示范中心為平臺,以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目太陽能無人飛機項目為引導(dǎo),培養(yǎng)大學生創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)能力。實現(xiàn)平臺為支撐,方法為智庫,項目為引導(dǎo),在實踐中提高的三位一體人才培養(yǎng)模式。平臺中,以演示實驗來激發(fā)興趣—以基礎(chǔ)、綜合、創(chuàng)新實驗來夯實基礎(chǔ),方法中根據(jù)我們創(chuàng)新和日常生活中所遇到的困難,找出并發(fā)現(xiàn)問題,轉(zhuǎn)換成TRIZ標準問題,運用通用的TRIZ方法,得出適合自身的解決方案。從創(chuàng)新實踐中訓(xùn)練創(chuàng)新思維、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。項目中, 以圍繞太陽能無人飛機的系統(tǒng)設(shè)計、光電轉(zhuǎn)換效率、飛行動力,尋求技術(shù)上的突破。其中,方法穿插在創(chuàng)新實驗以及太陽能無人機項目等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐中。最終形成創(chuàng)新成果專利、文章、競賽獲獎,通過培養(yǎng)大學生掌握太陽能無人機核心技術(shù),實現(xiàn)創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè),創(chuàng)業(yè)實現(xiàn)夢想。

      圖1 創(chuàng)新教育內(nèi)容體系

      2 創(chuàng)新人才培養(yǎng)思路

      圖2是創(chuàng)新人才培養(yǎng)思路;這種具體包括:TRIZ方法指導(dǎo)下,將演示實驗、基礎(chǔ)與綜合實驗、創(chuàng)新實驗三項融合;將無人機競賽項目、科研項目、創(chuàng)業(yè)項目三項融合;按“平臺搭建-專業(yè)社團工作室—創(chuàng)業(yè)企業(yè)”分層遞進式培養(yǎng)。

      圖2 創(chuàng)新人才培養(yǎng)思路

      (1) 演示實驗、基礎(chǔ)與綜合實驗、創(chuàng)新實驗三項融合。TRIZ創(chuàng)新理論和方法引導(dǎo)下,探索了由“物理演示實驗激發(fā)興趣——基礎(chǔ)、綜合—創(chuàng)新實驗”構(gòu)成的教育模式,改進了實驗教學體系和學生考核評價體系,有效激發(fā)了學生的創(chuàng)新興趣;

      (2) “平臺搭建-專業(yè)社團工作室—創(chuàng)業(yè)企業(yè)”分層遞進式培養(yǎng)。搭建了立體化大學生綜合創(chuàng)新平臺,將工科大學物理創(chuàng)新實驗與學生的課外科技創(chuàng)新實踐活動及競賽相結(jié)合并延伸拓展到專業(yè)知識學習之中。整合全校優(yōu)質(zhì)資源,搭建立體化大學生綜合創(chuàng)新平臺,孵化學生的創(chuàng)新項目。實現(xiàn)了公共基礎(chǔ)與專業(yè)特色相融合的創(chuàng)新教育模式,突破了傳統(tǒng)的局域觀念,解決了基礎(chǔ)與專業(yè)特色相結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展的難題,使創(chuàng)新人才培養(yǎng)在本科4年各階段實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。建設(shè)了一支具有創(chuàng)新精神的較高水平的創(chuàng)新型師資團隊,建立了江西省創(chuàng)新方法培訓(xùn)中心南航培訓(xùn)基地、大學生TRIZ創(chuàng)新協(xié)會、江西省科協(xié)南航科普教育基地,并成立了江西唯一的TRIZ創(chuàng)新方法研究所,進行創(chuàng)新理論及創(chuàng)新方法的研究和應(yīng)用。在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中實施“TRIZ創(chuàng)新方法”的教育,探索并形成了以大學物理實驗為基點、創(chuàng)新方法為紐帶,激發(fā)學生創(chuàng)新思維、提高學生創(chuàng)新能力與創(chuàng)新效率的獨具特色的基礎(chǔ)實驗創(chuàng)新教育新方法。

      (3) 將無人機競賽項目、科研項目、創(chuàng)業(yè)項目三項融合,解決了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育方法這一關(guān)鍵性問題。目前,創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目多由大學生自主設(shè)計并訓(xùn)練,缺乏一定的科學創(chuàng)新性。為了解決這個問題,將競賽項目與教師多年來積累的科研項目結(jié)合,在TRIZ創(chuàng)新理論和方法的引導(dǎo)下,設(shè)計成為新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目,從而解決項目來源的問題。最后,由專業(yè)社團及工作室統(tǒng)一管理,從而形成創(chuàng)業(yè)項目。

      3 創(chuàng)新人才培養(yǎng)的效果

      創(chuàng)新教育經(jīng)過幾年來的探索與實踐,取得了豐厚的碩果,得到相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的肯定(見圖3)。團隊所帶學生參加國際、國內(nèi)重點科技創(chuàng)新競賽,獲得特等獎、一等獎、二等獎、三等獎等多項,得到《人民日報》《科技日報》《中國教育報》中國教育臺、江西衛(wèi)視等國家省市的新聞報道[15-16]。在第三屆全國“TRIZ”杯大學生創(chuàng)新方法大賽的4個類型中獲得兩個類型特等獎各一項,江西學子獨攬一半全國特等獎。汪利斌等學生創(chuàng)新團隊2015“全太陽能飛行器”在韓國國立木浦大學舉行的國際可再生能源技術(shù)頂尖設(shè)計大賽決賽中,以突出的創(chuàng)新設(shè)計和優(yōu)異的現(xiàn)場表現(xiàn)在各參賽隊中脫穎而出,一舉獲得特等獎。陶則旭等同學發(fā)明的專利作品“3D打印太陽能陸空兩棲無人機”,走出國門,在第30屆美國匹茲堡國際發(fā)明展中一舉摘得金獎。筆者也因推廣TRIZ創(chuàng)新方法且貢獻突出,成為首個獲得國際TRIZ協(xié)會頒發(fā)的特別貢獻銀獎。

      圖3 江西省委書記鹿心社觀看學生創(chuàng)新設(shè)計的無人機產(chǎn)品

      4 結(jié) 語

      總之,高校教師應(yīng)積極進行教學改革,探索新的教學模式,以特色推動教學活動,以思想的改造為重點來提高大學生的水平;切實提高學生的知識運用能力、實踐創(chuàng)新能力、語言表達能力和團隊意識,培養(yǎng)更多的創(chuàng)新人才。

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      [4] 國務(wù)院辦公廳.關(guān)于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見國辦發(fā)(2015)36號.

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      [15] http://news.nchu.edu.cn/newsDetail.aspx?ClassName=%ce%c4%d5%c2%bc%ec%cb%f7&id=15861]

      [16] http://www.gx211.com/news/2015518/n2481262007.html

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