科技創(chuàng)新活動(dòng)“四結(jié)合”與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

史麗晨，耿素花，閆浩，沈虹

(西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西西安 710055)

1 大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的問(wèn)題分析

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)不竭的動(dòng)力。當(dāng)代國(guó)際間的競(jìng)爭(zhēng)主要體現(xiàn)為綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，而綜合國(guó)力的關(guān)鍵是一個(gè)國(guó)家的科技創(chuàng)新能力[1]。可以說(shuō)，未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將主要表現(xiàn)為科技創(chuàng)新能力和科技創(chuàng)新人才的競(jìng)爭(zhēng)。高等學(xué)校是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基地和搖籃，肩負(fù)著重要的歷史使命。

我國(guó)從20世紀(jì)80年代中期就開始倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，關(guān)于培養(yǎng)創(chuàng)新能力的研究的論文不計(jì)其數(shù)，很多高校也將創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)列入了培養(yǎng)計(jì)劃，并積極踐行各種創(chuàng)新教育的改革，但是創(chuàng)新教育的效果不甚理想。著名的錢學(xué)森之問(wèn)成為中國(guó)教育界關(guān)注的焦點(diǎn)，引發(fā)的社會(huì)的廣泛深思。錢學(xué)森之問(wèn)——“為什么我們的學(xué)校總是培養(yǎng)不出杰出人才”，指出了在高等教育在培養(yǎng)創(chuàng)造發(fā)明型人才的模式方面亟待改進(jìn)。

工科類是高等教育中一大類別，其創(chuàng)新活動(dòng)具有實(shí)踐性、綜合性、群體性和社會(huì)性。但是目前工科類大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要存在以下問(wèn)題。

（1）實(shí)驗(yàn)室資源和科技創(chuàng)新活動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)行和管理機(jī)制，不能有效地為學(xué)生提供全方位訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)室資源、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資源等不足，實(shí)驗(yàn)室管理體制與學(xué)生個(gè)性化操作需求之間的矛盾，制約了學(xué)生的進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)的積極性。

（2）日?？萍蓟顒?dòng)內(nèi)容空泛，學(xué)生積極性不高。大學(xué)生普遍渴望參加各種科技創(chuàng)新活動(dòng)，但各種原因致使學(xué)生創(chuàng)新的能動(dòng)性受到限制。科研訓(xùn)練和大創(chuàng)項(xiàng)目，要求知識(shí)和能力起點(diǎn)高，很多學(xué)生望而卻步；學(xué)生自發(fā)的科技活動(dòng)，缺乏訓(xùn)練內(nèi)容，流于形式。

（3）科技創(chuàng)新活動(dòng)與教學(xué)活動(dòng)的相對(duì)獨(dú)立，限制了科技創(chuàng)新活動(dòng)的受益面。只有少數(shù)科技精英，利用課外時(shí)間進(jìn)行科技作品制作、科技研究工作開展，學(xué)生受益人數(shù)有限，科技創(chuàng)新活動(dòng)時(shí)間少。

（4）校園內(nèi)的學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)缺乏市場(chǎng)意識(shí)，科技成果含量低、缺乏市場(chǎng)實(shí)用性。由于缺乏教師必要的技術(shù)性指導(dǎo)，沒有市場(chǎng)調(diào)研的意識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的創(chuàng)新作品普遍存在科技含量低、精品少、成果易重復(fù)市場(chǎng)已有成果、缺乏實(shí)用性等缺點(diǎn)。

科技創(chuàng)新活動(dòng)作為一種探索性的實(shí)踐活動(dòng)，具有科技性、實(shí)踐性和探索性的特點(diǎn)，其任務(wù)是探索未知，突出特征是“創(chuàng)新”。高校的大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)，是全面提高學(xué)生素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效載體，能夠有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力。科技創(chuàng)新活動(dòng)是大學(xué)第一課堂的重要延伸和補(bǔ)充，彌補(bǔ)了課堂教學(xué)的不足，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)促進(jìn)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，做到學(xué)以致用[2]?？梢娍萍紕?chuàng)新活動(dòng)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的最佳切入點(diǎn)。

2 科技創(chuàng)新活動(dòng)“四結(jié)合”與大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

筆者所在課題組以工科類中典型專業(yè)——機(jī)械專業(yè)大學(xué)生為培養(yǎng)對(duì)象，以科技創(chuàng)新活動(dòng)為切入點(diǎn)，以“目標(biāo)—制度—平臺(tái)—評(píng)價(jià)”為主線，以加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力為培養(yǎng)目的，將科技創(chuàng)新活動(dòng)與立體化科技活動(dòng)中心建設(shè)相結(jié)合、與學(xué)科賽事相結(jié)合、與集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合、與市場(chǎng)信息相結(jié)合，將創(chuàng)新人才培養(yǎng)的制度、過(guò)程、評(píng)價(jià)有機(jī)融合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新激情，調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，探索創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的有效途徑。

2.1 科技創(chuàng)新活動(dòng)與立體化科技活動(dòng)中心建設(shè)相結(jié)合，搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)/實(shí)踐訓(xùn)練和科技創(chuàng)新的通道

針對(duì)科技活動(dòng)平臺(tái)的局限性，立體化科技互動(dòng)中心分別從資源和制度兩方面進(jìn)行建設(shè)，為學(xué)生提供全方位訓(xùn)練服務(wù)。

（1）資源建設(shè)。在能力培養(yǎng)維度上以基礎(chǔ)訓(xùn)練/綜合訓(xùn)練/科研訓(xùn)練為主線，整合教學(xué)與科研實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備，拓展實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目，建設(shè)了36個(gè)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目和2類科研訓(xùn)練項(xiàng)目，強(qiáng)化機(jī)械類學(xué)生必備的機(jī)械、控制、加工技能三大能力。其中基礎(chǔ)訓(xùn)練依托覆蓋課程教學(xué)大綱所要求的必開的實(shí)驗(yàn)為主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，構(gòu)筑學(xué)生的堅(jiān)實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＞C合訓(xùn)練將學(xué)科競(jìng)賽和科技創(chuàng)新活動(dòng)相結(jié)合，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，勇于探索。科研訓(xùn)練依托科研設(shè)備，項(xiàng)目源于科研，面向高年級(jí)高層次本科生，以本碩結(jié)合的方式開展，加強(qiáng)科研能力、創(chuàng)新思維的綜合訓(xùn)練，加速高層次人才的培養(yǎng)。

在環(huán)境支持維度上以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)/虛擬實(shí)驗(yàn)/網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)為主線，研發(fā)了6件自制實(shí)驗(yàn)儀器，開發(fā)了含有16個(gè)展室385個(gè)項(xiàng)目10個(gè)實(shí)驗(yàn)課視頻的虛擬實(shí)驗(yàn)中心，實(shí)現(xiàn)教學(xué)時(shí)空的拓展。自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置集原理性和趣味性于一體，在教學(xué)中極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣。

在能力展示維度上以展示中心/設(shè)計(jì)中心/加工中心為主線，建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、校企聯(lián)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中心，為大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)提供靈感、設(shè)備和資源多方面的支持。展示中心展示了學(xué)生歷屆科技創(chuàng)新活動(dòng)的典型案例和學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品，為學(xué)生提供創(chuàng)新的示范與動(dòng)力，是創(chuàng)新靈感的發(fā)源中心；設(shè)計(jì)中心強(qiáng)化學(xué)生的軟件應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，是創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的完善中心；加工中心配置了數(shù)控加工中心、激光加工、3D打印等加工設(shè)備，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，是設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)中心、學(xué)生奇思妙想的驗(yàn)證中心。

（2）制度建設(shè)。制定了實(shí)驗(yàn)室正向開放和逆向開放制度，踐行學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。?shí)驗(yàn)正向開放制度采取實(shí)驗(yàn)室提供開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目清單和開放時(shí)間，學(xué)生利用課余時(shí)間以小組形式開展實(shí)驗(yàn)，通過(guò) “基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ男纬伞治鲈O(shè)計(jì)與綜合能力的訓(xùn)練—?jiǎng)?chuàng)新精神的培養(yǎng)”的訓(xùn)練模式，培養(yǎng)學(xué)生縝密思維和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)室逆向開放制度則由學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好向相關(guān)實(shí)驗(yàn)室提出實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)，由指導(dǎo)教師和實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師共同負(fù)責(zé)，開展實(shí)驗(yàn)，通過(guò)“學(xué)生預(yù)約—提交申請(qǐng)—審核接受”，鼓勵(lì)學(xué)生探索的欲望和創(chuàng)作的激情，為學(xué)生個(gè)性化發(fā)展提供自由發(fā)展的平臺(tái)和空間。立體化科技活動(dòng)中心及其靈活的開放制度，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新教學(xué)的時(shí)空拓展、教學(xué)體系優(yōu)化、教學(xué)資源共享的目的。

2.2 科技創(chuàng)新活動(dòng)與學(xué)科賽事相結(jié)合，使日?？萍紕?chuàng)新活動(dòng)內(nèi)容具體化、趣味化

創(chuàng)新活動(dòng)的基礎(chǔ)是基本核心技能的快速提升。根據(jù)技能要求成立了四大類培訓(xùn)機(jī)構(gòu)：以AutoCAD、Solidworks、CATIA等軟件應(yīng)用為主的機(jī)械CAD設(shè)計(jì)培訓(xùn)部；以Proteus、Protel等軟件應(yīng)用為主的電子CAD設(shè)計(jì)培訓(xùn)部；以嵌入式、PLC為控制源的智能控制培訓(xùn)部；以3D打印、激光切割、數(shù)控加工為主的加工技能培訓(xùn)部。培訓(xùn)部以“注重技能、崇尚科學(xué)、提倡創(chuàng)新、追求卓越”為宗旨，營(yíng)造出了濃郁的科技創(chuàng)新氛圍。以培訓(xùn)部為基石，開展創(chuàng)新沙龍，創(chuàng)新交流等活動(dòng)，并將學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、科研能力訓(xùn)練項(xiàng)目相互融合，使得創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)以及科研能力訓(xùn)練項(xiàng)目有了充實(shí)的研究?jī)?nèi)容，增強(qiáng)科技訓(xùn)練主題的科學(xué)性和趣味性。

2.3 科技創(chuàng)新活動(dòng)與集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程的全覆蓋，促進(jìn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化

針對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程短、培養(yǎng)面窄，而集中實(shí)踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練內(nèi)容易脫離實(shí)際、忽略思維訓(xùn)練的問(wèn)題，將學(xué)科競(jìng)賽的主題引入集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升設(shè)計(jì)題目的挑戰(zhàn)性和趣味性，引發(fā)教學(xué)方法和訓(xùn)練模式的變革，提升學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)自身知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新培養(yǎng)過(guò)程和培養(yǎng)對(duì)象的全覆蓋。

在實(shí)踐中，筆者所在院級(jí)積極推進(jìn)集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革，將6門課程設(shè)計(jì)與6類重點(diǎn)關(guān)注的學(xué)科競(jìng)賽相結(jié)合。在機(jī)械專業(yè)6門課程設(shè)計(jì)或綜合實(shí)踐中，引入了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)大學(xué)生工程能力訓(xùn)練大賽、機(jī)器人大賽等6類學(xué)科競(jìng)賽的主題，也允許學(xué)生自由選題，如對(duì)CCTV1的“我愛發(fā)明”中的作品進(jìn)行借鑒或革新等。設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及機(jī)械創(chuàng)新、機(jī)器人、無(wú)碳小車、電子設(shè)計(jì)大賽、我愛發(fā)明等，提升設(shè)計(jì)題目的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)自身知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。這6個(gè)課程設(shè)計(jì)貫穿了該校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)四年的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)過(guò)程的連續(xù)遞進(jìn)性和培養(yǎng)對(duì)象的全覆蓋。

2.4 科技創(chuàng)新活動(dòng)與市場(chǎng)信息相結(jié)合，加強(qiáng)校企聯(lián)合，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)的市場(chǎng)意識(shí)

針對(duì)大學(xué)生科技創(chuàng)新市場(chǎng)觀念不足，作品科技含量低、容易重復(fù)市場(chǎng)已有的成果的問(wèn)題，以校企聯(lián)合項(xiàng)目為載體，以導(dǎo)師為引導(dǎo)，拓寬科技需求市場(chǎng)信息渠道，培養(yǎng)學(xué)生科技活動(dòng)市場(chǎng)意識(shí)，提升科技活動(dòng)的技術(shù)含量，實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化。在具體實(shí)施過(guò)程中，設(shè)立校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室學(xué)生科研能力訓(xùn)練項(xiàng)目，由企業(yè)下放企業(yè)需要的小技改項(xiàng)目，學(xué)生申請(qǐng)，教師指導(dǎo)完成；聘請(qǐng)企業(yè)人員參加學(xué)生科研能力訓(xùn)練成果匯報(bào)的評(píng)審，加強(qiáng)校企交流，注重成果推廣；積極組織學(xué)生將成果進(jìn)行專利申報(bào)，實(shí)現(xiàn)成果的推廣。

3 通過(guò)科技創(chuàng)新活動(dòng) “四結(jié)合”，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐成效分析

筆者所在學(xué)院，經(jīng)過(guò)近些年創(chuàng)新能力培養(yǎng)的改革與實(shí)踐，學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)熱情高漲，活動(dòng)成果逐年增多。以下僅以該院近四年的成果為例進(jìn)行說(shuō)明。

圖1 2013—2017學(xué)院大創(chuàng)項(xiàng)目獲準(zhǔn)數(shù)目情況

圖2 2013—2017學(xué)院獲準(zhǔn)SSRT項(xiàng)目情況

圖3 2013—2017學(xué)院學(xué)生參與省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況

圖4 2013—2017學(xué)院參與省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽情況

圖5 2013—2017學(xué)院學(xué)生申請(qǐng)專利和論文情況

圖6 2013—2017學(xué)院參與科技創(chuàng)新活動(dòng)學(xué)生百分比

3.1 活躍了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力，創(chuàng)新成果獲得市場(chǎng)認(rèn)可

圖1為該院全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目獲準(zhǔn)項(xiàng)目逐年變化情況圖，圖2為該院獲準(zhǔn)SSRT大學(xué)生科研能力訓(xùn)練項(xiàng)目逐年變化情況圖。從圖中可以看到近四年獲準(zhǔn)項(xiàng)目總體呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，可見學(xué)生參與科研能力訓(xùn)練項(xiàng)目的積極性逐年提高。圖3為該院學(xué)生參與省級(jí)及以上學(xué)科競(jìng)賽獲獎(jiǎng)數(shù)目逐年情況圖，圖4 為該院學(xué)生和教師參與省級(jí)以上學(xué)科競(jìng)賽人數(shù)逐年情況圖。圖5為該院學(xué)生近四年申報(bào)專利和發(fā)表論文統(tǒng)計(jì)，呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，特別是2016年上升較快。圖6 可以看出該院學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動(dòng)學(xué)生人數(shù)占學(xué)生總?cè)藬?shù)的百分比呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從2013年的不足10%，經(jīng)過(guò)4年的創(chuàng)新教育改革實(shí)踐，參與學(xué)生面接近25%，增幅較大。

總的說(shuō)來(lái)，由于與綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合，參與創(chuàng)新活動(dòng)的學(xué)生為100%；各類學(xué)科競(jìng)賽和學(xué)生科研項(xiàng)目逐年提升，累計(jì)有一千多人參加了學(xué)科競(jìng)賽，在該院學(xué)生人數(shù)占比達(dá)到45%，200余人獲國(guó)際或國(guó)家一、二等獎(jiǎng)，500余人獲省級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)，申報(bào)專利60余項(xiàng)。對(duì)比本能力培養(yǎng)體系實(shí)施前年份 （2013年）和實(shí)施四年后（2017年）的數(shù)據(jù)，學(xué)生參與各類科研訓(xùn)練項(xiàng)目增長(zhǎng)了188.9%；競(jìng)賽獲獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)增長(zhǎng)了124%；本科生專利和論文成果數(shù)量增長(zhǎng)了733.3%，5項(xiàng)學(xué)生科技創(chuàng)新成果獲得企業(yè)認(rèn)可。

3.2 促進(jìn)了教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目或競(jìng)賽指導(dǎo)的積極和熱情，提升了創(chuàng)新培養(yǎng)效果，提升了教學(xué)水平

對(duì)比本培養(yǎng)體系實(shí)施前年份（2013年）和實(shí)施四年后（2017年）的數(shù)據(jù)，2013年度該院參與指導(dǎo)學(xué)生的教師50人次，2017年參與指導(dǎo)學(xué)生的教師達(dá)到108人次，增長(zhǎng)了約100%。教師指導(dǎo)學(xué)生參與競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)數(shù)量和獲獎(jiǎng)級(jí)別大幅度提高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)科技創(chuàng)新活動(dòng) “四結(jié)合”，構(gòu)建并踐行大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，有效地引導(dǎo)學(xué)生走向創(chuàng)新之路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新欲望和激情，通過(guò)實(shí)踐活躍了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，學(xué)生參與創(chuàng)新性科研活動(dòng)、科技競(jìng)賽的熱情高漲，成績(jī)喜人。這種模式為工科類高校創(chuàng)新教育的改革與實(shí)踐積累了可行性較高的成功經(jīng)驗(yàn)。