创新能力培养新思路跨学科、主题式创新基地探索与实践

2017-12-15罗自荣尚建忠杨军宏

实验室研究与探索 2017年11期

关键词：跨学科导师基地

罗自荣，尚建忠，杨军宏

(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙 410073)

创新能力培养新思路跨学科、主题式创新基地探索与实践

罗自荣，尚建忠，杨军宏

(国防科学技术大学机电工程与自动化学院，长沙 410073)

传统创新基地通常按单一学科布局，创新成果多为“竞赛导向、一次创新”，不利于高素质创新人才培养，难以形成可持续发展的培养能力和机制。针对这一问题，瞄准大学生创新能力和工程素养培养，创新提出了跨学科、主题式创新实践基地的建设模式和创新能力培养新思路。以国防科技大学跨学科“主题式”无人系统大学生创新实践基地为例，系统总结了跨学科“主题式”大学生创新基地的建设与运行情况，深入分析了跨学科“主题式”大学生创新实践基地的建设思路、成效和启示，通过开展团队化、主题式创新实践活动，实现了学员创新活动由“一次创新、个人创新”向“持续创新、团队创新”转变，极大提高了学员的创新能力和工程素养，取得明显的基地建设和人才培养成效。

创新能力；跨学科；创新基地；无人系统

0 引言

大学教育是培养高层次、高素质创新型人才的重要途径。突出的创新实践能力和一流的工程素养，是决定大学生第一任职能力和可持续发展能力的关键。现有的大学生培养体系注重知识积累，但是，知识积累并不意味着创造能力的提高，只有通过知识探究过程中的发现问题、分析问题和解决问题，以及创新实践过程中的发现知识和创造知识，才能培养大学生的创新能力[1]。《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》实践对创新人才的培养作用，指出：创新人才培养模式要注重知行统一，坚持教育教学与生产劳动、社会实践相结合，开发实践课程和活动课程，增强学生科学实验、生产实习和技能实训的成效，充分利用社会教育资源，开展各种课外、校外活动[2]。

建设大学生创新实践基地，是创新大学生教育培养模式的新举措，受到各高等学校高度重视。国内多个“985工程”建设的高等学校，比如清华大学、北京航空航天大学、西北工业大学、重庆大学、中南大学、国防科技大学等，相继建立了独具特色的大学生创新实践基地[2-6]。传统创新实践基地按单一学科布局，创新实践基地的建设突出竞赛支撑作用[7]，导致大学生创新活动 “形神俱散”，创新成果多为“一次创新、个人创新”，不利于创新人才的培养，难以形成可持续发展的培养能力和机制。近年来，国防科技大学瞄准新型作战样式的人才需求，针对培养对象所需知识和能力体系的多学科交叉融合，依托学校优势学科和重大科研方向，探索建设了跨学科多个“主题式”大学生创新实践基地，通过开展持续主题式创新实践活动，极大提高了大学生的创新能力、实践能力、科研能力和组织协调能力，大学生培养质量得到极大提升。

本文以国防科技大学建设的无人系统大学生创新实践基地为例，系统总结跨学科“主题式”创新实践基地的建设思路、成效与启示，对深化创新大学生创新实践基地建设模式改革，充分发挥跨学科 “主题式”大学生创新基地的创新人才培养作用具有重要现实意义。

1 跨学科“主题式”创新基地的建设思路与成效

21世纪新军事技术变革中，无人系统将是未来战场的主要形式[8]，瞄准新型作战力量的武器装备和指挥技术人才建设，国防科技大学遵循“主题强化，学科交叉，以主题项目驱动创新为手段，系统持续提高大学生创新和工程能力”的建设思路，建立了以无人系统为应用背景的多学科交叉的大工程训练体系，引导大学生到大工程系统环境中去开展主题式创新实践活动，扩大视野，开拓思路，培养大系统观、大工程观。实现了基地创新实践活动由“一次创新、个人创新”向“持续创新、团队创新”转变，取得初步成效。

1.1 特色与理念

基于对培养对象所需知识和能力体系的研究认识，认为跨学科 “主题式”创新基地建设的鲜明特点在于其“交叉性”“主题性”和“持续性”。

在学校主管部门的领导下，基地以跨学科共同培养创新型人才为目标，以学科交叉融合为手段，依托机械、控制、仪器、电子和信息等国家重点学科群，共同制订创新型人才的实践能力培养方案。以共同建设的创新实践教学平台为结合点，不断促进多学科的交叉与融合[9]，形成了学科体系交叉、知识体系融合、能力体系优化的实践教学机制，为跨学科人才培养提供资源、资金和智力保障。

基地以全面提升大学生的工程素质与实践能力为驱动，围绕无人系统主题，以“知识能力交叉融合”为原则，从构建一流创新人才培养体系出发，整体优化教学环节、教学内容和教学计划，整合课内外、校内外教学资源，向学员提供全新的、以学员为主体和以无人系统为主题和应用背景的多学科交叉的大工程训练体系，国防科技大学-江麓机电科技有限公司共建的实习基地2013年被评为国家级工程实践教育中心。

运用教学目标管理实现跨学科的教学合作，持续开展以无人系统为主题的创新实践活动，直至开展国际合作建设模块化仿生机器人实验环境，2010年以来，基地连续4年聘请国外知名教授给基地大学生开设“模块化仿生机器人设计”专题研讨课，一比一沿袭英国传统名校教学方法，实现了国际先进教育理论与实践体系的有机融合。

1.2 交叉融合的教学资源

条件一流、资源丰富的跨学科创新基地可为创新实践活动提供良好的实践空间和实践领域，有利于强化大学生的创新意识，提升创新思维，培养创新素养[10-11]。在教学资源构成的大环境下，学生的创新需求在教师的指导下，可以主动利用各种教学资源来满足并得以实现，包括创新性设想、创新实践、创新成果的提炼与总结等环节，从而极大提高创新能力与实践能力。

在创新基地的教学资源建设过程中，基地整合相关学科的现有教学资源，围绕无人系统核心关键技术，构建了“机械创新”“智能车与机器人”“MEMS与传感器”和“无人系统工程综合实践”等4个核心训练模块，初步构建了“无人系统人才工程综合能力训练系统”。前3个模块分别对应机械、控制和仪器3个学科，第4模块对应无人系统综合集成，4个模块之间“形散”而“神不散”，相互补充渗透，共同构成了科学合理的实践教学体系，使多学科交叉的创新人才培养计划落到实处，通过4个模块的综合强化训练，促进学生多学科知识体系的有机融合，提升学员的创新能力与工程实践能力。

1.3 特色鲜明的主题创新活动

项目是大学生从事创新实践活动、实现创新梦想的载体，也是创新实践基地工作的核心内容，实践项目设置的既要考虑项目的交叉性、科学性、创新性[12]，也要考虑项目的积累性、实践性和可持续性。

新的创新实践体系下，基地精心设计了“仿生机械”“军用移动载体”“MEMS”和“智能车”4个军事特色鲜明、创新性强的主题创新活动，大学生彻底摆脱了围绕“科研项目、学术论文、学科竞赛”进行创新的功利局面，各主题创新活动的实践项目设置一方面要根深，强调体现鲜明的专业背景，注重专业知识的创新理解和运用；另一方面要叶茂，充分实现学科交叉融合，强化研制大系统、大工程的能力。

主题创新活动的开展使大学生的创新具有积累性，有利于保证大学生从事的创新活动保持在一个更高的水平起点，形成可持续的创新能力，实现了基地创新实践活动由“一次创新、个人创新”向“持续创新、团队创新”转变。

近两年来，基地组织了“地面无人系统平台”“救援机器人”“机器人与仿生机械”等跨专业的团队式创新实践活动，效果明显优于传统的方式，近3年，基地获国家发明专利授权20余项，地面无人系统平台、救援机器人等创新成果实现工程化和应用，获国际发明博览会金奖8项。

1.4 丰硕的创新实践成果

依托“主题式”跨学科创新基地，基地提出了“拓宽知识，开阔眼界，激发兴趣，增强自信，竞赛牵引，团队指导，动手实践，总结升华”的创新型人才培养模式，取得丰硕的创新实践成果，创新实践基地获“湖南省优秀实习基地”，建设经验被军队实验室建设标准所采纳。

近5年来，积极组织基地大学生参加各种学科竞赛，获国际和国家级学科竞赛奖100余人次，是全校获奖成果最多的单位之一。其中获机器人足球全国冠军4项，并打入国际比赛8强，创造了国内参赛队历史最好成绩；获全国大学生机械创新设计大赛一等奖7项，湖南赛区一等奖17项，竞赛成绩位于全国前列；获全国挑战杯二等奖2项，全国发明博览会金奖4项，湖南省特等奖1项；全国大学生机器人电视大赛5次进入8强。

2 “主题式”大学生创新基地建设的启示

建设跨学科“主题式”大学生创新实践基地，是创新大学生教育培养模式的新举措，需要进一步深入剖析“主题式”创新基地的运行现状，探索有效模式，结合国防科技大学无人系统大学生创新实践基地建设的实践，可从以下几个方面继续强化工作。

2.1 要配备和优化高水平的导师队伍

在创新实践活动中，学员是主导者，导师是组织者、促进者，但导师对学员的影响远非只关乎一个项目的成败，其影响往往是全方位、多角度和深刻的，好的导师往往能点燃创新激情、激发创新灵感、启发创新思维，必须下大气力配备和优化高水平的导师队伍。

(1) 要配备和构建高水平的导师团队，形成一支层次合理、学科交叉、多职业融合的导师团队。导师团队由专家顾问队伍、骨干教师队伍、工程师队伍和研究生队伍构成。专家由学术造诣深的知名教授和专家担任，负责顶层谋划、设计培养方案和建设思路，技术顾问由来自企业和部队专家担任，负责评审创新项目的需求和可行性。专职导师是组织基地建设和指导创新项目的主体，主要聘请精力充沛、创新意识和实践能力突出的中青年骨干教师[13]。工程师是创新基地不可或缺的重要组成部分，主要负责创新基地运行管理和工程技术指导。研究生是创新基地最为活跃的因素，选拔思维活跃、攻关能力强的研究生作为导师成员，负责具体的创新过程和技术实现，提升导师团的活力。

(2) 要不断优化导师队伍团队。①通过引进、自我培养等多种模式，基地不断优化导师队伍结构；②加强导师的职业培训和对外交流，定期组织导师部队行、企业行等活动，拓展视野和思路；③加强基地导师队伍、科研队伍和理论教学队伍之间的岗位交流，形成导师队伍有序流动、不断优化的良好局面。

2.2 要建立健全的管理运行机制

没有完善的管理制度，任何先进的方法和手段都不能充分发挥作用。为了创新基地的有效运转，必须建立一整套管理制度，作为基地工作的章程和准则，使基地管理规范化。建立完善的基地管理制度，主要包括行政、学术、人才、财务、评价等多个方面。

行政管理方面，设立创新基地管理办公室，主要负责基地的全面建设和日常运行；学术管理方面，设立学术委员会，聘请知名教授和骨干教师作为专家，对项目设置、实施、评审等进行研究和规划，使实践教学活动更加科学系统；人才管理方面，制定了团队管理制度和导师晋升制度，确保人员队伍和教学秩序稳定；财务管理方面，成立专门的财务管理机构，确保创新基地经费投入充分、预算合理、使用高效；评价机制方面，制定了完善、严格的专家督导制度，定期对创新实践活动和基地运行效果进行全程检查和督导，并评定等级，等级与教员业绩评价、教学补贴挂钩，确保实践教学高标准高质量。

2.3 要营造积极向上的创新文化

创新文化是基地的灵魂，是推动基地发展的不竭动力。它包含着非常丰富的内容，其核心是基地的精神和价值观。

经过多年的建设和积淀，基地形成“团队实干、创新精细、融合致远”基地文化，文化展厅、名家讲座、科技文化节、学科竞赛、国际学员科技周等活动成为学校靓丽的风景。基地建设了创新文化和创新作品演示大厅，引导学生学习自然辩证法、形式逻辑、科学哲学方面的知识，鼓励学生突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，提出与众不同的解决方案，从而产生新颖的、独到的、有社会意义的思维成果。注重科学家、教授和老师的启迪和熏陶作用[14]，经常开设高水平的讲坛、讲座和学术交流活动[15]，如院士报告、名家讲坛等，面向基地开设的创新设计课程“千年机械话创新”被评为国家精品视频公开课，上线后获得广大网民的高度评价。每年开展各种主题的大型科技文化节活动，如“机器人文化节”，包括创新作品展示，知名专家做学术、人文讲座、文艺表演等环节，极大地激发了创新实践积极性，扩大了创新基地的影响力。每年定期筹划举办各种创新实践比赛，鼓励大学生参加国内外举办的各种学科竞赛，如机械学科的“全国大学生机器人设计大赛”，控制学科的“央视机器人大赛”，仪器学科的“虚拟仪器大赛”等。由于声名在外，基地多次承接由巴基斯坦、埃及、白俄罗斯、阿尔及利亚和我国联合举办的“国际学员科技周”的实践教学活动，提升了创新基地的国际影响力。

3 结语

创新型工程人才的培养是落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》的重要内容，是促进我国由“大国”迈向“强国”的重大举措[16]。本文结合作者所在的国防科技大学无人系统大学生创新实践基地，系统总结了跨学科“主题式”大学生创新基地的建设与运行情况，深入分析了“主题式”大学生创新实践基地的建设思路和举措，对此进行了初步探索、实践并取得明显成效。需要进一步开拓思路，以大学生创新能力培养为核心，不断调整创新基地的角色与功能，探索有效模式，不断提升创新实践基地在提高大学生培养质量中的作用，为建设创新型国家提供大批高素质创新型人才。

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ANewStrategyforCultivationofInnovativeAbility:TheExplorationandPracticeofInterdisciplinaryThemeInnovationBase(ITIB)

LUOZirong，SHANGJianzhong，YANGJunhong

(School of Mechatronics Engineering and Automation， National University of Defense Technology，Changsha 410073，China)

Traditional creative bases are usually established on single discipline, and the innovation activity is mostly carried out for competition in a disposable way, these measures are not good for the continued cultivation of creative talents and the sustainable development of cultivation mechanisms. To solve this problem, targeting at the cultivation of college students’ creative ability and engineering quality, a new strategy for cultivation of creativity and a new pattern of establishing Interdisciplinary Theme Innovation Base (ITIB) are proposed. Taking the unmanned system ITIB of National University of Defense Technology (NUDT) as a case, the construction and operation of ITIB is systemically summarized, and the construction strategy, operational effectiveness and inspiration of ITIB are also analyzed in-depth. Through carrying out group organized thematic creative activity, the student innovation activities have transformed from “once innovation, and personal innovation” into “continued innovation, and team innovation”, the innovation ability and engineering literacy of students have been greatly improved, and significant innovation base and excellent creative talents cultivation results are achieved.

innovation ability; interdisciplinary training; innovation bases; unmanned system