工科大学生应用与创新能力培养模式的构建

2017-12-15刘恩福崔洪斌张嘉钰葛杏卫

实验室研究与探索 2017年11期

关键词：新颖性创新能力大学生

邓飞，刘恩福，崔洪斌，杨光，张嘉钰，冯运，葛杏卫

(河北科技大学 a.机械工程学院，b.教务处，石家庄 050018)

工科大学生应用与创新能力培养模式的构建

邓飞a，刘恩福b，崔洪斌a，杨光a，张嘉钰a，冯运a，葛杏卫a

(河北科技大学 a.机械工程学院，b.教务处，石家庄 050018)

培养社会经济发展所急需的创新实践型人才是我国当前高等教育教学研究的重点，也是高校提高人才培养质量，推进和深化素质教育的迫切要求。大学生的创新实践能力主要体现为知识的应用能力和创新能力，通过对河北科技大学在工科大学生实践能力培养过程中的运行机制和实施策略的探讨和总结，并借鉴国内外高校实践教育的先进经验，以高效率和实效化为原则，构建了面向工科大学生的应用与创新能力培养模式；以普适化和个性化为特征，设计了多元化的实施方案；以快捷响应和周到服务为标准，建立了面向大学生创新实践训练的云服务平台及管理模型。

工科大学生；应用与创新能力；培养模式；云服务平台

0 引言

随着全球经济一体化进程的加快以及科学技术的高速发展，社会生产的竞争愈加激烈，各行各业对人才的需求已由数量规模型转化为素质效率型，专业知识面宽且应用能力强、创新思维广且实践能力强的高素质大学生成为社会需求的重点。结合《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》，我们深刻领会到：“高等院校要大力推进创新创业政策，培养社会经济发展新动力所急需的高素质人才”；“高等教育应以推进素质教育为主题，以提高人才培养质量为核心，以培养创新实践型人才为目标[1]。”因此，高等教育进行人才培养改革的主要策略包括：通过丰富课程知识、创新理论教学方法、完善实验教育手段，推进教学、科研、实践协调育人，大力培养高素质的创新实践型人才[2]。而工科大学生的实践能力，既是理论知识应用的体现，也是科研活动创新的表现，因此构建高效率、实效化的实践能力培养模式成为高校实验教学研究的重点。

1 应用与创新能力培养模式的构建

1.1 应用与创新能力培养指导思想的确立

专业知识的综合应用能力和创新能力是大学生实践能力的重要体现，尤其是在当前社会化大生产状态下，科技创新开发的目的往往以便捷服务于社会生产生活为首要任务，高水平的科技成果普遍是多学科知识的综合应用，因此，要培养高素质人才，构建的应用与创新能力培养模式必须具有正确的导向，培养方案具有突出的可操作性，培养内容具有普适化、个性化和实效化的特点[3]。通过对多所院校的的调研分析，并结合我校实践教育的经验总结，确立以 “实用性”和“新颖性”作为应用与创新能力培养的指导思想，“实用性”包含两层含义，其一是指培养方案的选题、实践过程和预期成果要贴近现实社会生产生活，要具有明显的社会实用价值；其二是指采用的技术路线和技术方案要应用多学科知识内容，使实践成果具有突出的使用功能。新颖性是指实践活动的成果性能指标、技术手段、科研方案要突出先进性和创新性，尽量采用新技术、新工艺、新方法，将创新精神贯彻实践训练全过程，提高大学生的技术创新能力、服务创新能力、管理创新能力、方法创新能力，拓展大学生创新思维空间。“实用性”和“新颖性”密不可分且相辅相成，既是应用与创新能力培养的指导思想，又是训练成果的价值评价标准，其内涵思想如图1所示。

图1 应用与创新能力培养指导思想内涵

将实用性和新颖性指导思想贯彻实践训练全过程，能充分调动大学生创新实践的热情和学习积极性，他们会自发的选修相关专业知识，调研查询最新技术应用，主动参加高水平的科研实践锻炼，相比传统的固定大纲式实验教学过程，实用性和新颖性突出的实践能力培养模式对提高工科大学生的知识广度、思维活跃度、技术开发能力、兴趣认知程度等具有明显的效果和优势。

1.2 应用与创新能力培养模式的构建

对于工科大学生来说，专业课程大纲内配套的常规实验或实习内容，能够加深对相关课程的理解和掌握，但是相对固化的实验手段和内容往往比较陈旧，与社会先进的生产状态有很大的脱节，对大学生创新实践能力的培养效果有限。而大学生参加系统化、规范化、具体化的项目开发式实践训练，根据项目设定的开发任务利用专业知识进行主动式创新研发，能够锻炼多学科知识的综合运用能力；能够拓展创新思维空间、培养严谨的科研态度；能够充分挖掘个人潜质及特长，为其未来发展指引捷径方向[4]。基于此目的，构建的应用与创新能力培养模式如图2所示。该模式的特点：①实践训练的选题和实施过程贴近社会实际生产，以实用性和新颖性做为指导与评价的原则；②从培养方案的设计方面，以参加学科竞赛和科研项目训练为实施手段，建立标准化、易操作的技术能力提升训练方案，整体提高大学生应用与创新能力的同时，兼顾高素质人才的个性化培养； ③以软实力提高为目的，建立多方向的非技术能力培养方案，提高大学生的综合素质； ④以云制造思想为理念建立面向大学生创新实践活动的云服务平台，从云平台的管理方式、制造资源整合、服务资源池的建设、教师协同指导方式等方面进行了详细的设计开发，并依托信息化技术设计了高效率的云服务综合管理模型。

2 应用与创新能力培养的多元化方案设计

2.1 依托学科竞赛建立普适化的培养方案

工科大学生参加具体的科研项目开发实践是提高其应用与创新能力的一条有效途径，但是科研项目如果任由学生自由选题，受限于学生的个人能力和社会经验，受限于指导教师的专业特长和精力，项目的实施过程和训练成果往往难以达到实用性和新颖性突出，培养的效果难以保证。因此，科研项目开发式的实践训练应该具有相对统一的选题范围、标准化的实施流程、自由创新发挥的空间、权威的成果评价体系等特点。各种学科竞赛(含科技竞赛、创新创业训练计划等)一般是由政府教育部门或行业协会主办，以培养大学生创新设计意识、工程实践能力和团队协作精神为目的；学科竞赛的命题范围依专业或学科划定，与专业知识密切相关，竞赛的命题设计来源于当前社会需求，具有较高的社会应用价值；项目开发难度适中又能给学生足够的创新发挥空间；参赛范围覆盖了绝大部分高校，竞赛过程充满挑战性，能够充分激发参与者创新实践的热情；学科竞赛有比较严格的参赛程序、标准的开发流程、权威的评价标准和评价形式，适合所有大学生参与其中进行实践。因此依托学科竞赛建立了图3所示的面向工科大学生整体的普适化培养方案，包括：参赛流程设计、实践任务分配、指导内容划分等多个模块，标准化的实践方式使大学生能够根据兴趣和能力，在命题范围内选取适合的创新开发方向进行训练；以实用性和新颖性为指导思想的训练内容和实施方式给了大学生充足的知识应用与技术创新空间，突出的锻炼效果和权威的成果评价体系保证了大学生参与的积极性。

图2 应用与创新能力培养模式的模型

图3 学科竞赛实践训练方案图

2.2 依托教师科研项目建立个性化培养方案

高素质人才是当今科技创新的中坚力量，建立个性化实践训练方案，培养挖掘高素质人才是实践能力培养的重要内容，通过高水平的科研训练，在高等教育阶段充分挖掘人才潜能，能够使他们在实践活动中找准自己的兴趣点和特长点，准确定位自己未来的专长发展方向[5]。基于此，开发了一种大学生参与教师科研项目进行高水平实践训练的方案，利用高水平的科研训练来培养挖掘高素质人才。教师的科研课题往往是解决当前社会生产生活中疑难问题的高科技开发项目，学生受限于知识层次和经验水平，如果直接参与高难度的科研实践，训练效果难以保证，教师的指导工作量也会非常繁重，甚至可能会影响课题的实施进度及质量[6-7]。本文设计了一种高效易操作的方案，让大学生们有机会参加到高水平的科研开发中，既提高大学生的综合能力，又培养挖掘出有潜力的高素质人才。具体实践方案：①将教师的科研项目按任务类型进行分解，划分为“先进制造型”“辅助设计型”“子课题开发型”“开放实验型”4种子任务，这几种子任务的技术难度比学科竞赛项目的技术难度大，但是属于教师科研课题中相对较容易完成的部分；②在学生能力考核达标的基础上，教师和学生通过双向选择，确定学生(团队)参与的子任务类型并在教师指导下进行实操训练；③学生全程参与科研项目的总体集成和综合调试，既加深掌握本专业的知识，又在集成和调试过程中拓宽了知识面。通过以上方式，能力突出的学生获得了高水平的科研训练，个人潜质和兴趣方向能够被充分发掘，为其未来快速实现自身的工作价值指引了一条捷径，并且一些学生的奇思妙想也能帮助或促进教师科研课题的开发[8]。

2.3 提高软实力，建立非技术能力培养方案

传统的实践能力培养，往往重视技术能力培养，忽视大学生口语表达能力、技术写作能力和团队协作能力等软实力为特征的非技术能力的培养，但是，这些软实力就好像展现个人综合能力的名片，不但能够锻炼学生缜密的逻辑思维能力，而且能够促进大学生养成严谨认真的科研习惯。软实力突出的大学生，不但掌握了一种能够提高和拓展个人能力的形式，而且能够在社会工作中快速脱颖而出，获得优秀的社会评价[9-10]。本方案设计的非技术能力培养内容包括：口语表达能力训练、技术资料写作能力、团队写作能力训练3项内容，如图4所示。其中口语表达能力训练主要包括演讲训练和答辩训练两种，演讲训练主要是将实践内容进行流畅清晰的汇报，答辩训练是对各环节的问辩能够迅速组织语言做出准确回答；技术写作能力训练选取了“科研论文”“专利文书”“课题技术资料”3个方向，科研论文的内容强调学术性、创新性和语言逻辑性，专利文书强调技术方案的实用性、新颖性和格式规范性，课题技术资料的撰写强调论点论据充分、过程科学合理、成果完整清晰；团队协调能力训练选取了“沟通与协调”“分工与配合”“组织与实施”3项内容，其培养形式主要是将实践任务进行合理细分，建立面向团队不同成员且相关紧密关联的子任务集，在项目协作开发过程中锻炼相互间的沟通与配合。指导教师通过专题授课讲解、模板样例制作、集中辅导修正等方式对以上非技术能力的训练项目进行指导，大学生可以进行培养内容和训练方式的自由选择并通过“论文发表”“专利授权”“软著登记”“专家测评”等权威的形式进行价值评价。

图4 软能力培养方案图

3 创新实践云服务平台的建设与管理

在校生普遍缺乏社会生产经验，专业知识的灵活应用能力也较差，传统的教学实验训练仅仅锻炼了他们基本的知识应用能力[11]，但这种基本能力无法应付实用性和新颖性突出的科研实践项目的开发，因此我们经常看到大学生在实践活动中，大量的时间和精力浪费在程序性事务环节，缺乏高水平的综合指导和先进的服务资源协助，最终实践成果的实用性和新颖性并不突出。因此，整合校内外可用的服务资源，建设创新实践服务平台为实践训练提供周到的服务支持，对实践活动的顺利高效开展具有重要的促进作用[12-13]。

本课题组借鉴云制造思想，构建了面向大学生的创新实践活动的云服务平台及综合管理模型，其结构如图5所示，主要内容包括：①依指导教师专业和专长将指导能力进行信息化描述，建立指导教师信息库；将校内外可用的硬制造资源、软制造资源、特定机构的综合服务能力进行信息化描述，建立服务资源信息库。②整合指导教师信息库和服务资源信息库，提取服务资源的管理特征信息输入云服务平台进行统一管理，服务能力特征信息输入服务资源池待选。③建立外协需求描述信息和服务资源管理信息的匹配规则，形成需求与服务的快速选择与匹配能力。④建设创新实践基地，以创新创业工作室或众创空间等形式对大学生实践团队开放，基地配备基本的制造与服务能力。云服务平台的应用过程：大学生实践团队在创新实践基地进行训练过程中，其实践内容包括自主开发部分和外协需求部分，外协需求部分通过与云服务平台的资源服务管理功能进行快速检索，与制造资源匹配后指令服务资源池内的服务能力完成外协需求任务；外协服务和自主开发同步进行，相互配合，完成实践项目成果的集成开发。以云制造思想构建的创新实践服务云平台，不但保证了制造资源的高效整合和快速响应，而且能够充分发挥指导教师团队的专业特长和协同优势，使大学生应用与创新能力获得大幅提高[14-15]。

图5 云平台资源服务管理结构图

4 结语

本成果构建的培养模式以实施效率高、通用性强、易于推广为原则；培养过程体现标准化、规范化、具体化、易操作；实践内容在保证实用性和新颖性的前提下具有面向不同大学生群体的可选择性；通过建立以学科竞赛、科研开发和非技术能力训练为样本的培养方案，保证了普适化和个性化的培养效果；通过完善大学生创新实践云服务平台和建设高水平的指导教师团队，保证了培养的质量；通过指导思想、总体方案、实施过程的综合研究与优化，构建了完整高效的培养模式。

本方案在我校工科专业大学生的实践教育环节进行了推广，有效填补了传统实验教学模式在实用性和新颖性方面的不足，大学生的应用与创新能力获得了大幅提升。以机械学院为例，近3年来，有800多名机械专业大学生应用本方案进行了多元化的实践训练，共获得省级以上学科竞赛奖励56项，完成省级以上大学生创新创业训练计划22项，大学生为主授权专利12项，大学生为主要作者发表科研论文9篇，开设开放性实验25项，毕业生就业率达到98%以上，本方案构建的培养模式获得了2016年校教学成果奖。

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TheConstructionoftheTrainingModeofApplicationandInnovationAbilityofEngineeringStudents

DENGFeia,LIUEnfub,CUIHongbina,YANGGuanga,ZHANGJiayua,FENGYuna,GEXingweia

(a.School of Mechanical Engineering; b. Office of teaching affairs, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

Cultivating the innovative practical talents needed by the social economic development is the focus of the current higher education research in China, and it is an urgent requirement to improve the quality of talents training, and promote and deepen the quality education. College students’ ability of innovation and practice is mainly reflected in the knowledge application ability and innovation capability. The training mode of application and innovation ability for engineering students based on the principle of efficiency and effectiveness is constructed by discussing and summing up the operation mechanism and the implementation strategy of the college students’ practice ability training in Hebei University of Science and Technology, and drawing lessons from the advanced experience of practice education in colleges and universities at home and abroad. A diversified implementation plan which is characterized by universality and personalized is designed. Cloud service platform and management model for college students’ innovation practice activity which take quick response and thoughtful service as standard are set up.

engineering students; application and innovation ability; training mode; cloud service platform