高校机械类大学生创新能力培养的研究与探索

黄大志 戴孟业 王禹超 王壮壮 冯 妍

(江苏海洋大学机械与海洋工程学院 江苏连云港 222005)

引 言

随着我国经济发展进入新常态，创新已成为经济发展的第一动力。这就必然要求高校要培养具有创新能力的大学生。培养具有创新型人才是实现民族创新的关键[1]。

大学生创新能力的首要条件是要具有创新性思维。创新性思维的培养不是一蹴而就的。它需要教师引导学生去获得更新的知识，或者对未知的问题产生新的认识，进而创造原来所没有的思维层面的成果。本文从以下三个方面来论述大学生创新能力的培养。

一、课堂内外联动，充分利用学生课余时间，旨在调动大学生的创新动力

(一)在课堂教学中注重大学生创新意识和创造动机的培养

教师的课堂教学不仅仅是传授给学生专业知识，还应该通过介绍科学家的探索精神来激发大学生的创造热情。创新是指人类为了满足自身需要，不断拓展对客观世界的认知及行为过程和结果的活动。具体来讲，创新是指人为了一定的目的，遵循事物发展的规律，对事物的整体或其中的某些部分进行变革，从而使其得以更新与发展的活动。它主要分为“想”和“干”两部分。首先，在“想”方面，教师可以通过专业领域的著名学者为探求科学真理而百折不挠、历尽艰辛万苦的故事来启发学生的思维。在教学过程中，教师要不断地让学生树立起热爱科学，探索真理、追求真理的信念，具有“科学是需要一个人贡献出毕生精力”的素养。其次，在“干”方面，科学成果是在积累、继承、突破和演化的进程中产生的。人们在继承前人科学成果的基础上，前进一步，就是创新。就学生如何利用科学知识来进行创新方面，教师在教学过程中，可以结合科学家或发明家的经典创新案例来进行启迪。

在课堂教学中，教师可以介绍机械、电子、计算机等学科的最新研究成果，来调动、激发大学生的创新动机和热情。进入二十一世纪后，科技技术突飞猛进，科技成果创新速度越来越快。教师需要及时地发现前沿的科技成果，并经过整理、归纳后介绍给学生。对于机械专业类学生，教师可以通过介绍最新的机器人、三维打印技术，让学生了解未来设备的设计、制造和维护的发展方向，并用最新的理念来进行创新活动。

(二)有意识地培养学生的创造性思维形式

求异思维、发散思维、侧向思维、聚合思维、合向思维、逆向思维、灵感思维和联想思维等都是常见的创新思维形式[3]。这些思维之间有区别也有联系。比如，求异思维，它是创新思维的第一形式，是人们从发展、变化、改革和创新的角度对现有事物的重新思考，从不同于其他人的角度去观察和认识事物、思考问题以及寻求改变现状或创造新事物的非常有效的思维方式。发散思维也是创新活动中的一种主要思维方式，它的主要特点为“一”中求“多”，也就是从不同角度重新审视问题，从多种思路去寻找解决问题的方法。相反，聚合思维的主要特点是“多”中求“一”。合向思维、逆向思维和侧向思维都是在一定条件下的具体思维方法，也是求异思维的具体形式。在课堂上，教师可以利用一切机会多提问，并加以引导，让学生从填鸭式教学中解放出来，主动思考，提高创新思维能力。

(三)开辟第二课堂，培养学生的实践动手能力

创造力是人按照一定的目的开展主动的思维活动，从而产生新知识，创造新东西或事物的能力。它是衡量一个人综合素质中最具有活力的一个特殊要素[4]。要想提高学生的创造力，我们务必要加强学生动手实践的训练。我校机械工程学院为此专门设置了大学生创客空间，并配置了相应的制作工具。在教师的指导下，学生可以通过从身边发现问题并自拟课题，或者参与教师科研课题的方式来寻找创新课题。学生在创新过程中，不但学到了如何借助科学原理来寻找解决问题的方法，而且还学到了技术如何与市场进行融合的方法。这样，他们在解决问题中考虑得更加全面，其实践动手能力自然也会得到提高。

(四)以大学生实践创新训练计划项目为载体，提高学生的创新能力

为了进一步推动高等教育教学改革，促进人才培养模式和教学方法的创新，学院鼓励和支持大学生尽早参与科学研究、技术开发和社会实践等创新活动，不断激发学生学习的主动性、积极性和创造性，提高大学生的科学素质和文化素养，培养大学生的创新精神、创业精神和实践能力。江苏省教育厅于2007年开始启动大学生实践创新训练计划项目，江苏海洋大学机械与工程学院累计百余项省级项目立项。为了更进一步加大学生创新的力度，学院自2013年开始，成立了大学生实践创新训练计划项目，实践创新训练计划项目已有三百余项，参与学生近两千人。为此，学院安排多名经验丰富的教师对学生进行项目指导。2015、2018年，学院有两项国家级项目作为江苏省的优秀项目参加第八届全国大学生创新创业年会展示。

二、充分调动大学生的创新动力，在团队中形成高低年级的搭配，让学生凝成创新的合力

(一)重视前期宣传，让更多学生了解创新

我校机械工程学院的大学生创新工作的第一步都是从新生的宣传开始的。这是创新活动成功的重要环节。在新生入学时，专业教师在给新生介绍专业的发展过程中，着重强调学生要利用各种机会锻炼自己的创新意识，介绍学院的鼓励政策，正面引导学生关注、了解、参与和主持国家、省、市、学校的各级、各类大学生科技创新类项目和竞赛，为选拔创新团队选手做好前期准备。

(二)选拔各类特长生，组建知识互补型团队

创新项目要解决的往往是复杂工程问题，单单靠个人的知识和能力一般是无法在短时间内完成的，应当由知识互补、乐于协作的志同道合者组成。因此，学院在学生中倡导“知识互补”的跨学科跨专业创新团队建设，从项目开始就要求学生有意识地寻找志同道合的合作者，让学生在团队的智慧和协作中去解决问题。我们目前的创新团队主要是机械设计制造及其自动化、机械电子工程专业的同学，但也吸引了计算机学院、电子工程学院、商学院、理学院的同学加入，让每个团队都有机械设计、制作加工、电子电路设计、程序设计方面的学生。这样的组合才能顺利完成机电类的项目。

(三)组成以高年级为主体、低年级参与的创新梯队

创新项目一般情况需要1-2年时间才能完成，对学生的要求往往也比较高。学生除了需要具有扎实的专业知识以外，还需要具有较强的创新精神。针对这个情况，我们组建以综合能力较强的高年级学生作为领队，基础扎实的低年级同学作为队员的创新团队。这样可以增强项目研究的可持续性，并且加强各年级学生之间的相互交流和学习，在提高低年级学生的创新意识和动手能力的同时，也培养高年级学生在创新过程中的团队领导能力和协调能力。

三、创新类竞赛场上场下细心引导学生，实现创新能力的快速提高

(一)机械创新设计大赛、机器人大赛和“挑战杯”大赛

大学生机械创新设计大赛是高校创新教育中的一个重要实践教学环节。在创新设计大赛中，学生可以结合大赛命题开展广泛调研论证，充分发挥自己的想象力和创造力，自行拟定设计方案，进行图纸设计，并且联系零件加工与配件采购，完成实物样机的制作、装配与调试。这样可以达到全面培养学生创新设计能力和工程实践能力的目的。

大学生机器人大赛在国内的影响力是比较大的。它主要有两个比赛：一个是由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会、RoboCup中国委员会等组织的一年一度的“中国机器人大赛”；另一个是由中央电视台组织的一年一度的“Robocop机器人大赛”。其目的是让学生通过完成比赛项目规定的动作来锻炼其科技创新和动手能力[5]。

挑战杯是“‘挑战杯’全国大学生系列科技学术竞赛”的简称，是由共青团中央、中国科协、教育部和全国学联、地方省级人民政府共同主办的全国性的大学生课外学术科技创业类竞赛，承办高校为国内著名大学。“挑战杯”竞赛在中国共有两个并列项目：一个是“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛(大挑)；另一个则是“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛(小挑)。这两个项目的全国竞赛交叉轮流开展，每个项目每两年举办一届。“挑战杯”系列竞赛被誉为中国大学生科技创新创业的“奥林匹克”盛会，是目前国内大学生最关注的、最热门的全国性竞赛，也是全国最具代表性、权威性、示范性、导向性的大学生竞赛。

(二)导师的细心指导，学生充足的准备是竞赛获胜的关键

“台上一分钟，台下十年功。”对于学生来说，他们参加各类创新比赛是再恰当不过了。竞赛活动能够充分激发出学生的创新意识、提高学生的实践能力。在一般情况下，因为比赛的时效性，和学生在校时间有限，大多数学生很难两次参加同一个比赛，所以，参赛的过程基本就是摸着石头过河的过程。这就需要有比赛经验的教师抽出更多的时间系统地培训和引导学生，告诉学生应该看什么专业的书籍、学习什么设计软件等等。教师的引导让学生快速建立起对竞赛的系统认知，更深入地了解创新的内涵有着非常重要的意义。学生在调试、比赛过程中很难有不出问题的情况。这就要求学生具有对现场问题及时发现、排查和解决问题的能力。在这个过程中，学生的创新能力、动手能力以及临场应变能力都会得到快速提高。

(三)参与竞赛的收获很多，学生能力的提高是最大的收获

各类创新竞赛能够提高和锻炼学生理论与实践相结合的能力，无论是赛前的培训和演练，还是竞赛过程中的实战，都能够提高学生们对创新的热情，并对专业知识有更深入的了解，对学生后续的学习产生重要影响。经过多年的努力，我校机械工程学院在全国机械创新设计大赛、全国过程装备实践与创新大赛、省机器人大赛和省“挑战杯”大赛中获得了优异的成绩。许多参赛的学生考上了东南大学、西北工业大学、南京航空航天大学的硕士研究生。有些同学开始自己创业；有些同学在单位已经成为技术骨干，他们的工作业绩基本超过了同类大学生。

四、小结

我校通过充分调动课上和课下两个资源，并将其整合，创建了有利于提高学生创新能力的教学环境；积极宣传，合理地选择成员的特长，组成高低年级搭配且凝聚力较强的创新团队，提高了学生创新能力的培养质量，并使得创新教育能够获得可持续性发展。我校以竞赛为抓手，激发了学生的创新热情，在准备竞赛和竞赛过程中，在导师的细心引导下，让学生取得了丰硕的成果。