基于航模实践的大学生创新能力培养模式探索

周伟 宁超 王道平

[摘 要]在深刻挖掘创新能力内涵的基础上，针对高等院校目前在人才培养方面普遍存在的专业融合不足、基础教学与专业教学衔接不好、知识向能力转化不畅等制约学生创新能力培养的关键问题，依托学校航空航天模型实践平台，建立了多学科联合、多专业融合、多层次共享的大学生创新能力培养模式。通过这种大学生创新能力培养模式的探索实践，取得了一定的实践经验和实际效果，并且这种培养模式对各类高等院校在大学生创新能力培养方面都有一定借鉴意义。

[关键词]航空航天模型;实践平台;多专业融合;创新能力培养

[中图分类号] G642[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）48-0-03[收稿日期] 2020-08-24

一、问题的提出

当今世界，和平中潜伏危机，发展中暗藏变革，机遇与挑战时刻并存。在激烈的国际竞争中，综合国力竞争说到底是创新的竞争。因此，习主席多次强调“创新”要摆在国家发展全局的核心位置。人才是创新的根基，是创新的核心要素。当代中国大学生是中华民族未来发展的希望和重要人力基础战略资源，如何培养和提高当代大学生创新能力是国家教育体系，特别是高等教育院校面临的亟待解决的重要问题。

航空航天模型简称航模，是各种航空、航天器模型的总称。该项目是以现实航空、航天任务为背景，以缩比航空、航天器研制，试验和飞行为目标，开展的综合性科研创新实践活动。航模运动及其创新实践在世界各国航空事业的发展和科技人才的培养方面都起着十分重要的作用。

航空航天模型设计与实践，是一项系统工程，具有鲜明的多学科联合、多专业融合、多任务综合的特点。富有实践性、挑战性和创造性。对于提高大学生解决复杂问题的实践能力，培养理工科大学生的创新意识和思维，具有无法比拟的优势。依托我校“航空航天科技创新基地”航模实践平台，梳理形成了研究团队探索大学生创新能力多专业融合培养模式的一些研究成果和经验总结[1]。

二、创新能力的组成架构和内涵

一般认为，主体的创新能力包括：必要和足够的相关知识积累，活跃和敏锐的创新思维与创新意识，物力和人格化的创新潜能，主客体统一多因素驱动的创新实践。

知识要素的积累和准备是创新能力发展的前提和基础，创新的思维和意识是创新能力发挥作用的核心和关键，创新潜能决定和影响着创新的效果及其发挥的效用，創新实践则是创新能力向现实性转化的载体和平台。

（一）创新首先要具有足够知识的积累

知识的英文为Knowledge，是从动词know“知道”“了解”演变而来。知识是人类面对自然界过程中认识和总结的经验与规律，是前人在历史长河中留下的宝贵财富。因此，知识本身不是创新，知识再多也不是创新。创新需要从已知到未知，这个过程中已知是未知的基础，没有已知未知无从谈起。因此要实现对未知世界的创新就必须具有足够的已知的知识积累作为基础。

（二）要有创新的思维和意识

创新思维能力是主体所具有创新特质因素的思维和多种创新思维形式内在的有机整合体。从形式上看创新思维是一个抽象与形象、发散与聚合、正向与逆向等多种思维形式的有机整体。从内涵上看创新思维就是指主体具有创新特质的因素内在整合所形成的意识[2]。

想要在已有知识基础上有新发现，人们必须知道创新之路应当怎样走。首先要有质疑精神和批判思维;要发展和超越前人的研究，就要审视和检验已有的成果，找到需要探索的新问题并予以解决。质疑并不等于否定，而是通过思考，判断事实是否真实，逻辑是否自洽。从而正确、有效的提出问题和观点。其次，是使用正确的研究工具;这里的研究工具也可以视为“方法”。应该知道在什么情况下应选用哪一类方法，并且知道每一种研究工具适合解决哪一类问题，有怎样的长处与局限性。提出创新观点真的没有攻略可言。在这里，知识、经验、勤奋都是不可少的因素，而想象力则是最重要的因素。

（三）形成创新的潜能

潜能是生命物体对自然探索、认知、改造水平的度量，是完成一项目标或者任务所体现出来的智力化的综合素质。通常包括创新所需要的信息加工能力、一般的工作能力、动手操作能力、熟练掌握和运用创新激发的能力等等。创新潜能是运用一切已知信息，包括已有的知识和经验等，正确提出问题，选择合适的方法，产生某种潜在价值的能力。

（四）不断实践提高创新能力

创新能力是展现我们创新成果的法宝，需要我们创新过程中不断实践并总结经验，才能获得能力的提升。实践是检验真理的唯一标准。通过实践不仅可以全面、系统、综合地检验能力，而且实践也可以从中汲取丰富的经验和教训，形成丰富的多维迭代过程，从而逐步培养和提高学生的实践创新能力。

三、多专业融合培养模式

当前和未来社会对人才特别是高等教育人才的要求已不简单局限于所学专业知识的掌握，而是对其知识体系、能力素质的全面要求，多专业融合培养能够打破专业壁垒、拓宽专业视野、提高灵活运用知识的能力，对人才创新能力和创新意识的培养具有十分重要的作用。

目前相当一部分高等院校按专业招生培养，专业间的交汇融通不足、基础课与专业的衔接不够顺畅，一些学生不知道如何把基础课所学的知识有效转化为专业技能，不能有效应对职业环境挑战。同时，知识储备不足、视野不宽导致学生创新能力的发展不全面，学生获得的技能不能有效转为支撑其长远发展的能力素质。这些已成为制约当前高校人才综合能力素质培养和提升的重要瓶颈问题亟待解决。

研究团队以“航模创新平台”的建设为契机，从创新能力培养的内涵和机制入手，探索建立了以“多学科指导教师融合”为引领，“多专业学生融合”为目标，“多资源融合共享”为依托的新型“多学科”“多专业”“多层次”的创新实践能力培养模式[3]。

（一）多学科指导老师融合

传统的理论教学老师或者实践创新活动指导老师，大都由某一学科或专业的老师兼任，他们的知识领域和所授课程相对单一和片面，不利于学员多专业拓展与综合能力素质的进一步提升。创新平台建设时提出“打破专业界限和学科壁垒”建立多学科融合的指导教师团队，坚持做到指导老师来自多个不同院系和多個不同学科方向，形成了涵盖飞行器总体设计、动力工程、控制工程、通信工程、电子系统设计等多学科、跨专业的高质量指导教师队伍。使指导教师团队具有多学科和学缘结构，由此形成了专业联合、学科融合、风格各异的实践教学指导力量，在多重任务驱动和综合实践教学活动中发挥了十分重要的指导和引领作用。

（二）多专业学生融合

充分利用“航空航天模型俱乐部”“机械创新俱乐部”“电子设计俱乐部”等第二课堂在学校的广泛影响，吸引全校各专业、各年级学员，从不同专业、不同年级的学生中选拔工程创新实践能力培养对象，进行基础层次的培养。针对俱乐部学生开设了“飞行器设计”“电子系统设计”等跨专业的选修课程，这些课程在理论讲授的同时更加注重实践技能的培训和团队协作意识的培养。通过这些培训为学生储备了创新能力所需的不同专业知识要素。

在尽量扩大受众面的前提下每年选出“个人意愿强、学有余力、具备工程创新实践能力培养潜质”的80余名学员作为航模队预备培养对象进行第二层次的培养。

按照“个人申请、队员推荐、老师考核”的模式选出航模队的正式队员进行第三层次的培养。充分利用高层次学员、研究生、博士生层级管理的优势，逐步形成了学科融合、专业交叉的高层次人才团队和软硬件设施完备、管理措施完善的创新人才培养平台，实现了多层次的创新能力培养。

（三）多专业资源融合

与大学机械工程专业、电子工程专业、控制工程专业以及信息与计算机应用专业达成多专业教学、科研资源融合共享协议，通过学生提交需求申请，指导老师审查、专业实验室老师评估批准的简单手续，实现了如三轴转台、拉伸机、3D打印机、机械加工中心等大型精密加工、试验设备的共享[4]。同时，航模队则将其拥有的各种飞行器，如多旋翼、固定翼无人机，激光切割机等设备也开放共享，提供各专业飞行试验任务。这样不仅拓宽了学生的专业视野、提高了解决复杂工程问题的能力，丰富了航空航天模型创新平台可用教学科研资源，同时也解决了各专业空中飞行试验条件短缺和无法及时验证的问题，实现了多专业资源融合共享，多方受益的目的。

利用大学科研条件和专项建设等契机，创新平台还购置了模拟飞行训练系统、自由度摇摆试验台、无刷电机测功机等多台、套实践创新设备，完善了创新实践的软硬件条件，提升了综合创新实践的保障水平。初步形成了一套面向创新能力培养的“多专业融合”航空航天模型实践教学模式。

四、多专业融合培养模式探索实践

（一）敢于质疑，大胆创新

充分发挥兴趣小组、学科竞赛、发明创新等活动的引领作用，激发学生明确研究目标，围绕目标追根究底的探索精神，正像爱因斯坦所说的那样：“我没有特别的天赋，只有强烈的好奇心。”让学生明白，事物总是在不断发展变化的，老师教授的专业知识不能是绝对的，更不是万能的，鼓励学生不要迷信权威，应当大胆地质疑。参加全国以及学校的学员科技创新活动获一等奖13项，二、三等奖多项，指导的本科毕业设计获省部级优秀毕业设计3项[5]。

（二）多措并举，能力提升

近年来，经过“多专业融合”航空航天模型创新实践教学模式培养，学员学会了多角度系统思维发现问题，具备了协同合作解决问题，提升了情商与智商互促发展，综合素质与创新能力与在校同年级同专业其他学员相比都有了大幅提升。45人次获国家、省部级竞赛一、二等奖21项，在“中国国际飞行器设计挑战赛”中获奖13项，在电子设计竞赛中获国家二等奖1项，陕西省一等奖3项，二等奖2项，三等奖2项[5]。为用人单位培养初、中级无人机飞行员96人。

（四）创新与实践，有机统一

探索创新与实践的有机统一，避免为了创新而去实践，也避免维实践的创新论两种错误做法。引导学生勇于创新、善于实践，以创新能力引领实践能力，以实践能力培养促进创新能力，形成创新与实践的有机衔接和融合[6]。经统计，经过“多专业融合”航空航天模型创新实践教学模式培养的毕业学生，90%以上在工作岗位表现优秀，受到用人单位的一致好评。

五、结束语

创新能力决定着国家未来的发展和命运，是各国十分重视的战略资源。如何培养、保存和挖掘人才的创新能力是高校责无旁贷的责任。研究团队基于航空航天模型实践平台对多专业融合大学生创新能力培养模式进行了有益的探索，获得了一定的研究成果，对境况相似的院校和人才培养单位提供了可供借鉴和参考的实践经验。下一步研究团队将在此基础上，探索多任务驱动对大学生综合能力素质培养、提升的实践与成果。

参考文献

[1]宁超，岳春国，周伟，等.拓展实践教学模式、提升高效人才培养质量[J].教育教学论坛，2019（50）：199-200.

[2]张毅，创新能力的构成要素及其相互关系[EB/OL].（2011-08- 19）[2020-8-19].https：//wenku.baidu.com/view/713ebcfaaef8941ea 76e053e.html.

[3]王道平，周伟，王凯.搭建多位一体平台，培养学生创新能力的探索与实践[J].科技风，2019（08）：40.

[4]周伟，张智勇，王学仁.新编制体系调整下的大学专业实验室统一管理模式研究[J].教育教学论坛，2015（14）：9-10.

[5]王凯，王道平，王秋妍，等.浅析科研类航空航天模型竞赛对大学生综合能力的培养[J].教育教学论坛，2019（50）：229-230.

[6]张鑫，何华锋，岳春国，等.军队任职培训教育互动研讨式教学方法研究—基于科研实验平台的讨论[J].教育教学论坛， 2020（24）：382-383.