基于大学生创新能力培养的科技团队建设研究*

2022-02-14董美友饶趁明

新教育时代电子杂志(学生版) 2022年31期

董美友饶趁明

（咸宁职业技术学院湖北咸宁 437100）

引言

想要让大学生在毕业之后能够更好地参加到社会中并且找到合适的工作，为社会发展和国家经济建设提供有效的助力，就必须要在大学教育中将大学生培养成更加全面的复合型人才，让他们在科技团队的建设过程中获得更加全面的成长，将大学生的创新能力和综合素养展开进一步的培养，以此让大学生在毕业之后能够带着充足的创新能力融入社会中，并且应用他们的创新能力将自己的个人价值充分展现出来。因此在现如今大学生科技团队的建设当中，对于学生的需求不仅仅是专业知识要够硬，还需要让他们的实践能力和创新能力在丰富的科研实验过程中得到充分培养，要让他们懂得发现问题，并且善于解决问题。而基于网络虚拟实验平台的应用教学就能够进一步提升对于学生这方面能力的培养，其具备了效率高、成本低、安全有保障且功能全面等一系列的优势，对于传统大学科研实验中的各种限制进行了妥善的解决，对于大学复合型人才培养的工作做到了有效推动。同时，大学专业化人才培养质量的提高必须适应新常态的社会需要，信息化给高等教育带来了前所未有的深刻变革，虚拟模拟实验教室、Mooc、翻转教室、微型教室等新事物和新方式随着教育的发展而出现。

一、大学生创新能力培养的含义

大学生的创新能力关键在于他们在科研团队的各种科研实验过程中所展现的专业能力和创新精神。在科研实验的实践应用过程中，不断提升自己对于专业知识和技能的熟知程度，同时让他们能够利用自己所学习到的相关专业知识和技能去对各种科研实验项目展开创新设计和研究，并且，还需要加强他们对于各种新知识和新技能的接受能力，让他们能够结合之前所学习的知识内容和全新的知识内容，创新出更加多样化的科研项目。由于各个大学生的生活环境有一定的差异性，并且他们的个人能力和基础都会有所不同。因此，在大学生科研团队的建设过程中，想要进一步培养他们的创新能力，就必须要加强对于科研实验的设计和应用，给予大学生更多的实验实践机会，带动他们对于科技实验的积极性和参与热情，以此来让他们的创新能力以及综合素养得到全面培养[1]。

二、大学生科技团队建设过程中对于其创新能力培养所存在的缺陷

1.缺乏创新研究的实验氛围

目前的大学教育中，往往对于学生的教育都是基于专业知识和专业技能的教学，对于学生的创新思维和创新能力的培养并不是特别注重。也正因如此，在各个专业科技团队的建设过程中，学校对于科研实验的设计和环境建设也并没有注入太多的支持，使得学生们仅仅能够在专业课程中对各种知识技巧进行书面化的学习和积累，对于课外的实践活动和各种知识扩展练习并没有太多的途径和机会。导致学生们不会主动参与到各种科技实验的开发和研究当中去，也就无法让他们的专业素养和创新能力获得有效锻炼，致使创新研究的实验氛围越来越差，以及学生科技团队的建设成果也无法达成理想的教育目标。

2.缺乏展开创新科技实验活动的设备和平台

由于现在的部分大学仅仅重视学生书面化的专业知识教学，对于各种科技实验研究和创新发展并没有给予太多关注和支持。也正因如此，大学校园内供给学生的科技团队展开一系列科技实验活动的设备和平台建设尤为匮乏，导致没有渠道参与到实践实验活动的学生们对于各个专业课程的学习兴趣和探究兴趣大打折扣。因此，现如今，各个学校需要进一步重视在大学生科技团队建设过程中的各种科技研究实验平台的建设，充分利用现代化的信息技术为学生提供更加完善的实验平台，让学生们能够在课余时间和需要的时候随时参与到各种科技实验活动的研究和探索当中去，让他们的学习兴趣和积极性得到充分激发，让他们的创新能力和综合素养能够在科技实验活动中获得全面培养[2]。

3.各个专业的科技团队建设具备不同的复杂性，实践过程难度较高

根据目前的大学科技团队建设现状，可以明显看出大部分的科技团队建设所呈现出的结构都较为复杂，且在各种科技研究实验活动的开展过程中，依靠现场的实验设备和环境安排并不能满足所有专业所需的实验条件，这就需要学校根据各个专业科技团队的实践活动需求去不断改变实际实验活动现场的配置和环境，这就会使得学校的资金耗损和资源耗损量过高。但是通过网络虚拟实验平台所展开的各种虚拟实验操作，能够简便快捷地为不同专业的学生提供各种类型实验所需要的数据、设备以及环境，以此来进一步增强学生的实验活动体验，达到了事半功倍的效果。

4.各种实验活动开展所需的成本高，消耗大，实际资源难以利用

现代化的科技团队建设逐渐向着更加高科技的方向发展，对于各种科技研究实验实践活动的需求也越来越严格。部分科技研究活动的开展需要耗费过多的成本，然而其实验过程中对于各种实验资源的利用并不充分，最终会导致一定的资源浪费。同时，由于对经费和地点的模仿，实际能够提供给学生进行操控的相关设备的数量也会有限，导致学生在实验活动过程中的参与程度低或者只能够通过看教师的演示实验进行相应的学习，然而通过这种仅观察而不动手操作的学习方式，对于学生的实践能力和创新能力的培养都不能满足，各种开放、自主设计、创新实验难以实施，从而使学生的实践能力不强，缺乏创新意识，同时对于学生的实验兴趣和积极性的培养也有较大的阻碍。这对于大学科技团队培养高素质的人才的教学目标的达成极为不利。在此情况下，对于网络虚拟实验平台的设计和开发就能够有效解决这些限制和问题，对于学生的全面发展和专业化教学的高效发展都有着极为有效的推动作用[3]。

三、网络虚拟实验平台在大学生创新能力培养中的应用

1.网络虚拟实验平台的含义

从当前来看，传统实验室固然有一定的缺陷，但仍是科技研究实验活动开展的主要形式，依然有其不可替代的作用，并会朝专业化方向建设发展。围绕网络虚拟实验项目的建设需求，结合实验实际，我们确定了虚拟仿真实验平台建设的总体思路，即虚实结合、逐步推进、重点发展。虚实结合是指实体实验室与虚拟实验室结合，传统实验手段与现代实验手段相结合。

网络虚拟实验应以两大类平台建设为主：一是以资源虚拟化为主的平台；二是以MOOE（Massive Online Open Experiments，大规模在线实验）为主的平台。这两类平台应当是互为补充、相得益彰的关系。资源虚拟化平台的特点是：提供资源，不分课程，在线使用，不分系统，教师引导性学习。这种虚拟化是以资源为中心来进行使用的，不挑课程，任何课程都可以来申请使用权限，可以在教室开设，也支持在线使用。MOOE平台的特点是：按课分配资源，以学生自主实验为主。网络虚拟实验平台所具备的优点众多，其中一点就是其拥有十分充裕的科研实验资源，总类丰富，涉及广泛，这使得科技团队的学生们无论在进行科研实验的过程中遇到任何难题或阻碍，都可以很快捷及准确地在网络虚拟实验平台中通过互联网渠道将其查询出来，并得以解决。所以说，把网络虚拟实验平台运用到大学生科技团队的创建中的时候，也应该把网络虚拟实验平台所具备的各种优点充分利用到其中。这样才能够使得大学生科技团队的创建水平获得全方位的提升，让大学生的创新能力和综合素养获得更加有效的培养。

虚拟仿真实验的资源通过虚拟操作界面将数据或指令输入仿真软件或虚拟场景，通过各种实验数据和软件的实时仿真，将仿真结果输入显示终端或设备，或反馈给用户专业具有明显的网络特点，因为网络设备具有速度快、精度高、扭转“二高一低”的特点，同时具有较大的尺寸、复杂的操作和一定的风险。传统实验资源的开发成本高、难度大，虚拟仿真实验平台可以很好地解决这些问题，有利于学生创新意识和能力的培养[4]。

2.网络虚拟实验平台在大学生创新能力培养中的应用优势

（1）网络虚拟实验平台能够让学生更加自主地主动进行学习

由于当今进入了新的信息化网络时代，学生们的学习也因为网络的便利而变得更加和方便，不同于以往应试教育的硬性要求，现在的学生们在学习时间、学习内容和学习地点的选择都有了更多的选项。他们能够根据自己的实际情况，更加合理地通过互联网中的虚拟实验平台或者一系列相应的在线应用实验软件对自己的专业知识的学习进行加深和巩固，可以随时随地地在网络上查询自己所需的实验数据以及相应的教学文章或者视频，让学生们能够运用自己闲暇之余对自己的专业知识和技术进行拓展。如今的在校大学生应当具有足够的自主创新的学习能力，积极地进行对自己所需的专业知识的自我补充，在课余的闲暇时间中通过手机或者电脑等互联网平台，在课前对团队研究的科技实验所涉及的相应知识进行了解和预备。不仅如此，除了线上的实验实践活动以外，在进行他们专业课程的学习过程中，也要通过这些手段对所学习的知识进行不断的巩固和提升。将学生们仅仅在课堂中被动灌输学习知识的教学状况彻底做出改变，在培养学生自主创新能力的同时，培养他们的自信心和独立坚定的人格素养。

（2）网络虚拟实验平台能让科技团队的实验状况第一时间被老师知晓

将网络虚拟实验平台融入大学科技团队的建设当中，能够使负责老师更加及时和全面地对团队中每个学生目前所参与的实验进度和相关知识技巧的掌握度进行了解。大学科技团队的建设和各类科研实验活动所涉及的内容都是较为抽象化的，更加需要运用到学生的实际应用能力和创新思维能力，带领科技团队的老师可以在网络虚拟实验平台上设置一些科技实验的相关任务或实践活动，以此让团队中的学生去平台上进行打卡参与实验和完成任务，以此来激发学生自主学习的能力提升，并且还能够对学生的实验活动参与状况获得更清晰的了解。以往的大学科技团队创建过程中，并没有充分利用到互联网虚拟实验平台等相应的信息化技术。因此，传统的科技团队建设方式早已没有办法满足现代社会对学生的专业知识储备以及全方位素养成长的要求，所以，各个大学的科技团队带队老师更应该结合实际情况，利用新兴的互联网技术和网络虚拟实验平台来创新改革传统的科技团队建设方式和方法，让大学生能够在科技团队的建设和科研实验的参与过程中获得更加全面的培养，让他们的综合素养和创新能力能够获得全面提升。充分利用当代年轻人对互联网和未知事物充满着的兴趣和探索欲望的情绪，以多元化的模式将各种专业知识和技术通过网络虚拟实验平台传授给他们，从而使得我们的大学教育质量和教学水平更加突出，为我国的各行各业培养出更多的专业化创新人才。

3.网络虚拟实验室系统架构

（1）C/S架构方式

C/S结构是一种分布式计算模式。在C/S结构的系统中，应用程序被划分为两大部分：一部分是由多个用户共享的信息与功能，这部分称为服务器；另一部分是为每个用户所专用，称为客户部分。客户部分负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报告请求等；而服务器部分执行后台服务，如管理共享外设、控制对共享数据库的操纵、接受并应答客户机的请求等。

传统的二层C/S体系结构在单一数据库且有安全性和快速性保障的局域网环境下运行，因而得到了广泛应用。其不足主要体现在：程序开发量大，系统维护困难，客户机的负担过重，成本增加以及系统的安全性难以得到保障等。

（2）B/S架构方式

在B/S结构的系统中，用户可以通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求。B/S结构极大地简化了客户机的工作。客户机上只需安装、配置少量的客户端软件即可，服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程序的执行都将在服务器上完成。这不但节省了内存和存储空间，也节省了开发时间，从而降低了成本，给应用系统的安装、调试、日常维护和升级都带来了极大的便利。

4.网络设备虚拟实验平台的建设

相对于现如今的网络设备虚拟实验平台建设来说，传统的网络实验只能够采用示范模式，而网络设备虚拟仿真实验中心按照“以现状为主体，虚拟-实际结合，可能不真实”的模式，提高学生三种能力为重点，通过多个层次以及多个模块的虚拟实验平台，满足了优秀专业化人才培养和优秀科技团队学生的实践任务[5]。

5.网络虚拟实验平台的实施

基于已建设的网络虚拟仿真实验平台，进一步整合资源，优化网络环境，分类推进重点建设，构建典型的虚拟实验教学体系，创建面向各个大学专业科技团队的在线虚拟实验，更好地服务科技实验实践活动和相应的专业实验教学。

6.网络虚拟实验平台的数据库设计

网络虚拟实验平台中的数据库中所含有的数据存储构造能够有效增强其自身的运转效率，所以在对其数据库展开设计的过程中，必须要让其存取的高效得到实质性保证，要确定数据的完整性还有其一致性都能够获得全面的保障，通过这种方式网络虚拟实验平台的各项系统设计都会得到一定的优化。想要让数据库的完整性得到充分保障，就必须要在进行数据分析的过程中对以下几个方面落实到位。

（1）数据库里面的信息必须能够按照其类别被精准地进行分类，同时其数值必须维持在一定的范围之中才能够保证其能够被正常使用，以此来让其实效性得到有效保障。同时，各个不同数据表格中的数据不能够出现任何问题的冲突，要让网络虚拟实验平台可以将其自身具备的功能彻底展示出来，以此来更加清晰地收到一系列的运行参数还有其返回的一系列状况。

（2）对于数据库的设计来说，同样需要对其表格展开嵌套调用，通过这种方式完成对于储存数据的相关调出还有一系列的事务处理，并且保证其精准性和效率性，同时还能够让其和触发器完成有效配合，实现对数据库所展开的保护工作，而且还能够在其特别的性能还有要求下创设出具备特殊性能的储存过程。

在展开对于数据库表格设计的过程中，网络虚拟实验平台中会存储老师和学生的相关数据表格，以及相应的课程数据表格，还有各种测试表格和留言表格等。这一系列的数据库表格对于数据库构造的设计来说，数据库中不但需要能够存储这些表格数据，同样需要能够更加迅速地对其相关的数字图像进行甄别和判定，同时对于配套的模板匹配和判定信息的时候进行相关的储存工作，对相应的字符信息点的阵表字段的行数据、行数，还有字符数据点阵表的储存以及使用进行相应的监理工作。并且，在网络虚拟实验平台的数据库正式运作的过程中，其统计表中的系统服务数据就可以更加高效地将其结果文件调取出来，把相关的信息展开汇集，以此来获得相关老师、同学还有科目等相关的数据。并且，在其数据库中所存储的一系列程序段还可以受到更加汇总和稳定的管控，同时还能够对数据库的控制系统展开定期和稳定的完全检测，预防因为人工操作失误或疏忽而引发的各项安全问题和隐患，以此达成数据库的高效和稳定管理设计目标[6-7]。