“新工科”背景下大学生科技创新能力培养研究——以飞行器制造工程专业为例＊

吴化勇

（山东交通学院航空学院，山东 济南250357）

目前世界范围内的科技竞争日趋白热化，而科技竞争的本质是科技人才的竞争，大学生作为科研后备队伍的主体，对其进行科技创新能力的培养已成为教育的重要任务[1]。为积极应对本轮科技革新，促进社会快速发展，教育部在2017年推出了新工科建设，全力探索科技创新人才的培养模式，为高等教育的改革带来了发展契机。

科技创新人才的培养本质上是对大学生潜在创新能力的开发和激励，培养其成为具有丰厚专业知识的合格科研人才。然而，现有培养方案中存在一定的局限性：专业知识远离科技发展前沿；不注重科技创新能力的培养；实验实习课时较分散，学生无法在有限的时间内完成一套理想的设计，等等。因此，为解决目前人才培养中存在的种种问题，变单一知识灌输为知识的有效运用，把大学生的科技创新能力培养作为教育教学改革的核心具有重要的意义。

1 树立航空报国理念，激发科技创新内动力

自党的十八大以来，习近平总书记对人才培养问题作过一系列的论述：高校应培养立志为中国特色社会主义事业奋斗终身的有用人才。而只有加快科技创新型人才的培养，才能实现到2035年建成人才强国的国家战略目标。而飞行器制造工程专业作为培养飞行器制造领域内的设计、制造、研究与管理的一个专业，培养科技创新型人才的重担尤其重大，为此，需要加强思政教育建设，使学生树立航空报国理念，建设以航空报国为主线的专业特色文化，积极引导学生树立正确的航空精神和航空情节，切实增强飞行器制造工程专业大学生学航空、爱航空和献身航空事业的责任感和自豪感，激发科技创新内动力。

借助宣传栏、信息平台、航空之声等平台和媒体大力宣传，让学生爱学习、爱专业、爱航空，在4年的大学生活中，将航空报国理念逐步渗透到学生的日常学习教育中，进而解决目前部分学生航空意识薄弱的问题，加强培养与航空事业发展相适应的飞行器制造工程专业科技创新型人才。教育、引导和激励青年学生爱国修身、航空立业、爱院求知，进一步增强学生专业特色意识，不断提高科技创新人才的培养质量。在培养过程中，坚持从培育和提升学生航空意识入手，系统筹划，多层推进航空文化建设，传输航空“正能量”，并渗透进学生学习生活的方方面面，以航空精神的文化内涵引导学生，让学生了解航空、认识航空，让学生在浓厚的航空文化氛围中培养起对飞行器制造工程专业的兴趣爱好，从而热爱航空事业，确立积极投身于航空事业的人生目标，产生科技创新的主动性、积极性和不竭动力。

2 制定有针对性的培养计划

基于专业课程设置，考虑科技创新需要和学生发展方向，为大学生制定一套有针对性的培养计划。教师全方位参与到学生的整个培养过程中，并针对学科发展和学生特点做相应的指导，同时将学科不同知识点融会贯通，提升学生处理科技问题的水平和能力。

首先根据专业定位和培养目标，明确学生大学期间应获得的专业知识和专业能力，进而确定支撑这些知识与能力的核心课程。以飞行器制造工程专业为例，其专业核心课程为“工程制图”“工程力学”“机械设计基础”“电工与电子技术”“飞机构造基础”“飞机零件加工与成形工艺”“飞机装配工艺”“ME/AV”“CAD/CAE/CAM”等。以一学期为一个基本单元，结合科技创新大赛，明确每学期学生应达到的知识目标、能力目标和素质目标。在这一过程中，指导教师进行相应指导，使学生将相关知识点融会贯通，具备解决复杂问题的能力。具体操作如图1所示。

图1 培养计划实施流程

3 合理进行教学设计，提升创新人才培养质量

课程，是学生获取知识的直接来源。好的教学设计对创新型人才的培养能达到事半功倍的效果，因此合理地进行课程教学设计是培养创新人才的重要一环。不同的课程有不同的特点，在进行教学设计时一方面要体现课程特色，另一方面要结合专业实际进行。

在进行教学设计时要体现产出导向的教学理念，首先要根据课程的性质及定位，明确授课任务。然后，确定本门课程的教学目标，具体包括：学生应该掌握哪些知识，具备什么能力，达到什么素质。其次，根据教学内容明确教学板块，基于专业的培养目标确定每个板块的重点与难点。再次，进行学情分析和教学设计，考虑授课学生的学习情况，建立相应的教学对策。进而进行合理的教学评价，基于学生的平时考核和期末考试确定学生对教学内容的掌握情况。最后，根据教学效果进行持续改进，包括教学内容的改进、课堂设计的改进、授课方式的改进、课堂管理的改进、考核方式的改进等。

4 通过校企协同育人机制推动科技创新人才培养

科技创新型人才的出口是企业，因此在培养过程中离不开企业的积极参与，应充分发挥校企协同育人优势，培养具有行业特色的科技创新人才。以企业需求驱动教学内容、方式、方法的改革，促进教学从知识传授向科技创新能力培养的转变。

一方面，拓展教师培养途径，打造具有行业特色的“创新型”教师队伍。

近些年，随着高校的扩张，大量青年教师进入学校。这些青年教师通常是从一个校门进入另一个校门，他们具有较高的理论水平，但对行业的总体把控略显不足。为尽快促进青年教师的成长，需拓展教师的培养途径，建设校企融合师资队伍：教师“走出去”、企业专家“请进来”，建立教师到企业研修和企业专家进学校授课的相关制度。为此，飞行器制造工程专业有计划、多批次地选派青年教师赴相关企业、科研院所进修。

利用暑假，4名青年教师参加山东太古飞机工程有限公司开设的民用航空器机型培训（CCAR147）-B737NG机型Ⅱ类培训，进行了6周的理论课程和2周的实作课程，ME＆AV这2个专业模块共计330课时，并取得B737NG机型证书。5名青年骨干教师赴成都纵横大鹏无人机科技有限公司进行无人机培训，参加了无人机设计、飞控理论知识、外场飞行练习操作、飞行数据处理等内容的培训。通过一系列企业实际锻炼，教师们构建了更加完善的专业知识结构，增强了专业知识储备，了解了更加前沿的专业技术，逐步成长成了理论与实际相结合的“创新型”教师，为科技创新人才的培养提供了有力支撑。

另一方面，构建产教融合的创新平台，加强学生科技创新能力培养。

为积极实施科技创新型人才培养改革，飞行器制造工程专业依托山东太古、青岛航空等校内实践平台，坚持产教融合理念，分层次分阶段逐步培养学生科技创新实践能力。以行业岗位需求倒推创新能力培养，促进教学从知识传授向科技创新能力培养的转变，形成了产教融合、协同育人的创新型人才培养模式。将学校资源与学校附属相关企业的资源进行整合，联合成立跨专业学生创新基地，培养学生的创新能力及创新意识。努力营造提倡研究、鼓励创新的文化氛围，在潜移默化之间将创新思维渗透到人才培养的全过程。

开发模块化、层次化、多元化、系列化的虚拟仿真创新项目，提高科技创新型人才培养的质量和水平。依托虚拟仿真创新项目采用的全开放、自主学习式教学模式，鼓励学生独立思考、敢于质疑、勇于发问、善于交流，使学生获得丰厚扎实的理论知识和专业技能，增强学生自主学习的兴趣，培养学生工程意识、工程实践综合能力和创新意识。另外，教师还鼓励学生利用创新平台开展自主式学习，让学生结合所学的知识和现代科技进展，写小论文、小报告，通过课题研发，学以致用，使学生对理论知识的理解得到了进一步加深，培养了较好的创新意识。

5 组建科技创新团队，培养学生的科技创新能力

根据各类科技创新大赛的要求，组建大学生科技创新团队[2]，引导鼓励学生参与到产品的设计、建模、制作、实验、分析等科研活动中来。随着科技活动的进行，学生会慢慢体会到“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的道理，科技创新所需的素质和能力培养便会产生由外到内的转变。

根据选题、设计、制作、实验、分析的基本流程，使学生逐步具备创新能力、设计能力、工艺能力。具体包括：创新能力——提出问题、筛选问题、确定问题，设计能力——专业知识、相关软件（PROE、AUTOCAD），工艺能力——采用易加工材料或外包代工方式完成制作。通过科技创新培养的学生，在毕业时能具备扎实的数学与力学基础、通用飞行器制造基本技能、航空维修基本技能，具备分析和解决飞行器制造工程中实际问题的能力。

在科技创新指导过程中，要考虑到不同学生的能力层次有所差异、专长也各不相同的实际状况，为圆满完成科技创新工作且充分发挥各人所长，应合理组织分工，有效发挥个人的技术支持作用[3]。通过有效的“合作”与“分工”，建立起一支高效的科技创新团队。对于性格活泼的学生，应发挥其沟通串联作用；对于沉稳细致的学生，应充分发挥其设计的能力；对求知欲望强烈的学生，要充分发挥其探索研究的特长。

6 发挥学生社团作用，助力学生创新能力的培养

不同年级的学生具有不同的心理状态与知识能力[4]：大一，专业知识欠缺，但充满上进心；大二，具有一定专业知识且保留对知识的渴求；大三，具有较好的专业知识，但心态有所放松；大四，专业知识较扎实，但多数同学受考研和就业的影响较大，无法全身心投入到学习中去。通过学生社团可以将不同年级的学生有机地组合在一起，促进学生相互交流与成长。大学生科技创新社团的建立，是充分发挥学生的创新主动性，形成良好的科技创新氛围的一种有效举措。

为促进学生科技创新能力的培养，飞行器制造工程系先后建立了“飞控梦幻”创新协会、“3D驱动”设计协会和读书协会等学生社团，鼓励学生利用所学专业知识进行科技创新。考虑到不同年级学生的心理状态和专业能力，社团中不同年级的学生以老带新，对每一名新学生制定学业规划，在整个大学生活中高效地开展专业学习，保证“大一大二夯实基础，大三大四突破发展”，对知识的掌握起到了很好的传帮带作用。通过学生社团这一“民间组织”，充分发挥了第二课堂的补充和延伸作用，实现学生科技创新能力的培养。

7 针对专业需求，加强相关软件的学习

软件是实际工作中专业知识的运用载体，因此在学生科技创新能力的培养过程中，要注意相关专业软件的学习。以飞行器制造工程专业为例，学生在4年的大学学习过程中，需具备以下专业相关软件应用能力：绘图软件方面熟练掌握二维、三维图形的绘制，力学分析软件方面能够对飞机结构件进行相应力学分析，流体分析方面能够模拟仿真飞机的飞行性能。

在相关软件的学习过程中，要以自学与讲授相结合的方式进行。对于软件的基本知识部分要以教师讲授为辅、学生练习为主，重点提升学生的软件操作熟练性；而对于分析结果的处理部分要以教师讲授为主、学生练习为辅，重点是帮助学生将理论知识应用到分析结果中去。

8 抓好毕业实习与毕业设计，完善学生科技创新能力

毕业实习是学生在完成规定的课程学习任务之后的一项专业实习，是一次将课堂理论教学与专业工程实际相结合的实践机会。为了提升学生的实习效果，飞行器制造工程系对实习纪律、实习要求、实习内容和实习考核做了严格的规定，确保学生将飞制专业的综合知识能够应用到具体领域，提升学生的实际技能和创新能力。

毕业设计作为大学4年培养的最后一环，飞行器制造工程专业坚持一人一题，学生在教师的指导下独立完成自己的毕业设计课题，撰写出符合要求的毕业设计论文，为学生在进入工作岗位后从事科研相关工作打好坚实的基础[5]。毕业设计课题与专业的科研、生产、实验室建设等实际相结合，重点考核学生的基础知识和科技创新能力。为确保学生的创新能力提升，一方面加强了对教师的指导要求，重在教授学生学会如何进行科研和论文写作；另一方面加强了对学生的要求，重在使学生具备科技创新能力，养成良好的科研作风。学生完成的毕业设计如图2所示。

图2 学生完成的毕业设计

9 结束语

为实现到2035年建成人才强国的战略目标，大学生科技创新能力的培养迫在眉睫。在培养过程中，应注重学生内在创新动力和外在创新条件的结合，通过专业文化建设激发大学生的科技创新内动力，通过创新平台建设等为大学生科技创新提供外在条件。同时，还要注重师生的有机结合与学生科技兴趣的培养，一方面，教师们需积极参与，实施有针对性的培养模式，当好创新能力培养过程中的“导师”；另一方面，尊重学生兴趣与能力的差异，通过不同类型科技活动促进学生科技创新能力的培养。