高?？鐚W科創新工程實訓基地建設探索

黃文愷

（廣州大學實驗中心，廣東 廣州 510006）

1.問題提出的背景及創新基地的弊端

1.1 背景

“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力”。當今社會已經進入知識經濟時代和信息時代，經濟增長和社會進步更依賴科技創新和高新技術產業的發展。“提高自主創新能力，建設創新型國家”已經成為國家發展戰略的核心，是提高綜合國力的關鍵。在實施素質教育的今天，創新性教育要體現在教育觀念上，滲透在所有教育活動之中，培養學生的創新能力將成為所有教育活動的一個基本指向。增強大學生的科技創新意識，培養大學生的科學創新能力是高校的一項戰略課題和重要任務。

當今世界各國特別是發達國家在課程的教學中為就很重視培養學生的創新精神、科學態度和科學方法，激發他們的求知欲和創造欲。為推動本科生創新教育扎實有效地進行，各兄弟院校紛紛開展創新基地的建設。

1.2 現有創新基地的弊端

目前國內建設的創新基地存在一些弊端：（1）嚴格按學科劃分，沒有形成學科交叉與綜合，在現今對跨行業跨領域合作需求越來越多的時候，無疑具有很大的局限性，不利于學生提高綜合創新能力；（2）配套的開發實驗室由于學科的局限性，缺乏有力的創新課題，最后往往流于形式；（3）普及面低，只適用于少數優秀的學生，無法對大量的學生進行普及型的創新培訓。

2.建設思路

2.1 創新工程實訓基地建設目的

創新工程實訓基地以創新型的可重構設計的光機電算一體化系統為載體，涵括電子電路設計、嵌入式系統、自動化機電設計、機器人、智能車、物聯網、云計算及其綜合的全新創新性綜合平臺，涉及工業設計、機械、電子、傳感器、自動控制、計算機軟件硬件等學科，因其科技含量高、實踐創新性強、探索性強、綜合性強等特點成為培養創新型人才的一條有效途徑，是進行創新實踐、工程訓練及各種競賽的理想平臺。以該平臺為基礎，學生逐步自主建構廣域的理工科知識，激活和強化多方面的能力，了解自己的能力結構，激發學習興趣。

本實訓基地的建設目的，可以用一句話概括為：“以創意型工程產品設計作為教學實訓對象，該工程產品是涵蓋電子、機械、軟件等綜合性的產品，運用項目式教學法，培養能綜合運用知識、具備創新能力、具有工程實踐經驗、面向社會就業需求及科研單位所需要的高素質畢業生?！?/p>

通過建立以創意工程產品為載體的創新實訓室，配備相關實驗和創新實踐設備，建立服務于工程教育傳統骨干課程的新型實驗教學體系，在學生中開展創意工程技術創新實踐活動，以達到對傳統教學體系進行改革的目的。

通過以創意工程實踐和創新實訓室的建設，在不改變現有教學體系和大綱的前提下，逐步地將工程教育的實踐環節由“科學主導工程”的人才培養方式轉變為“工程教育回歸工程”的培養方式。即培養具備初步工程素養、具備初步工程實踐能力，同時能夠掌握、運用理論分析方法的實用型工程技術人才，改變工科畢業生不懂工程、缺少工程素養、缺乏實踐動手能力的現狀，也適當地為理科學生增加工程實踐機會。為社會培養實用型人才，包括創新型人才和工程操作型人才，提高就業水平，使學生受到的理論教育能夠初步運用在工程實踐中。

通過創意工程的創新實踐教育，包括學生自主創新和課堂競賽等形式，為社會培養創新型工程技術人才，激發學生的學習興趣。創意工程技術創新實踐的靈活、活潑的形式可以激發學生的學習興趣，而學生感興趣就會主動學習，極大地提高教學成效。學生通過在工程項目載體上的親手實踐，可加深對課堂知識的理解。

通過參與主流的學科競賽，學生在競賽中靈活運用工程和科學知識，并且與其他隊伍交流、競爭，達到鍛煉學生工程素質、培養學生工程創新思想，樹立學校和所在專業品牌形象的目的。學科競賽是“工程教育回歸工程”教育理念最好的體現平臺，并且可以促進“教學、科研、競賽”三方面的良性循環和整體學科實力的螺旋式上升。

2.2 建設以服務學生為目標的運行機制

本創新工程實訓基地的宗旨是面向廣大的理工學生和部分文科學生，覆蓋面廣。主要分兩部分為學生服務。

2.2.1 覆蓋面廣，為大量的學生安排創新實習。

擬安排美術與設計、土木學院、計算機學院、數學學院、機電學院、物理電子學院、商學院的同學來基地進行為期兩周的實習，參照金工實習、電子電工實習的一些措施和管理辦法，進行創新實習訓練。該訓練分兩階段，每一階段為期一周，第一階段為針對學科特色的啟發性創意實習，第二階段為學科交叉的綜合性創意設計。例如：工業設計的同學、機械專業、電子設計和計算機的學生可聯合組隊，利用實驗室的器材如3D打印機等，設計、改裝一款新的創意工程產品，并完成軟硬件的設計。而商學院的學生通過工程實訓，可對產品的構成和制作有深入的了解，既可在就業前掌握產品設計和產品制作的原理，又可為創業挑戰杯提供解決的創意思路和辦法，避免大量資源投入到服務類而無實質的產品內容。

2.2.2 選拔優秀同學進行更深入的綜合創新培訓。

從實習的學生中，選拔出優秀的進行集中培訓，為各學科競賽、從事本科生科研項目活動或協助老師完成科研項目做準備。

2.3 多學院共享優質資源

本校各學院的師生都可以通過申請，利用創新實訓基地的資源進行課程拓展、工程訓練、競賽培訓和教師科研等，實現資源的共享，提高設備的利用率。

3.建設內容

3.1 硬件建設

具有國際水平的先進性——為了保護學校投資，保證實訓室技術和理念上的先進性，必須樹立“模塊化、可重構、全開放、標準化”的設計理念，通過成熟的工業總線將各個功能模塊連接成統一的整體，符合當前創新工程研究領域中 “可重構”、“分布式控制”、“分布式計算”、“模塊化、 標準化”的發展趨勢。并降低學生的開發難度，將重心放在創意設計和功能實現上。

具有強大的實用性——創新工程實訓由于其綜合性強而帶來了高度的復雜性。如果不針對學生的各個層次、各個學習階段進行專門設計，這種技術復雜性就很容易造成學生難以學習，教師難以達到授課目的?？刹少徑虒W儀器廠家貫徹了模塊化、標準化、全開放的特點的教學設備，各個功能模塊相對簡單，而通過工業總線、通訊協議、決策和調度算法等綜合成為高度復雜的工程系統（含電子、嵌入式、自動化、機械、工業設計等）。

基于劃分功能單元的原則，把復雜的控制部分劃分為多個簡單的功能組合。這可以使學生學習時深入淺出，由易到難，并可以適應專科或本科低年級、本科高年級甚至研究生等不同階段的教學與研究

可靠性和持續性——由于涉及面廣，要求多次重構和使用，因此產品應具有較強的可靠性，抗損毀能力強的特點。同時作為創新工程實訓使用，產品應有持續的升級能力。

3.2 軟件建設

3.2.1 師資力量。

師資力量是整個實驗室建設中最重要的部分，對于創新工程實訓基地實驗室和教學實際來講，師資、鼓勵學生的政策等“軟件環境”的重要性要超過實驗室設備、場地、機器人平臺等“硬件環境”。作為以創新實踐教學為主的創新工程實訓基地室，教師要具備創意工程教學和實驗方面的實踐能力，最好有相關教學或者競賽經驗。由學校實驗中心的老師作為統一日常管理，并從各個學院抽調一名有經驗的教師兼職進行輔導和培訓。

3.2.2 配套教材。

采用多種形式的配套教材：（1）自編配套資源豐富，具有完備的課程體系，包括以“項目”為導向的實驗教材、指導書、教案；（2）儀器廠家用戶現場的教學使用培訓（面向工程創新教育目的）和定期的開發培訓、競賽專項培訓視頻。

3.2.3 配套編程軟件。

對于非計算機專業同學，為節省制作時間，可使用Arduino等簡單易懂的開發軟件進行開發，該軟件入門簡單，通過簡單的培訓即可掌握。

3.2.4 項目的選題機制。

項目的來源來自四部分：（1）從教師的科研縱向和橫向項目中分選出難度適中，有一定創新的子課題，進行歸類整理，再分配給學生完成；（2）學生自選課題。鼓勵學生提供有創意的課題，教師進行匯總歸類，選出有意義的課題進行完善補充后，交給學生完成；（3）學習國外開源社區中具有創意和科技含量的課題，并進行改進，以期達到國內領先水平；（4）安排商學院學生去中小企業調研和問卷調查，進行選題，重點是滿足中小企業的研發新產品的需求，解決中小企業技術實力不強的實際困難。

除上述四個途徑外，還應該定期召開選題會，組織老師集思廣益，提供各種項目題材，以供匯總篩選。

4.結論與建議

創新工程實訓基地是綜合性的創新科研、競賽、實踐教學平臺，能為培養新型的實踐型復合型人才提供更好地平臺。建議各個學院多抽調老師參與，形成學科交叉優勢，更好地為培養新時代跨學科復合型人才服務。

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