“步進式”大學生工程實踐創新能力提升路徑研究

摘 要：文章從大學生工程實踐創新能力培養現狀出發，闡述了當前大學生工程實踐能力培養的新要求，并提出了“步進式”學生工程創新能力的提升路徑。

關鍵詞：步進式；工程實踐；創新能力；大學生

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）10-0076-03

“創新驅動”是我們國家科技轉型與經濟發展的內在需要，是建設創新型國家的需要。“必須把創新擺在國家發展全局的核心位置”，黨的十八屆五中全會給出了答案。同時，在“十三五”部署的創新七大任務中，“深入實施創新驅動發展戰略”居于重要位置。按照教育部文件中對高校實踐教學的總體要求，培養大學生的 “工程實踐創新能力”不僅成為應用型地方性本科院校人才培養中的核心目標，同時更是國家人才培養的戰略需要。

文獻[1]中以“大工程教育”為指導思想，提出構建“遞進式、不斷線”的工科類大學生創新教學實踐方案。文獻[2]以工程試驗示范中心為平臺，提出了分層次、分階段的人才培養模式。文獻[3]提出創新人才培養的目標，構建了“分階段、多層次、模塊化、綜合性、開放式、不斷線”的教學體系與模式。文獻[4]提出創新型人才培養的重要途徑為“參與工程實踐及科學研究”。文獻[5]提出讓本科生參與科研活動，以項目帶動學生創新能力提高。較多文獻在本科教學的實踐創新體系建設中，基本涵蓋了理論課程教學、實驗教學、課程設計以及畢業設計等各環節[6-9]。因此，大學生的創新能力培養已細致入微到各個教學環節，找到適合自身條件的培養模式、體系與方式方法成為高校教學改革的核心課題之一。

一、大學生工程實踐創新能力培養現狀

在21世紀初，國內眾多地方性本科院校在圍繞“本科實踐教學體系”方面，不僅加大了對實踐教學的經費投入力度，而且也進行了大量的探索與嘗試。根據各專業的特點初步建立了各具特色的實踐教學培養體系，在多年的實踐中已取得了顯著的成績，在創新能力培養方面也進行了很多嘗試，取得了一定的成績。但同時也存在著一些現象與問題。

1.目前大多數學生在應試教育背景下，明顯存在

“高分低能”現象，理論學習方面較好，但在社會實踐、工程實踐等方面的能力欠缺，缺乏創造力[10]。

2.唐山學院經過多年實踐教學課程體系建設，加大了實踐教學環節比例，多數學生的實踐能力提升明顯，但工程創新意識和工程創新能力仍不足。

3.創新實驗項目已成為各校提高學生創新能力的

有效手段之一。但從近年的觀察看，學生的積極性有所降低，投入的熱情不如以往，缺乏興趣。

4.唐山學院為新建地方性、教學型本科院校，沒有研究生培養計劃，教師們教學工作量大，從事工程實踐的教師更少，經驗缺乏且參與創新活動指導工作也缺乏相應的激勵機制。

然而，現代工程教育已明顯體現出了“理論+實踐+應用+創新”的特點，僅有理論、實踐和應用能力培養是缺乏發展后勁的，與創新型國家的發展的基調將不協調。因此，大學生工程實踐基礎上的創新能力培養需要提上高校人才培養的議事日程。

二、大學生工程實踐能力培養的新要求

工程實踐創新能力主要包括：工程實踐創新意識、工程實踐創新思維和工程實踐創新技能三部分。在工程創新方面要取得良好的效果，需要營造創新環境與氛圍，高校各專業負責人應做好以下基礎工作。

（一）適應時代需要，完善工程實踐教育教學體系

創新源于實踐，逐步完善實踐教學體系：理論+實踐，以支撐專業核心課程體系建設為基礎，以實踐環節“穿針引線”作用為抓手，逐步完善四年“不斷線”的實踐創新培養體系，唐山學院開展的“專業核心課程群（能夠支撐專業8—10門核心課程）”建設效果明顯。

1.積極開展調研工作，與兄弟院校打成一片。目前，應用技術型人才培養開展已有十多年的時間，兄弟院校積累了很多寶貴的經驗，各專業教師應積極主動、共同參與到培養學生實踐創新體系的建設中，并結合自身情況建設自身具有一定特色的實踐教學體系，保障學生的教育教學質量。

2.參與國內外教育教學高水平的教改會議。鼓勵專業教師參與國內外的教學改革會議的研討，將先進的實踐創新教學理念，融入到實踐創新人才培養的體系之中，與時俱進地開展學術交流活動，一致打造 “聯互網+”的教育創新理念。

3.教師與學生定期看展實踐創新座談會。專業教師之間的實時溝通、學生與教師之間的相互溝通是教師與教師之間、教師與學生之間良性互動與人才培養的基礎。專業怎么建、培養什么樣的學生、學生怎么理解專業培養等等是需要師生之間互相熟知的，這將有助于人才培養質量的提升。

（二）營造創新意識與思維的環境

在工程實踐中營造創新的條件和良好的氛圍，適時開展實踐創新意識與創新思維的培養，增強參與創新活動的熱情，養成良好的創新習慣。

學生創新意識的形成需要知識的積累與沉淀、需要教師的引導與培養，同時也需要實踐的場所、必備的實驗設施（如電氣自動化類學生：工具、實驗臺、萬用表、電烙鐵、開發板等）和必需的創新項目啟動經費，同時也需要學生們之間的承上啟下的作用，大四指導大三、大三輔導大二，大二引導大一。

（三）鼓勵教師參與指導

專業教師是實踐創新的引導者，是專業技術領域的帶頭人，要積極鼓勵廣大專業教師參與學生工程創新活動的熱情，建立良好的鼓勵機制。眾多院校將教師指導學生競賽的等級、名次作為職稱評定、績效考核的關鍵部分之一，大大激發了專業教師參與指導學生科技創新活動的熱情，對提高學生的實踐創新能力取得了很好的效果。

三、步進式大學生工程實踐創新能力的提升路徑

提高大學生工程實踐創新能力不僅需要有教育教學體系與激勵機制的支撐，而且還需要對本科四年進行有步驟、分階段、分層次、有次序培養大一、大二學生的創新意識與創新思維，到大三學生工程創新能力培養，再到大四學生創新能力的提升，逐步從推進創新意識與思維，到鍛煉創新技能，從而實現創新能力，稱為“步進式”提升模式，如圖1所示。

（一） 大一、大二學生工程創新意識與思維的培養

良好的創新意識和創新思維是進行工程創新的前提。專業教師要積極引導學生，列舉創新在專業應用上的案例，啟發學生的創新意識，拓展學生的創新思維，并引導其積極加入創新團隊，開展創新活動相關基礎工作，為開展工程創新打基礎。

從基礎知識教育到專業基礎教學，從專業知識理解到實踐動手操作，讓學生認識到專業、認識到利用專業進行創新活動以及創新活動帶來的效果。這將有助于學生創新意識與創新思維的培養。

（二）大三學生工程創新能力的培養

大三學生經過近兩年的專業知識積累，具備了相關的專業知識，能夠在大四學生的指導下，參與工程創新活動。同時也可帶領學生積極申報校內組織的創新實驗項目以及國內相關的學科競賽活動（如：全國電子設計大賽、飛思卡爾智能車、西門子自動化設計大賽、臺達杯自動化設計大賽、菲尼克斯自動化設計大賽等等）。國內賽事眾多，需要讓學生熟知參賽流程，前期醞釀創新點，并按照如圖2所示項目開展流程來確定參賽題目、撰寫參賽方案、系統設備購置、系統編程與調試、系統完善、參賽答辯等各個環節，學生參加完后，實踐能力得到了極大的提升[11-12]。

（三）大四學生工程創新能力的提升

經過幾年的實踐能力與創新能力的培養，加以知識的積累與沉淀，同時大四學生也經歷了多種競賽的歷練，因此，可以在原有科技競賽題目的基礎上，按照畢業設計的要求不斷完善和提升原有項目的價值，輕車熟路地完成本科的畢業設計工作。這樣可騰出富余時間讓學生進一步參與學位晉升與就業招聘工作，達到最佳的人才培養效果。

（四）采取“第一課堂+第二課堂”方式，推進工程

實踐創新活動

為“第一課堂+第二課堂”模式示意圖，該模式的核心交集是以學生為中心的實踐創新活動。所謂第一課堂指的是：專業教師的課內講解與傳授過程，專業教師正確引導不同年級學生的實踐創新活動，提高其工程創新的熱情，圖3實線框中專業教師與學生的單向箭頭部分；圖3中的虛線由高年級向低年級的單向箭頭部分為所謂的第二課堂，其指的是除進行課堂內的鍛煉外，鼓勵學生在課外進行高年級自身開展實踐創新活動并實時指導低年級學生（如進行項目所需的器件、電源等），實踐任務自定，學生可將所需的器件帶回，給學生足夠的、可發揮的時間與空間，真正地充分發揮“創新”的引領效果，發揮“第二課堂方式”作用。同時圖中雙向箭頭是代表第二課堂相互討論、相互溝通的渠道，可大大提高活動開展的效率與作用。

（五）推行工程創新梯隊的階梯式帶動模式

工程創新梯隊是指大一至大四學生各個知識層次按照階梯式的實踐創新預定目標，逐步完成并結合各層次的反方向輔導模式，形成階梯式任務、階梯式指導的教師與學生的新模式。

所示，教師利用“第一課堂”引導學生創新，學生利用“第二課堂”開展創新活動。更為重要的是各層次學生可以利用業余時間，采取大四輔導大三、大三輔導大二、大二引導大一學生的反向推進方式，開展學生的科技創新活動。一些問題隨時可以解決，實現學生間研討的“無縫連接”，更有助于實踐創新活動的良性開展。創新梯隊一經形成，學生的團隊意識和團隊的發散式思維與成果將得到顯現。

四、實施成效

工程實踐創新活動所說的創新，并不是創造一個前所未有的工程、設計或者發明等，而是在專業知識及實踐技能已具備的基礎上，在特定的自然環境和社會環境中，有組織、有計劃地實施并完成某一特定的、學生團隊集體討論得出的、對現有某種設備的改進與提高自動化程度等利用自身所學完成具有某種功能的科技實踐活動。首先，將一個課程設計、畢業設計以及一個科研項目看作一個小的“工程”，研究為什么要做；然后查找資料，對前人的研究進展情況有大致的了解，哪些可以改進、哪些提高、知道怎么做；最后，要其全面考慮背景、研究價值、計劃與實施、調試與改進、成本與效益等。這就是工程實踐創新。

以唐山學院現有的電氣工程及其自動化、自動化、電子信息工程、通信工程四個本科專業進行分析。圖4為唐山學院四個本科專業四年參與科技競賽的活動圖，圖中各專業參與科技競賽活動的人數有明顯上升，且實現了均衡發展。圖5為近三年參與科技競賽獲獎情況分析，圖中可以看出國家級競賽獲獎情況逐年提升，省級競賽獲獎情況逐年減少，其原因為較多省級賽事升級為國家級賽事。從獲獎效果上看，有國家特等獎和國家級一等獎的出現，層次上有很大突破。

大學生實踐創新能力培養是大學教育與時代發展的大趨勢，建立健全創新實踐能力培養的最佳體制，形成鼓勵和支持實踐創新能力培養的有效機制，激發教師和學生參與工程實踐創新的熱情，完善并提升工程實踐創新的措施，使高校真正成為“以學生工程創新為主，專業教師積極引導為輔”的工程實踐創新前沿陣地，通過大學四年的“步進式”培養與“第一課堂+第二課堂”模式，不斷提高高校大學生的實踐創新能力，為其自身發展打下堅實的基礎。

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