依托學科競賽推進創新實驗室建設

錢琳琳, 張益農, 任俊杰

(北京聯合大學 自動化學院, 北京　100101)

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依托學科競賽推進創新實驗室建設

錢琳琳, 張益農, 任俊杰

(北京聯合大學 自動化學院, 北京100101)

建設創新實驗室是激發學生創新思維和培養學生工程能力的最佳場所,該校在建設創新實驗室過程中,瞄準提高學生創新能力這一根本目標,形成了以大學生創新項目為載體、采用自主式探索型學習模式、以“導師制”為主要培養形式的創新實驗室運行機制,組織學生參加高水平的學科競賽成為實驗室發展的強力“推進劑”,經過不斷的探索和實踐,創新實驗室實現良性運行,在人才培養方面取得了可喜的成果。

創新實驗室； 自主型學習； 學科競賽； 創新能力

繼德國提出“工業4.0”的概念、美國提出“工業互聯網”戰略規劃之后,我國也在2015年4月發布了實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領——《中國制造2025》,其中提出了堅持把人才作為建設制造強國的根本,營造“大眾創業、萬眾創新”的氛圍。人才培養是高等教育的根本使命,高等院校是創新型人才培養的主陣地,實踐教學則是創新人才培養中的重要環節,對培養學生實踐能力和創新能力具有重要作用。近年來,許多高校先后建設了以科技實踐、創新設計、研究探索為主題的創新實驗室,對創新型人才培養起到了重要的促進作用。北京聯合大學自動化學院在建設創新實驗室過程中,瞄準提高學生創新能力這一根本目標,形成了以大學生創新項目為載體、采用自主式探索型學習模式、以“導師制”為主要培養形式的創新實驗室運行機制,組織學生參加高水準的學科競賽成為實驗室發展的強力“推進劑”,經過不斷的探索和實踐,創新實驗室實現良性運行,在人才培養方面也取得了可喜的成果[1]。

1　創新實驗室是創新型人才培養的重要場所

《中國制造2025》行動綱領對我國高等教育的人才培養模式再一次提出了挑戰。只有加強高校的創新教育,培養大學生的創新意識、創新精神、創新能力,才能適應實現制造業強國的發展需要。創新能力的培養不但取決于學生個人的基本素質,而且與其所處的環境有直接關系。縱觀高校教育的教學設施和場所,創新的源頭在實驗室,更確切地說,高校創新實驗室在創新教育中起著非常重要的作用,它是培養創新型人才的重要課堂,也是學生的潛在能力得以發揮的最好場所。

傳統的實驗室大多是根據培養計劃進行建設的,直接服務于實驗教學。其主要任務是完成培養計劃中的理論課程實驗、綜合性實驗、課程設計等實踐環節的任務；其無論從實驗室的設備配置,還是從實驗室的運行管理模式上,都難以與培養學生創新能力的目標相匹配。隨著社會經濟發展對大學生創新能力的要求,高校中的創新實驗室應運而生[2]。

事實證明,良好的環境有利于創新活動的開展和創新能力的開發,實驗室為實施創新教育提供了基本條件。創新實驗室的建設有力地改變了傳統實驗室建設的理念,有利于實現多學科、多專業的交叉和融合,有利于激發學生創新性思維和培養學生動手能力。建設創新實驗室并按照一定的模式進行運作,不僅能為學生的實踐鍛煉提供了物質條件,更是給他們創造了一個廣闊的思維空間。學生在這里進行創新型科技活動,進行自主的探究性學習,不僅鍛煉了實踐能力、工程意識,而且培養了嚴謹的工作態度和可貴的創新精神,參與科學研究的熱情得到激發,從而達到創新教育的目的[3]。

2　創新實驗室的運行機制

以創新實驗室為平臺,組織學生參加創新科技活動,為學生的成長提供良好的條件。在這個過程中學生能夠自主地進行探究學習,同時為學生配備責任心強、能力強的指導教師,將理論知識和實踐創新能力放在同等重要的位置上,注重工程素質、創新能力和學生個性化的發展。

2.1以大學生創新科研項目為載體

鼓勵和引導學生積極申報各級、各類針對本科生的大學生創新科技項目,學生可以在創新實驗室內走過完整的科研項目實施過程。包括項目調研、文獻查閱、申報書撰寫、設計研究路線、項目研究實施、項目難點攻關、研究成果整理等。每年在我院創新實驗室完成的國家級、北京市級、校級“啟明星”大學生創新科技項目均有10多項。這些項目充分調動了學生的主觀能動性,培養了學生的創新意識、實踐能力和團隊精神。近年完成的幾項由校團委組織申報的“啟明星”創新科技項目如表1所示。

表1　近年完成的“啟明星”創新科技項目

2.2學生自主式探究型學習模式

自主式探究型學習模式是指學生在創新實驗室這一寬松、開放的學習研究環境下,針對各自的大學生創新科技項目、有目的地進行學習、探求、質疑并找出解決辦法。在每個項目成員的討論中,不同的想法相互碰撞,實現各種觀點的交鋒,從而碰發出精彩的火花，學生能夠最大限度地挖掘自己的潛能,發揮主觀能動作用[4]。創新實驗室中的這種學習方法,最能有效地提高大學生學習效率,鍛煉大學生的思考能力,拓展大學生的視野,打造社會所需要的綜合型、創新型人才。這種方法不但為學有余力的優秀本科生進一步深造提供一種機會,也為培養出未來卓越的科技、實業、管理等方面的領袖人才創造條件[5-6]。

2.3導師制下的階梯式人才培養方式

學生在創新實驗室進行自主式探究型學習的過程中,指導教師的作用是不可或缺的,因材施教是培養創新能力的根本。按照項目、學科競賽的內容為學生配備導師,對學生從事科技活動進行全過程指導,全面而深入地了解學生的個性、特長和興趣,針對不同學生實際情況分別制定計劃,并通過指導、檢查、評定等手段培養學生的創造性思維方式[7]。

對導師的人選也有嚴格的要求,由于導師在創新實驗室的學生培養過程中具有重要的引導作用,因此,優秀的導師不僅要具備豐富的教學經驗、高超的實踐能力、嚴謹的治學態度,同時,還需具備高尚的品德、強烈的責任心和奉獻精神,這樣才能將個性化培養工作以及創新實驗室的良性運行落到實處[8]。

針對自動化專業學生在未來就業后對于助理工程師、工程師、高級工程師等的“知識-技能”模塊的要求,如圖1所示，導師指導學生對相應的專業課內容進行預修和培訓,以便即將開始的創新科技活動能夠更為順利的開展。創新實驗室經過幾年的運行,指導教師梳理出了切實可行的階梯式的人才培養模式,如圖2所示。在學生具有一定的專業基礎知識后,循序漸進地進行科技項目、學科競賽和畢業設計等一系列創新科技活動和綜合實踐課程的鍛煉,最大限度地在本科階段提升工程實踐能力和創新能力[9]。

圖1　工程師“知識-技能”模塊

圖2　階梯式的人才培養模式

3　學科競賽是創新實驗室發展的“推進劑”

在創新實驗室完成“啟明星”項目的學生在各級各類的學科競賽中也表現得非常踴躍,自2012年以來,學生相繼在全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽、節能減排社會實踐與科技競賽等項競賽中取得優異成績。

以全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽為例,這項賽事由教育部高等學校自動化類專業教學指導委員會、西門子(中國)有限公司和中國系統仿真學會聯合主辦,是面向全國自動化、機電一體化相關專業大學生的一項創新性科技活動和高水平賽事,舉辦9屆以來受到越來越多院校學生的歡迎[10]。該項賽事開創了一種全新的競賽模式,它以一項虛擬的自動化工程項目為背景展開,大賽組委會充當甲方角色,而參賽隊伍以團隊的形式充當乙方角色,通過分析、設計、競標、實施、排錯、優化、移交等多個實際環節完成競賽。參賽隊伍需要在真實的工業控制器和仿真的工業對象環境下完成全部的自動化工程項目,以實際控制效果來決定名次。該賽事不是簡單地提供一個供院校之間進行比拼的場所,也不僅僅是一個師生之間相互交流的橋梁,它更是成為一個幫助每一名有志于工程領域的學生成長為一名優秀工程師的平臺[11]。

我校和我院兩級領導對此項賽事也相當重視,自動化學院學生4年來先后參加了全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽中工程創新、工程應用、設計開發等3個賽項的比賽,在華北分賽區以及全國總決賽上都取得很好的成績,如表2所示。

表2　自動化學院參賽成績統計表

注:—表示未設該獎項。

學生普遍感到,通過參加學科競賽開闊了視野、拓展了知識面,有了新的學習目標和學習動力,與此同時培養了學生的上進心、自豪感和榮譽感[12]。上一屆學生的出色成績也帶動和感召著后來者,使得創新實驗室越來越有吸引力,學科競賽成為了創新實驗室不斷向前發展的強有力的“推進劑”。

4　創新實踐活動助力考研和就業

由于學生在創新實驗室里有機會與國際先進設備、先進技術“親密”接觸,又經歷過大學生創新科技活動、學科競賽的洗禮,創新能力提高、綜合素質增強,不僅受到用人單位的青睞,也受到研究生導師的高度肯定。

通過在創新實驗室的學習和實踐,學生的動手能力和溝通能力得到了提高,尤其是學到了很多專業課上不容易接觸到的軟件和硬件方面的知識。學生通過參與大學生創新科技活動的項目研究工作，積累了一定的工程經驗,所有這些都為學生就業增加了信心、提供了優勢[13]。

5　結語

創新實驗室在我院運行的幾年來卓有成效的成績足以說明,它是培養創新型人才的重要場所。自主探究式學習、導師制個性化指導、學科競賽強力助推的運行模式使學生在創新實驗室輕松活潑、緊張有序的技術交流氛圍中,將所學理論綜合應用到創新實踐活動中,他們大膽假設、小心求證,不僅激發出學習興趣、提高了學習主動性,而且增強了創新意識。在學科競賽中不僅夯實了自己的專業功底,獲獎也證明自己的科研能力,為將來就業和進一步深造奠定了堅實的基礎。

References)

[1] 王曉燕.電氣信息類專業大學生科技創新實驗室運行模式探索[J].順德職業技術學院學報.2014,4(2):49-52.

[2] 盧艷軍.大學生創新實驗室運行管理模式的研究[J]. 實驗技術與管理, 2012,29(12):17-20.

[3] 漆建軍,肖化.建設學生創新實驗室,體現創新特色[J].實驗技術與管理. 2009,26(9):16-18.

[4] 鄭翠玲.大學生自主學習探析[J].大學教育.2012,12(12):55-57.

[5] 田裕康,羅維平. 創新實驗室自主管理和自主學習模式探析[J].實驗技術與管理,2012,29(2):30-32.

[6] 楊冬曉,金心宇,王勇,等. 培養工科大學生學習自主性的探索[C]//電子高等教育學會2007年學術年會論文集,2007:71-74.

[7] 李健,周志強. 高校本科導師制的實踐探索[J].煤炭高等教育,2012,30(4):103-105.

[8] 趙熙臨,付波,常雨芳.導師制模式下“卓越工程師教育培養計劃”實施策略[J].科教導刊,2015,8(8):67-69.

[9] 張昕,張貝克. 深入淺出過程控制:小鍋帶你學過控[M].北京:高等教育出版社,2013.

[10] 全國大學生西門子杯工業自動化挑戰賽組委會.大賽介紹[EB/OL].(2014-12-30).http://www.siemenscup.buct.edu.cn/Introduction.aspx.

[11] 汪雪琴, 張貝克, 孫洪程,等. 校企聯合背景下工程創新能力培養的探索與實踐[J]. 實驗室研究與探索,2008,27(8):187-191.

[12] 李春仁.試論高校實驗室開放[J].湖北教育學院學報,2006,23(11):133-134.

Promoting innovative laboratory construction based on academic contests

Qian Linlin, Ren Junjie, Zhang Yinong

(Automation College of Beijing Union University, Beijing 100101, China)

An innovative laboratory is the best place to stimulate the innovative thinking of students and to cultivate their engineering ability. In the process of building innovative laboratory of Automation College of Beijing Union University, improving students’ innovative ability is regarded as fundamental objective. Taking college students’ innovative projects as a carrier, autonomic exploration as learning mode, and tutorial as training form, the operating mechanism of innovative laboratory has been formed. In the meantime,organizing students to participate in high level academic contests has become a powerful propellant to develop the laboratory. After continuous exploration and practice, the innovative laboratory has begun to operate healthily and gratifying results have been achieved on talent cultivation.

innovative laboratory; autonomic exploration learning; academic contest; innovative ability

DOI:10.16791/j.cnki.sjg.2016.04.008

2015- 10- 18修改日期:2015- 12- 06

北京聯合大學人才強校項目(BPHR2012C06)；北京聯合大學教改課題(11102581106)

錢琳琳(1968—),女,山東肥城,工學碩士,講師,講授“信號與系統”、“計算機控制系統”等課程,從事智能控制、現場總線技術應用等方面的研究工作.

E-mail:zdhtlinlin@buu.edu.cn；yxyqll68@sina.com

G482

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1002-4956(2016)4- 0025- 04