工科大學生應用與創新能力培養模式的構建

鄧 飛， 劉恩福， 崔洪斌， 楊 光， 張嘉鈺， 馮 運， 葛杏衛

(河北科技大學 a.機械工程學院，b.教務處，石家莊 050018)

工科大學生應用與創新能力培養模式的構建

鄧 飛a， 劉恩福b， 崔洪斌a， 楊 光a， 張嘉鈺a， 馮 運a， 葛杏衛a

(河北科技大學 a.機械工程學院，b.教務處，石家莊 050018)

培養社會經濟發展所急需的創新實踐型人才是我國當前高等教育教學研究的重點，也是高校提高人才培養質量，推進和深化素質教育的迫切要求。大學生的創新實踐能力主要體現為知識的應用能力和創新能力，通過對河北科技大學在工科大學生實踐能力培養過程中的運行機制和實施策略的探討和總結，并借鑒國內外高校實踐教育的先進經驗，以高效率和實效化為原則，構建了面向工科大學生的應用與創新能力培養模式；以普適化和個性化為特征，設計了多元化的實施方案；以快捷響應和周到服務為標準，建立了面向大學生創新實踐訓練的云服務平臺及管理模型。

工科大學生； 應用與創新能力； 培養模式； 云服務平臺

0 引 言

隨著全球經濟一體化進程的加快以及科學技術的高速發展，社會生產的競爭愈加激烈，各行各業對人才的需求已由數量規模型轉化為素質效率型，專業知識面寬且應用能力強、創新思維廣且實踐能力強的高素質大學生成為社會需求的重點。結合《國務院辦公廳關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，我們深刻領會到：“高等院校要大力推進創新創業政策，培養社會經濟發展新動力所急需的高素質人才”；“高等教育應以推進素質教育為主題，以提高人才培養質量為核心，以培養創新實踐型人才為目標[1]。”因此，高等教育進行人才培養改革的主要策略包括：通過豐富課程知識、創新理論教學方法、完善實驗教育手段，推進教學、科研、實踐協調育人，大力培養高素質的創新實踐型人才[2]。而工科大學生的實踐能力，既是理論知識應用的體現，也是科研活動創新的表現，因此構建高效率、實效化的實踐能力培養模式成為高校實驗教學研究的重點。

1 應用與創新能力培養模式的構建

1.1 應用與創新能力培養指導思想的確立

專業知識的綜合應用能力和創新能力是大學生實踐能力的重要體現，尤其是在當前社會化大生產狀態下，科技創新開發的目的往往以便捷服務于社會生產生活為首要任務，高水平的科技成果普遍是多學科知識的綜合應用，因此，要培養高素質人才，構建的應用與創新能力培養模式必須具有正確的導向，培養方案具有突出的可操作性，培養內容具有普適化、個性化和實效化的特點[3]。通過對多所院校的的調研分析，并結合我校實踐教育的經驗總結，確立以 “實用性”和“新穎性”作為應用與創新能力培養的指導思想，“實用性”包含兩層含義，其一是指培養方案的選題、實踐過程和預期成果要貼近現實社會生產生活，要具有明顯的社會實用價值；其二是指采用的技術路線和技術方案要應用多學科知識內容，使實踐成果具有突出的使用功能。新穎性是指實踐活動的成果性能指標、技術手段、科研方案要突出先進性和創新性，盡量采用新技術、新工藝、新方法，將創新精神貫徹實踐訓練全過程，提高大學生的技術創新能力、服務創新能力、管理創新能力、方法創新能力，拓展大學生創新思維空間。“實用性”和“新穎性”密不可分且相輔相成，既是應用與創新能力培養的指導思想，又是訓練成果的價值評價標準，其內涵思想如圖1所示。

圖1 應用與創新能力培養指導思想內涵

將實用性和新穎性指導思想貫徹實踐訓練全過程，能充分調動大學生創新實踐的熱情和學習積極性，他們會自發的選修相關專業知識，調研查詢最新技術應用，主動參加高水平的科研實踐鍛煉，相比傳統的固定大綱式實驗教學過程，實用性和新穎性突出的實踐能力培養模式對提高工科大學生的知識廣度、思維活躍度、技術開發能力、興趣認知程度等具有明顯的效果和優勢。

1.2 應用與創新能力培養模式的構建

對于工科大學生來說，專業課程大綱內配套的常規實驗或實習內容，能夠加深對相關課程的理解和掌握，但是相對固化的實驗手段和內容往往比較陳舊，與社會先進的生產狀態有很大的脫節，對大學生創新實踐能力的培養效果有限。而大學生參加系統化、規范化、具體化的項目開發式實踐訓練，根據項目設定的開發任務利用專業知識進行主動式創新研發，能夠鍛煉多學科知識的綜合運用能力；能夠拓展創新思維空間、培養嚴謹的科研態度；能夠充分挖掘個人潛質及特長，為其未來發展指引捷徑方向[4]。基于此目的，構建的應用與創新能力培養模式如圖2所示。該模式的特點：①實踐訓練的選題和實施過程貼近社會實際生產，以實用性和新穎性做為指導與評價的原則；②從培養方案的設計方面，以參加學科競賽和科研項目訓練為實施手段，建立標準化、易操作的技術能力提升訓練方案，整體提高大學生應用與創新能力的同時，兼顧高素質人才的個性化培養； ③以軟實力提高為目的，建立多方向的非技術能力培養方案，提高大學生的綜合素質； ④以云制造思想為理念建立面向大學生創新實踐活動的云服務平臺，從云平臺的管理方式、制造資源整合、服務資源池的建設、教師協同指導方式等方面進行了詳細的設計開發，并依托信息化技術設計了高效率的云服務綜合管理模型。

2 應用與創新能力培養的多元化方案設計

2.1 依托學科競賽建立普適化的培養方案

工科大學生參加具體的科研項目開發實踐是提高其應用與創新能力的一條有效途徑，但是科研項目如果任由學生自由選題，受限于學生的個人能力和社會經驗，受限于指導教師的專業特長和精力，項目的實施過程和訓練成果往往難以達到實用性和新穎性突出，培養的效果難以保證。因此，科研項目開發式的實踐訓練應該具有相對統一的選題范圍、標準化的實施流程、自由創新發揮的空間、權威的成果評價體系等特點。各種學科競賽(含科技競賽、創新創業訓練計劃等)一般是由政府教育部門或行業協會主辦，以培養大學生創新設計意識、工程實踐能力和團隊協作精神為目的；學科競賽的命題范圍依專業或學科劃定，與專業知識密切相關，競賽的命題設計來源于當前社會需求，具有較高的社會應用價值；項目開發難度適中又能給學生足夠的創新發揮空間；參賽范圍覆蓋了絕大部分高校，競賽過程充滿挑戰性，能夠充分激發參與者創新實踐的熱情；學科競賽有比較嚴格的參賽程序、標準的開發流程、權威的評價標準和評價形式，適合所有大學生參與其中進行實踐。因此依托學科競賽建立了圖3所示的面向工科大學生整體的普適化培養方案，包括：參賽流程設計、實踐任務分配、指導內容劃分等多個模塊，標準化的實踐方式使大學生能夠根據興趣和能力，在命題范圍內選取適合的創新開發方向進行訓練；以實用性和新穎性為指導思想的訓練內容和實施方式給了大學生充足的知識應用與技術創新空間，突出的鍛煉效果和權威的成果評價體系保證了大學生參與的積極性。

圖2 應用與創新能力培養模式的模型

圖3 學科競賽實踐訓練方案圖

2.2 依托教師科研項目建立個性化培養方案

高素質人才是當今科技創新的中堅力量，建立個性化實踐訓練方案，培養挖掘高素質人才是實踐能力培養的重要內容，通過高水平的科研訓練，在高等教育階段充分挖掘人才潛能，能夠使他們在實踐活動中找準自己的興趣點和特長點，準確定位自己未來的專長發展方向[5]。基于此，開發了一種大學生參與教師科研項目進行高水平實踐訓練的方案，利用高水平的科研訓練來培養挖掘高素質人才。教師的科研課題往往是解決當前社會生產生活中疑難問題的高科技開發項目，學生受限于知識層次和經驗水平，如果直接參與高難度的科研實踐，訓練效果難以保證，教師的指導工作量也會非常繁重，甚至可能會影響課題的實施進度及質量[6-7]。本文設計了一種高效易操作的方案，讓大學生們有機會參加到高水平的科研開發中，既提高大學生的綜合能力，又培養挖掘出有潛力的高素質人才。具體實踐方案：①將教師的科研項目按任務類型進行分解，劃分為“先進制造型”“輔助設計型”“子課題開發型”“開放實驗型”4種子任務，這幾種子任務的技術難度比學科競賽項目的技術難度大，但是屬于教師科研課題中相對較容易完成的部分；②在學生能力考核達標的基礎上，教師和學生通過雙向選擇，確定學生(團隊)參與的子任務類型并在教師指導下進行實操訓練；③學生全程參與科研項目的總體集成和綜合調試，既加深掌握本專業的知識，又在集成和調試過程中拓寬了知識面。通過以上方式，能力突出的學生獲得了高水平的科研訓練，個人潛質和興趣方向能夠被充分發掘，為其未來快速實現自身的工作價值指引了一條捷徑，并且一些學生的奇思妙想也能幫助或促進教師科研課題的開發[8]。

2.3 提高軟實力，建立非技術能力培養方案

傳統的實踐能力培養，往往重視技術能力培養，忽視大學生口語表達能力、技術寫作能力和團隊協作能力等軟實力為特征的非技術能力的培養，但是，這些軟實力就好像展現個人綜合能力的名片，不但能夠鍛煉學生縝密的邏輯思維能力，而且能夠促進大學生養成嚴謹認真的科研習慣。軟實力突出的大學生，不但掌握了一種能夠提高和拓展個人能力的形式，而且能夠在社會工作中快速脫穎而出，獲得優秀的社會評價[9-10]。本方案設計的非技術能力培養內容包括：口語表達能力訓練、技術資料寫作能力、團隊寫作能力訓練3項內容，如圖4所示。其中口語表達能力訓練主要包括演講訓練和答辯訓練兩種，演講訓練主要是將實踐內容進行流暢清晰的匯報，答辯訓練是對各環節的問辯能夠迅速組織語言做出準確回答；技術寫作能力訓練選取了“科研論文”“專利文書”“課題技術資料”3個方向，科研論文的內容強調學術性、創新性和語言邏輯性，專利文書強調技術方案的實用性、新穎性和格式規范性，課題技術資料的撰寫強調論點論據充分、過程科學合理、成果完整清晰；團隊協調能力訓練選取了“溝通與協調”“分工與配合”“組織與實施”3項內容，其培養形式主要是將實踐任務進行合理細分，建立面向團隊不同成員且相關緊密關聯的子任務集，在項目協作開發過程中鍛煉相互間的溝通與配合。指導教師通過專題授課講解、模板樣例制作、集中輔導修正等方式對以上非技術能力的訓練項目進行指導，大學生可以進行培養內容和訓練方式的自由選擇并通過“論文發表”“專利授權”“軟著登記”“專家測評”等權威的形式進行價值評價。

圖4 軟能力培養方案圖

3 創新實踐云服務平臺的建設與管理

在校生普遍缺乏社會生產經驗，專業知識的靈活應用能力也較差，傳統的教學實驗訓練僅僅鍛煉了他們基本的知識應用能力[11]，但這種基本能力無法應付實用性和新穎性突出的科研實踐項目的開發，因此我們經常看到大學生在實踐活動中，大量的時間和精力浪費在程序性事務環節，缺乏高水平的綜合指導和先進的服務資源協助，最終實踐成果的實用性和新穎性并不突出。因此，整合校內外可用的服務資源，建設創新實踐服務平臺為實踐訓練提供周到的服務支持，對實踐活動的順利高效開展具有重要的促進作用[12-13]。

本課題組借鑒云制造思想，構建了面向大學生的創新實踐活動的云服務平臺及綜合管理模型，其結構如圖5所示，主要內容包括：①依指導教師專業和專長將指導能力進行信息化描述，建立指導教師信息庫；將校內外可用的硬制造資源、軟制造資源、特定機構的綜合服務能力進行信息化描述，建立服務資源信息庫。②整合指導教師信息庫和服務資源信息庫，提取服務資源的管理特征信息輸入云服務平臺進行統一管理，服務能力特征信息輸入服務資源池待選。③建立外協需求描述信息和服務資源管理信息的匹配規則，形成需求與服務的快速選擇與匹配能力。④建設創新實踐基地，以創新創業工作室或眾創空間等形式對大學生實踐團隊開放，基地配備基本的制造與服務能力。云服務平臺的應用過程：大學生實踐團隊在創新實踐基地進行訓練過程中，其實踐內容包括自主開發部分和外協需求部分，外協需求部分通過與云服務平臺的資源服務管理功能進行快速檢索，與制造資源匹配后指令服務資源池內的服務能力完成外協需求任務；外協服務和自主開發同步進行，相互配合，完成實踐項目成果的集成開發。以云制造思想構建的創新實踐服務云平臺，不但保證了制造資源的高效整合和快速響應，而且能夠充分發揮指導教師團隊的專業特長和協同優勢，使大學生應用與創新能力獲得大幅提高[14-15]。

圖5 云平臺資源服務管理結構圖

4 結 語

本成果構建的培養模式以實施效率高、通用性強、易于推廣為原則；培養過程體現標準化、規范化、具體化、易操作；實踐內容在保證實用性和新穎性的前提下具有面向不同大學生群體的可選擇性；通過建立以學科競賽、科研開發和非技術能力訓練為樣本的培養方案，保證了普適化和個性化的培養效果；通過完善大學生創新實踐云服務平臺和建設高水平的指導教師團隊，保證了培養的質量；通過指導思想、總體方案、實施過程的綜合研究與優化，構建了完整高效的培養模式。

本方案在我校工科專業大學生的實踐教育環節進行了推廣，有效填補了傳統實驗教學模式在實用性和新穎性方面的不足，大學生的應用與創新能力獲得了大幅提升。以機械學院為例，近3年來，有800多名機械專業大學生應用本方案進行了多元化的實踐訓練，共獲得省級以上學科競賽獎勵56項，完成省級以上大學生創新創業訓練計劃22項，大學生為主授權專利12項，大學生為主要作者發表科研論文9篇，開設開放性實驗25項，畢業生就業率達到98%以上，本方案構建的培養模式獲得了2016年校教學成果獎。

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TheConstructionoftheTrainingModeofApplicationandInnovationAbilityofEngineeringStudents

DENGFeia,LIUEnfub,CUIHongbina,YANGGuanga,ZHANGJiayua,FENGYuna,GEXingweia

(a.School of Mechanical Engineering; b. Office of teaching affairs, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

Cultivating the innovative practical talents needed by the social economic development is the focus of the current higher education research in China, and it is an urgent requirement to improve the quality of talents training, and promote and deepen the quality education. College students’ ability of innovation and practice is mainly reflected in the knowledge application ability and innovation capability. The training mode of application and innovation ability for engineering students based on the principle of efficiency and effectiveness is constructed by discussing and summing up the operation mechanism and the implementation strategy of the college students’ practice ability training in Hebei University of Science and Technology, and drawing lessons from the advanced experience of practice education in colleges and universities at home and abroad. A diversified implementation plan which is characterized by universality and personalized is designed. Cloud service platform and management model for college students’ innovation practice activity which take quick response and thoughtful service as standard are set up.

engineering students; application and innovation ability; training mode; cloud service platform

G 647

A

1006-7167(2017)11-0210-05

2016-11-18

2015年河北省高等教育教學改革研究與實踐項目(2015GJJG071);2015年河北省社會科學基金項目(HB15GL076);河北科技大學教育教學改革研究項目(2016-ZB003;2016-YB019)

鄧 飛(1973-)，男，河北石家莊人，高級工程師，碩導，主要研究方向為云制造和大學生實踐教育。

Tel.：13831126728；E-mail：66680821@qq.com