簡析新工科下仿生學(xué)導(dǎo)論在獨立學(xué)院開展的必要性

馬子乾 張恩光

摘 要：仿生學(xué)作為一門傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的應(yīng)用型與學(xué)術(shù)性并存的邊緣學(xué)科，完美地融合了高科技中大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的特質(zhì)，是我國所需的復(fù)合型人才培養(yǎng)的主要方向之一。同時，獨立學(xué)院作為中國的應(yīng)用型大學(xué)，已經(jīng)發(fā)展了近20年，將仿生學(xué)的超強應(yīng)用型特質(zhì)在獨立學(xué)院展開建設(shè)，對于我國應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的意義。

關(guān)鍵詞：新工科；仿生學(xué)導(dǎo)論；獨立學(xué)院

一、 新工科下仿生學(xué)學(xué)科在國內(nèi)獨立學(xué)院建設(shè)的意義

2017年2月，教育部在全國高校積極推進新工科建設(shè)。鼓勵全國各高校大力開展新工科方面的專業(yè)高等教育強國建設(shè)，致力于培養(yǎng)造就一大批復(fù)合型、創(chuàng)新型的優(yōu)秀工程科技人才，為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國際競爭提供有力的人才支撐。新工科專業(yè)是以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、機器人等用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。

仿生學(xué)屬于生物學(xué)的一個分支，主要研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等，用來改進工程技術(shù)系統(tǒng)，非常符合教育部規(guī)定的新工科教育培養(yǎng)方向。路甬祥院士曾經(jīng)發(fā)表了著名文章《仿生學(xué)的意義與發(fā)展》，他提出了仿生學(xué)的意義在于將地球生物體35億年所進化出來的生物體特性的偉大成果，充分并有效地應(yīng)用到我們?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活中去，從而更好地幫我們提升生活品質(zhì)。

在我國獨立學(xué)院的本科教育階段，目標(biāo)是重點培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的應(yīng)用型人才，將產(chǎn)教融合、校企合作相結(jié)合，為服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展提供有力的人才保證。如果將仿生學(xué)的應(yīng)用性作為重點的部分在獨立學(xué)院展開建設(shè)，這將對我國應(yīng)用型人才的培養(yǎng)有著深遠的意義。仿生學(xué)導(dǎo)論這門學(xué)科，主要就是詳細(xì)介紹仿生學(xué)在社會生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，可以很好的滿足仿生學(xué)在獨立學(xué)院進行學(xué)科交叉培養(yǎng)應(yīng)用型學(xué)生的宗旨，充分地響應(yīng)我國在新工科方面復(fù)合型應(yīng)用型人才培養(yǎng)的偉大戰(zhàn)略方針。

二、 仿生學(xué)導(dǎo)論在獨立學(xué)院開展的主要措施

（一） 根據(jù)仿生學(xué)導(dǎo)論的應(yīng)用型特點制定復(fù)合型人才培養(yǎng)方向

獨立學(xué)院的人才培養(yǎng)目標(biāo)重點在應(yīng)用型。仿生學(xué)導(dǎo)論所涵蓋的應(yīng)用范圍非常廣泛。為了發(fā)揮應(yīng)用型復(fù)合型人才的優(yōu)勢，突出仿生學(xué)導(dǎo)論學(xué)科特色，對于獨立學(xué)院而言，培養(yǎng)方向應(yīng)該充分結(jié)合區(qū)域內(nèi)企業(yè)需求與實體經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，在新工科理念的基礎(chǔ)上，明確重點的應(yīng)用領(lǐng)域，注重理論與實踐相結(jié)合。

（二） 結(jié)合新工科的精神制定教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容

仿生學(xué)導(dǎo)論學(xué)科應(yīng)以應(yīng)用實踐為基礎(chǔ)，注重理論與實踐相結(jié)合的整體思路，對教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容進行系統(tǒng)性的制定和規(guī)劃，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，樹立靈活的應(yīng)用性思維。教學(xué)方法的制定主要是將傳統(tǒng)的教學(xué)方法與現(xiàn)代科技教育相結(jié)合，利用仿生學(xué)多樣性、趣味性的學(xué)科特色，采用啟發(fā)式、開放式和互動式的教學(xué)方法，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新實踐和學(xué)習(xí)興趣。例如，充分利用社交網(wǎng)絡(luò)平臺，即時向?qū)W生分享仿生學(xué)成功的應(yīng)用案例，讓學(xué)生多討論多溝通，相互分享自己好的創(chuàng)意和想法，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成善于思考、善于交流的學(xué)習(xí)習(xí)慣，讓不同的思想碰撞在一起，產(chǎn)生更多有價值的信息和創(chuàng)意。教學(xué)內(nèi)容的制定主要是基于仿生學(xué)理論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析仿生學(xué)幾個比較典型的應(yīng)用案例，例如仿生機器人、機器動物、智能制造系統(tǒng)中的機械手（臂）等，讓學(xué)生學(xué)會善于觀察生活中的生物體特性，并思考如何將觀察到的這些特性應(yīng)用到生活中去，充分培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與實踐的能力，真正落實應(yīng)用型復(fù)合型人才的培養(yǎng)理念，為實體企業(yè)培養(yǎng)出更多的人才。

（三） 巧用仿生系統(tǒng)設(shè)計項目培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力

為了讓學(xué)生更好地將所學(xué)的理論知識得以應(yīng)用和發(fā)揮，在學(xué)期的后幾周可以適當(dāng)安排學(xué)生以小組的形式設(shè)計一些仿生學(xué)的系統(tǒng)模型。作為啟迪，可以給定學(xué)生一些相關(guān)的課題，也可以讓學(xué)生自由發(fā)揮，選擇自己感興趣的題目，根據(jù)課題的相似性對學(xué)生進行分組，逐步讓學(xué)生完成自己的設(shè)計理念。項目開始之前，鼓勵學(xué)生進行大量的資料檢索，了解項目背景以及當(dāng)前的一些科技進展，保證學(xué)生所做的項目具有一定的前沿性和實用性。在項目設(shè)計過程中，鼓勵學(xué)生彼此多交流多討論，學(xué)會妥協(xié)和堅持，培養(yǎng)良好的團隊精神，充分發(fā)掘每一個學(xué)生的創(chuàng)新潛質(zhì)和創(chuàng)新特點，培養(yǎng)學(xué)生建立自己的創(chuàng)新思路和創(chuàng)新方法，為將來工作和創(chuàng)業(yè)打下扎實的創(chuàng)新基礎(chǔ)。項目結(jié)束的時候，要求學(xué)生完成項目的設(shè)計報告，并制作幻燈片來展示自己的設(shè)計成果，并以每組答辯的形式來向大家介紹自己的設(shè)計理念、設(shè)計方法以及未來的展望。通過問與答的形式，充分考查學(xué)生對仿生學(xué)的認(rèn)識程度和創(chuàng)新的能力。通過整個項目設(shè)計，不但可以讓學(xué)生充分發(fā)揮自己所學(xué)的理論知識和創(chuàng)新思維，也可以幫助教師進一步了解學(xué)生對仿生學(xué)的理解，為仿生學(xué)在獨立學(xué)院的實踐類課程建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)，同時可以幫助獨立學(xué)院培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型創(chuàng)新設(shè)計團隊。

三、 結(jié)論

本文闡述了在新工科的背景下，仿生學(xué)導(dǎo)論學(xué)科在獨立學(xué)院開展的必要性。仿生學(xué)導(dǎo)論是培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用型的前沿學(xué)科，可以為我國實體經(jīng)濟科學(xué)的培養(yǎng)出一大批一流的復(fù)合型應(yīng)用型人才。通過制定仿生學(xué)導(dǎo)論的培養(yǎng)方向，結(jié)合新工科背景制定教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，巧用仿生學(xué)系統(tǒng)項目設(shè)計的思路，在獨立學(xué)院建立一套系統(tǒng)的、全面的復(fù)合型應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，為學(xué)生將來的工作、創(chuàng)業(yè)打下扎實的基礎(chǔ)。

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作者簡介：

馬子乾，張恩光，廣東省珠海市，吉林大學(xué)珠海學(xué)院機械工程學(xué)院機械電子工程系。