高校機械類大學生創新能力培養的研究與探索

黃大志 戴孟業 王禹超 王壯壯 馮 妍

(江蘇海洋大學機械與海洋工程學院 江蘇連云港 222005)

引 言

隨著我國經濟發展進入新常態，創新已成為經濟發展的第一動力。這就必然要求高校要培養具有創新能力的大學生。培養具有創新型人才是實現民族創新的關鍵[1]。

大學生創新能力的首要條件是要具有創新性思維。創新性思維的培養不是一蹴而就的。它需要教師引導學生去獲得更新的知識，或者對未知的問題產生新的認識，進而創造原來所沒有的思維層面的成果。本文從以下三個方面來論述大學生創新能力的培養。

一、課堂內外聯動，充分利用學生課余時間，旨在調動大學生的創新動力

(一)在課堂教學中注重大學生創新意識和創造動機的培養

教師的課堂教學不僅僅是傳授給學生專業知識，還應該通過介紹科學家的探索精神來激發大學生的創造熱情。創新是指人類為了滿足自身需要，不斷拓展對客觀世界的認知及行為過程和結果的活動。具體來講，創新是指人為了一定的目的，遵循事物發展的規律，對事物的整體或其中的某些部分進行變革，從而使其得以更新與發展的活動。它主要分為“想”和“干”兩部分。首先，在“想”方面，教師可以通過專業領域的著名學者為探求科學真理而百折不撓、歷盡艱辛萬苦的故事來啟發學生的思維。在教學過程中，教師要不斷地讓學生樹立起熱愛科學，探索真理、追求真理的信念，具有“科學是需要一個人貢獻出畢生精力”的素養。其次，在“干”方面，科學成果是在積累、繼承、突破和演化的進程中產生的。人們在繼承前人科學成果的基礎上，前進一步，就是創新。就學生如何利用科學知識來進行創新方面，教師在教學過程中，可以結合科學家或發明家的經典創新案例來進行啟迪。

在課堂教學中，教師可以介紹機械、電子、計算機等學科的最新研究成果，來調動、激發大學生的創新動機和熱情。進入二十一世紀后，科技技術突飛猛進，科技成果創新速度越來越快。教師需要及時地發現前沿的科技成果，并經過整理、歸納后介紹給學生。對于機械專業類學生，教師可以通過介紹最新的機器人、三維打印技術，讓學生了解未來設備的設計、制造和維護的發展方向，并用最新的理念來進行創新活動。

(二)有意識地培養學生的創造性思維形式

求異思維、發散思維、側向思維、聚合思維、合向思維、逆向思維、靈感思維和聯想思維等都是常見的創新思維形式[3]。這些思維之間有區別也有聯系。比如，求異思維，它是創新思維的第一形式，是人們從發展、變化、改革和創新的角度對現有事物的重新思考，從不同于其他人的角度去觀察和認識事物、思考問題以及尋求改變現狀或創造新事物的非常有效的思維方式。發散思維也是創新活動中的一種主要思維方式，它的主要特點為“一”中求“多”，也就是從不同角度重新審視問題，從多種思路去尋找解決問題的方法。相反，聚合思維的主要特點是“多”中求“一”。合向思維、逆向思維和側向思維都是在一定條件下的具體思維方法，也是求異思維的具體形式。在課堂上，教師可以利用一切機會多提問，并加以引導，讓學生從填鴨式教學中解放出來，主動思考，提高創新思維能力。

(三)開辟第二課堂，培養學生的實踐動手能力

創造力是人按照一定的目的開展主動的思維活動，從而產生新知識，創造新東西或事物的能力。它是衡量一個人綜合素質中最具有活力的一個特殊要素[4]。要想提高學生的創造力，我們務必要加強學生動手實踐的訓練。我校機械工程學院為此專門設置了大學生創客空間，并配置了相應的制作工具。在教師的指導下，學生可以通過從身邊發現問題并自擬課題，或者參與教師科研課題的方式來尋找創新課題。學生在創新過程中，不但學到了如何借助科學原理來尋找解決問題的方法，而且還學到了技術如何與市場進行融合的方法。這樣，他們在解決問題中考慮得更加全面，其實踐動手能力自然也會得到提高。

(四)以大學生實踐創新訓練計劃項目為載體，提高學生的創新能力

為了進一步推動高等教育教學改革，促進人才培養模式和教學方法的創新，學院鼓勵和支持大學生盡早參與科學研究、技術開發和社會實踐等創新活動，不斷激發學生學習的主動性、積極性和創造性，提高大學生的科學素質和文化素養，培養大學生的創新精神、創業精神和實踐能力。江蘇省教育廳于2007年開始啟動大學生實踐創新訓練計劃項目，江蘇海洋大學機械與工程學院累計百余項省級項目立項。為了更進一步加大學生創新的力度，學院自2013年開始，成立了大學生實踐創新訓練計劃項目，實踐創新訓練計劃項目已有三百余項，參與學生近兩千人。為此，學院安排多名經驗豐富的教師對學生進行項目指導。2015、2018年，學院有兩項國家級項目作為江蘇省的優秀項目參加第八屆全國大學生創新創業年會展示。

二、充分調動大學生的創新動力，在團隊中形成高低年級的搭配，讓學生凝成創新的合力

(一)重視前期宣傳，讓更多學生了解創新

我校機械工程學院的大學生創新工作的第一步都是從新生的宣傳開始的。這是創新活動成功的重要環節。在新生入學時，專業教師在給新生介紹專業的發展過程中，著重強調學生要利用各種機會鍛煉自己的創新意識，介紹學院的鼓勵政策，正面引導學生關注、了解、參與和主持國家、省、市、學校的各級、各類大學生科技創新類項目和競賽，為選拔創新團隊選手做好前期準備。

(二)選拔各類特長生，組建知識互補型團隊

創新項目要解決的往往是復雜工程問題，單單靠個人的知識和能力一般是無法在短時間內完成的，應當由知識互補、樂于協作的志同道合者組成。因此，學院在學生中倡導“知識互補”的跨學科跨專業創新團隊建設，從項目開始就要求學生有意識地尋找志同道合的合作者，讓學生在團隊的智慧和協作中去解決問題。我們目前的創新團隊主要是機械設計制造及其自動化、機械電子工程專業的同學，但也吸引了計算機學院、電子工程學院、商學院、理學院的同學加入，讓每個團隊都有機械設計、制作加工、電子電路設計、程序設計方面的學生。這樣的組合才能順利完成機電類的項目。

(三)組成以高年級為主體、低年級參與的創新梯隊

創新項目一般情況需要1-2年時間才能完成，對學生的要求往往也比較高。學生除了需要具有扎實的專業知識以外，還需要具有較強的創新精神。針對這個情況，我們組建以綜合能力較強的高年級學生作為領隊，基礎扎實的低年級同學作為隊員的創新團隊。這樣可以增強項目研究的可持續性，并且加強各年級學生之間的相互交流和學習，在提高低年級學生的創新意識和動手能力的同時，也培養高年級學生在創新過程中的團隊領導能力和協調能力。

三、創新類競賽場上場下細心引導學生，實現創新能力的快速提高

(一)機械創新設計大賽、機器人大賽和“挑戰杯”大賽

大學生機械創新設計大賽是高校創新教育中的一個重要實踐教學環節。在創新設計大賽中，學生可以結合大賽命題開展廣泛調研論證，充分發揮自己的想象力和創造力，自行擬定設計方案，進行圖紙設計，并且聯系零件加工與配件采購，完成實物樣機的制作、裝配與調試。這樣可以達到全面培養學生創新設計能力和工程實踐能力的目的。

大學生機器人大賽在國內的影響力是比較大的。它主要有兩個比賽：一個是由中國自動化學會機器人競賽工作委員會、RoboCup中國委員會等組織的一年一度的“中國機器人大賽”；另一個是由中央電視臺組織的一年一度的“Robocop機器人大賽”。其目的是讓學生通過完成比賽項目規定的動作來鍛煉其科技創新和動手能力[5]。

挑戰杯是“‘挑戰杯’全國大學生系列科技學術競賽”的簡稱，是由共青團中央、中國科協、教育部和全國學聯、地方省級人民政府共同主辦的全國性的大學生課外學術科技創業類競賽，承辦高校為國內著名大學。“挑戰杯”競賽在中國共有兩個并列項目：一個是“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽(大挑)；另一個則是“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽(小挑)。這兩個項目的全國競賽交叉輪流開展，每個項目每兩年舉辦一屆?！疤魬鸨毕盗懈傎惐蛔u為中國大學生科技創新創業的“奧林匹克”盛會，是目前國內大學生最關注的、最熱門的全國性競賽，也是全國最具代表性、權威性、示范性、導向性的大學生競賽。

(二)導師的細心指導，學生充足的準備是競賽獲勝的關鍵

“臺上一分鐘，臺下十年功?！睂τ趯W生來說，他們參加各類創新比賽是再恰當不過了。競賽活動能夠充分激發出學生的創新意識、提高學生的實踐能力。在一般情況下，因為比賽的時效性，和學生在校時間有限，大多數學生很難兩次參加同一個比賽，所以，參賽的過程基本就是摸著石頭過河的過程。這就需要有比賽經驗的教師抽出更多的時間系統地培訓和引導學生，告訴學生應該看什么專業的書籍、學習什么設計軟件等等。教師的引導讓學生快速建立起對競賽的系統認知，更深入地了解創新的內涵有著非常重要的意義。學生在調試、比賽過程中很難有不出問題的情況。這就要求學生具有對現場問題及時發現、排查和解決問題的能力。在這個過程中，學生的創新能力、動手能力以及臨場應變能力都會得到快速提高。

(三)參與競賽的收獲很多，學生能力的提高是最大的收獲

各類創新競賽能夠提高和鍛煉學生理論與實踐相結合的能力，無論是賽前的培訓和演練，還是競賽過程中的實戰，都能夠提高學生們對創新的熱情，并對專業知識有更深入的了解，對學生后續的學習產生重要影響。經過多年的努力，我校機械工程學院在全國機械創新設計大賽、全國過程裝備實踐與創新大賽、省機器人大賽和省“挑戰杯”大賽中獲得了優異的成績。許多參賽的學生考上了東南大學、西北工業大學、南京航空航天大學的碩士研究生。有些同學開始自己創業；有些同學在單位已經成為技術骨干，他們的工作業績基本超過了同類大學生。

四、小結

我校通過充分調動課上和課下兩個資源，并將其整合，創建了有利于提高學生創新能力的教學環境；積極宣傳，合理地選擇成員的特長，組成高低年級搭配且凝聚力較強的創新團隊，提高了學生創新能力的培養質量，并使得創新教育能夠獲得可持續性發展。我校以競賽為抓手，激發了學生的創新熱情，在準備競賽和競賽過程中，在導師的細心引導下，讓學生取得了豐碩的成果。