機械類專業學生創新能力培養途徑研究

杜繼濤

（上海第二工業大學智能制造與控制工程學院 上海 201209）

0 引言

創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。在當前多維度變局時代，人才特別是創新人才決定著一個國家的綜合實力。習近平總書記給袁隆平等25位科技工作者代表回信時指出，希望全國科技工作者弘揚優良傳統，堅定創新自信，著力攻克關鍵核心技術，促進產學研深度融合，勇于攀登科技高峰，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。科技興則國家興，科技強則軍隊強。堅持走中國特色自主創新道路，把關鍵核心技術掌握在自己手中，關鍵之一是要堅定創新自信，敢于開拓創新新方向、新領域，勇挑建設創新型國家的重擔，努力向世界科技強國進軍。高等教育作為國家創新體系的重要一環，肩負著培養創新人才的重要使命。對于應用型本科院校其教育的目標是：培養學生某一行業綜合能力，即某一工作崗位所需知識和技能的基礎上，培養學生跨行業或跨學科的知識和技能，使其能夠在某一行業生產過程中的不同工作崗位有效工作；培養學生包括創新思維和理論知識在內的高級關鍵技能。

如何培養學生善于思維、勇于探索的精神；如何培養學生掌握堅實的基本知識、基本技能，并應用思變實踐，是每一個高校作者一致在思考的問題。本文結合本校機械類工科專業學生的創新工作，給出了相應的策略。

1 加強科技自信文化建設

2016年7月，習近平在慶祝中國共產黨成立九十五周年大會上的講話中指出“文化自信”是“更基礎、更廣泛、更深厚的自信”。隨著國力增加，國家對科學技術創新及創業的投入穩步增加，科技成果數量增多、質量改善。中國在2019年通過WIPO專利合作條約（PCT）系統提交了58，990份申請，從而結束了美國（2019年為57，840份申請）的統治，成為幫助鼓勵和傳播創新的PCT系統的最大用戶。中國電信巨頭華為技術公司已連續第三年擁有4，411件已公布的PCT申請，成為2019年公司申請最多的公司。2019年中國高校申請專利的總數為32萬余項，其中，以發明專利為主，占據總申請數量的70%以上。不同類型的專利數量分別為：發明專利232319項、實用新型專利74304項、外觀專利16723項。還有更多國家級、省級、市級等科研成果以及民間的小發明創造。如何通過這些案例凝練科技文化自信系統，如何把它融入課程思政，樹立正確價值導向，為原始創新營造良好的氛圍？科技文化自信深刻影響著科技工作者的創新活動和創新績效。要珍視、挖掘這些成果背后的故事，并結合大學思政要求，不斷豐富發展和發揚光大，引導機械類專業學生樹立正確的價值導向，自覺踐行“創新科技、服務國家、造福人民”的價值觀，為應用研究和技術創新奠定良好創新生態。

科技文化館建設：學校建有著名發明家包起帆創新之路展示館，以大量實物和原始資料為主要內容，輔以現代化的聲光電技術和圖片、視頻、雕塑、油畫等表現形式，真實而生動地展示了包起帆數十年的創新歷程、創新成果以及背后所蘊含的責任意識、工匠精神和家國情懷。展示館共分7個大廳，設計突出創新理念，一層為船艙造型，寓包起帆的事業從碼頭起步，通過彎曲的長廊進入以抓斗等實物為主體的二層，寓曲折式前進的創新之路，三層為突出電子標簽的集裝箱造型，強調中國標準和創新創造。

勞模文化建設：上海第二工業大學有“勞模搖籃”之稱，建校60年，在十余萬畢業生中涌現出一百三十多位省部級以上勞動模范。借助寶貴的勞模校友資源，學校強化頂層設計，不斷挖掘、凝練勞模文化內涵，把對勞模精神的宣傳與傳承納入學校整體育人體系和校園文化建設，通過勞模墻、勞模工作室等逐漸形成了富有特色的勞模文化育人品牌。

通過展示和宣傳勞模的事跡和精神，進一步弘揚“愛崗敬業、爭創一流，艱苦奮斗、勇于創新，淡泊名利、甘于奉獻”的勞模精神，引導學生積極踐行社會主義核心價值觀;進一步增強創新意識，營造濃郁的科技創新、科技自信的氛圍，推動科技創新。

2 機械類專業學生創新型人才培養的對策

2.1 創新型思維教師是基礎

思考能力：勤于思考、善于思考是教師創新能力中最重要的素質，教學生學會思考并養成思考的習慣是教師最重要的任務之一，而要完成這個任務，教師自身必須具備一定的思考能力和養成思考習慣。

質疑能力：教師要有自己獨立的思考和主見，不拘泥于所謂“成型的教學模式”，要敢于用質疑的目光、發展的思路對那些有礙于培養學生創新能力的教育教學現狀進行經常性的反思。鼓勵學生大膽質疑，還得教會學生質疑。

解決實際問題能力：一名創新型的教師，應該像高明的醫生那樣，善于“診病”、“治病”、對癥下藥。要求學生解決的難題，教師應先“下水”試一試，并向學生披露自己具有創造性的思考過程，這對學生進行創造造性思維活動將起到一種示范作用。

教科研能力：作為一名創新型教師，一方面要善于提煉自己的成功經驗，使之升華為一般的規律；另一方面要善于學習和移植他人的成功經驗，并能推陳出新。

要有恒心。創新教育不是一陣風，一場雨，一道閃電。創新教育是一個需要持久不懈的長期過程。在這個過程中，難免會有一些挫折和困難，這就要求指導教師保持恒心，堅定信心，不怕挫折，克服困難，讓“創新”的意識，始終浸潤在自己教育教學實踐中。

2.2 良好氛圍是創新能力培養的保證

良好的創新環境是創新能力的培養依的保證，創新教育環境和創新人才之間存在著相互作用的辯證發展關系，創新教育環境培育創新人才，反之，創新人才又改變創新教育環境。現階段本科院校對于培養高校學生創新能力來說，其外部環境主要是學校環境以及社會環境。

例如本科院校每年開展的“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽，“互聯網+”大學生創新創業大賽等以彰顯各校的教學實踐水平，同時通過大賽引導院校的教育改革，這是一個風向標。全國大賽是一個外部環境、是以個政策導向和風向標，但參與的隊伍和學生仍有限，覆蓋程度有限，因此要建立一個良好的創新環境，必須內外結合。比如我校在實施了專業導師制，為每一個本科生配備了一個專業導師，指導學生結合機械類專業的特點，利用現有的知識從小發明、小創造等工作。例如酒店管理學生結合實踐，構思設計了“一種新型防滑減震托盤”，已獲國家知識產權局授權。針對3D打印廢料問題，設計了“3D打印熔接器”，廢料利用，獲專利授權和2018年挑戰杯上海市賽區一等獎，全國賽二等獎。另外要積極給予獎勵和宣傳，在新生專業介紹時將學生的創新項目給予公布，從一年級就要營造創新的環境。內部環境是根本，外部環境是保障。

2.3 合適的創新案例及拓展教學是助推劑

教育最根本的目的在于促進人和社會的發展，人和社會的發展都是在不斷的創新中進行的。創新教育應從教學模式、教學內容、教學方法三個層面上深化教學改革，幫助學生學會發現問題、學會思考、學會如何規劃實施。因此在課堂教學中，應放手讓學生自己發現問題，自己探究，自己創造，成為學習的主人。例如目前的紅酒瓶塞存在以下問題：一是紅酒瓶塞與開瓶器之間是分開的，在開瓶時操作麻煩，耗時多；二是在用瓶塞密封開口的時侯，是人工的強迫施加力的作用實現的，有些時候也很難使瓶塞取出。為此，提出了以下方案：在瓶塞的內部設計一套機構，通過若干個玻璃珠的均勻的膨脹將瓶塞的四周脹形，進而將開口密封；在需要啟封紅酒是只需松動螺紋塞，即可脹形恢復自然狀態，取出瓶塞即可實現啟封，具體結構如圖1所示。

圖1：新型多點膨脹式紅酒瓶塞設計

例如機械行業的機械加工，經常用到壓板，目前的壓板在夾緊工件時存在以下問題：對工件進行夾緊時，耗時量大，操作麻煩；在夾緊大型的工件時，需要一定的體力，不方便操作。為此，提出了以下方案：利用氣動和杠桿原理實現對工件的快速夾緊，設計一套裝置，如圖2所示，管接頭與氣管聯接，通過氣壓將活塞桿向前推動，帶動下錐面滑塊向前運動，進而帶動上錐面滑塊和頂桿向上運動，再通過杠桿原理利用壓板將工件夾緊。

圖2：新型氣動壓板裝置設計

針對高壓、具有腐蝕性的流體長期流經金屬薄壁管常會發生管壁破裂或滲漏等現象，需要關閉流體輸送閥，停止整個火局部輸送作業，來實現對管道修復問題。設計了一種金屬薄壁管破裂快速修復接頭，該修復接頭可以再不停止作業的前提下，實現對破裂或滲漏的金屬薄壁管的快速修復，修復現場安裝施工方便，僅需要4-6分鐘；密封采用聚四氟乙烯材料，密封圈帶有錐度，通過旋緊實現密封，防漏效果好，壽命長；零件連接依靠螺紋實現，操作方便、快速。具體如圖3所示。

圖3：金屬薄壁管破裂快速修復接頭

而這些案例都是本校學生完成的，也獲得了國家知識產權局授權，是經常見到產品，便于理解、實施和教學。通過一些列案例最終讓學生知道：人人都有創新力，技術就在身邊，只要善于觀察，善于發現問題，你就會有成就，你就會自信，對科技的自信會讓你更具學習動力。

3 結論

創新教育的定位是多維度的，創新教育的內容大致包含思維教育、發現教育、發明教育、信息教育、學習教育、滲透教育、藝術教育、參與教育、未來教育、個性教育、和諧教育等。具體要結合學校的定位有選擇的開展創新精神、創新能力、創新人格培養工作。本文結合學校“職業導向的高等教育”辦學定位，融合機械類專業學生創新的實際狀況，通過從科技文化自信、創新思維教師、創新環境、合適的創新案例四個方面著手踐行了培養機械類創新型人才的途徑。