“新工科”背景下大學生科技創新能力培養研究
——以飛行器制造工程專業為例＊

吳化勇

（山東交通學院航空學院，山東 濟南250357）

目前世界范圍內的科技競爭日趨白熱化，而科技競爭的本質是科技人才的競爭，大學生作為科研后備隊伍的主體，對其進行科技創新能力的培養已成為教育的重要任務[1]。為積極應對本輪科技革新，促進社會快速發展，教育部在2017年推出了新工科建設，全力探索科技創新人才的培養模式，為高等教育的改革帶來了發展契機。

科技創新人才的培養本質上是對大學生潛在創新能力的開發和激勵，培養其成為具有豐厚專業知識的合格科研人才。然而，現有培養方案中存在一定的局限性：專業知識遠離科技發展前沿；不注重科技創新能力的培養；實驗實習課時較分散，學生無法在有限的時間內完成一套理想的設計，等等。因此，為解決目前人才培養中存在的種種問題，變單一知識灌輸為知識的有效運用，把大學生的科技創新能力培養作為教育教學改革的核心具有重要的意義。

1 樹立航空報國理念，激發科技創新內動力

自黨的十八大以來，習近平總書記對人才培養問題作過一系列的論述：高校應培養立志為中國特色社會主義事業奮斗終身的有用人才。而只有加快科技創新型人才的培養，才能實現到2035年建成人才強國的國家戰略目標。而飛行器制造工程專業作為培養飛行器制造領域內的設計、制造、研究與管理的一個專業，培養科技創新型人才的重擔尤其重大，為此，需要加強思政教育建設，使學生樹立航空報國理念，建設以航空報國為主線的專業特色文化，積極引導學生樹立正確的航空精神和航空情節，切實增強飛行器制造工程專業大學生學航空、愛航空和獻身航空事業的責任感和自豪感，激發科技創新內動力。

借助宣傳欄、信息平臺、航空之聲等平臺和媒體大力宣傳，讓學生愛學習、愛專業、愛航空，在4年的大學生活中，將航空報國理念逐步滲透到學生的日常學習教育中，進而解決目前部分學生航空意識薄弱的問題，加強培養與航空事業發展相適應的飛行器制造工程專業科技創新型人才。教育、引導和激勵青年學生愛國修身、航空立業、愛院求知，進一步增強學生專業特色意識，不斷提高科技創新人才的培養質量。在培養過程中，堅持從培育和提升學生航空意識入手，系統籌劃，多層推進航空文化建設，傳輸航空“正能量”，并滲透進學生學習生活的方方面面，以航空精神的文化內涵引導學生，讓學生了解航空、認識航空，讓學生在濃厚的航空文化氛圍中培養起對飛行器制造工程專業的興趣愛好，從而熱愛航空事業，確立積極投身于航空事業的人生目標，產生科技創新的主動性、積極性和不竭動力。

2 制定有針對性的培養計劃

基于專業課程設置，考慮科技創新需要和學生發展方向，為大學生制定一套有針對性的培養計劃。教師全方位參與到學生的整個培養過程中，并針對學科發展和學生特點做相應的指導，同時將學科不同知識點融會貫通，提升學生處理科技問題的水平和能力。

首先根據專業定位和培養目標，明確學生大學期間應獲得的專業知識和專業能力，進而確定支撐這些知識與能力的核心課程。以飛行器制造工程專業為例，其專業核心課程為“工程制圖”“工程力學”“機械設計基礎”“電工與電子技術”“飛機構造基礎”“飛機零件加工與成形工藝”“飛機裝配工藝”“ME/AV”“CAD/CAE/CAM”等。以一學期為一個基本單元，結合科技創新大賽，明確每學期學生應達到的知識目標、能力目標和素質目標。在這一過程中，指導教師進行相應指導，使學生將相關知識點融會貫通，具備解決復雜問題的能力。具體操作如圖1所示。

圖1 培養計劃實施流程

3 合理進行教學設計，提升創新人才培養質量

課程，是學生獲取知識的直接來源。好的教學設計對創新型人才的培養能達到事半功倍的效果，因此合理地進行課程教學設計是培養創新人才的重要一環。不同的課程有不同的特點，在進行教學設計時一方面要體現課程特色，另一方面要結合專業實際進行。

在進行教學設計時要體現產出導向的教學理念，首先要根據課程的性質及定位，明確授課任務。然后，確定本門課程的教學目標，具體包括：學生應該掌握哪些知識，具備什么能力，達到什么素質。其次，根據教學內容明確教學板塊，基于專業的培養目標確定每個板塊的重點與難點。再次，進行學情分析和教學設計，考慮授課學生的學習情況，建立相應的教學對策。進而進行合理的教學評價，基于學生的平時考核和期末考試確定學生對教學內容的掌握情況。最后，根據教學效果進行持續改進，包括教學內容的改進、課堂設計的改進、授課方式的改進、課堂管理的改進、考核方式的改進等。

4 通過校企協同育人機制推動科技創新人才培養

科技創新型人才的出口是企業，因此在培養過程中離不開企業的積極參與，應充分發揮校企協同育人優勢，培養具有行業特色的科技創新人才。以企業需求驅動教學內容、方式、方法的改革，促進教學從知識傳授向科技創新能力培養的轉變。

一方面，拓展教師培養途徑，打造具有行業特色的“創新型”教師隊伍。

近些年，隨著高校的擴張，大量青年教師進入學校。這些青年教師通常是從一個校門進入另一個校門，他們具有較高的理論水平，但對行業的總體把控略顯不足。為盡快促進青年教師的成長，需拓展教師的培養途徑，建設校企融合師資隊伍：教師“走出去”、企業專家“請進來”，建立教師到企業研修和企業專家進學校授課的相關制度。為此，飛行器制造工程專業有計劃、多批次地選派青年教師赴相關企業、科研院所進修。

利用暑假，4名青年教師參加山東太古飛機工程有限公司開設的民用航空器機型培訓（CCAR147）-B737NG機型Ⅱ類培訓，進行了6周的理論課程和2周的實作課程，ME＆AV這2個專業模塊共計330課時，并取得B737NG機型證書。5名青年骨干教師赴成都縱橫大鵬無人機科技有限公司進行無人機培訓，參加了無人機設計、飛控理論知識、外場飛行練習操作、飛行數據處理等內容的培訓。通過一系列企業實際鍛煉，教師們構建了更加完善的專業知識結構，增強了專業知識儲備，了解了更加前沿的專業技術，逐步成長成了理論與實際相結合的“創新型”教師，為科技創新人才的培養提供了有力支撐。

另一方面，構建產教融合的創新平臺，加強學生科技創新能力培養。

為積極實施科技創新型人才培養改革，飛行器制造工程專業依托山東太古、青島航空等校內實踐平臺，堅持產教融合理念，分層次分階段逐步培養學生科技創新實踐能力。以行業崗位需求倒推創新能力培養，促進教學從知識傳授向科技創新能力培養的轉變，形成了產教融合、協同育人的創新型人才培養模式。將學校資源與學校附屬相關企業的資源進行整合，聯合成立跨專業學生創新基地，培養學生的創新能力及創新意識。努力營造提倡研究、鼓勵創新的文化氛圍，在潛移默化之間將創新思維滲透到人才培養的全過程。

開發模塊化、層次化、多元化、系列化的虛擬仿真創新項目，提高科技創新型人才培養的質量和水平。依托虛擬仿真創新項目采用的全開放、自主學習式教學模式，鼓勵學生獨立思考、敢于質疑、勇于發問、善于交流，使學生獲得豐厚扎實的理論知識和專業技能，增強學生自主學習的興趣，培養學生工程意識、工程實踐綜合能力和創新意識。另外，教師還鼓勵學生利用創新平臺開展自主式學習，讓學生結合所學的知識和現代科技進展，寫小論文、小報告，通過課題研發，學以致用，使學生對理論知識的理解得到了進一步加深，培養了較好的創新意識。

5 組建科技創新團隊，培養學生的科技創新能力

根據各類科技創新大賽的要求，組建大學生科技創新團隊[2]，引導鼓勵學生參與到產品的設計、建模、制作、實驗、分析等科研活動中來。隨著科技活動的進行，學生會慢慢體會到“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的道理，科技創新所需的素質和能力培養便會產生由外到內的轉變。

根據選題、設計、制作、實驗、分析的基本流程，使學生逐步具備創新能力、設計能力、工藝能力。具體包括：創新能力——提出問題、篩選問題、確定問題，設計能力——專業知識、相關軟件（PROE、AUTOCAD），工藝能力——采用易加工材料或外包代工方式完成制作。通過科技創新培養的學生，在畢業時能具備扎實的數學與力學基礎、通用飛行器制造基本技能、航空維修基本技能，具備分析和解決飛行器制造工程中實際問題的能力。

在科技創新指導過程中，要考慮到不同學生的能力層次有所差異、專長也各不相同的實際狀況，為圓滿完成科技創新工作且充分發揮各人所長，應合理組織分工，有效發揮個人的技術支持作用[3]。通過有效的“合作”與“分工”，建立起一支高效的科技創新團隊。對于性格活潑的學生，應發揮其溝通串聯作用；對于沉穩細致的學生，應充分發揮其設計的能力；對求知欲望強烈的學生，要充分發揮其探索研究的特長。

6 發揮學生社團作用，助力學生創新能力的培養

不同年級的學生具有不同的心理狀態與知識能力[4]：大一，專業知識欠缺，但充滿上進心；大二，具有一定專業知識且保留對知識的渴求；大三，具有較好的專業知識，但心態有所放松；大四，專業知識較扎實，但多數同學受考研和就業的影響較大，無法全身心投入到學習中去。通過學生社團可以將不同年級的學生有機地組合在一起，促進學生相互交流與成長。大學生科技創新社團的建立，是充分發揮學生的創新主動性，形成良好的科技創新氛圍的一種有效舉措。

為促進學生科技創新能力的培養，飛行器制造工程系先后建立了“飛控夢幻”創新協會、“3D驅動”設計協會和讀書協會等學生社團，鼓勵學生利用所學專業知識進行科技創新。考慮到不同年級學生的心理狀態和專業能力，社團中不同年級的學生以老帶新，對每一名新學生制定學業規劃，在整個大學生活中高效地開展專業學習，保證“大一大二夯實基礎，大三大四突破發展”，對知識的掌握起到了很好的傳幫帶作用。通過學生社團這一“民間組織”，充分發揮了第二課堂的補充和延伸作用，實現學生科技創新能力的培養。

7 針對專業需求，加強相關軟件的學習

軟件是實際工作中專業知識的運用載體，因此在學生科技創新能力的培養過程中，要注意相關專業軟件的學習。以飛行器制造工程專業為例，學生在4年的大學學習過程中，需具備以下專業相關軟件應用能力：繪圖軟件方面熟練掌握二維、三維圖形的繪制，力學分析軟件方面能夠對飛機結構件進行相應力學分析，流體分析方面能夠模擬仿真飛機的飛行性能。

在相關軟件的學習過程中，要以自學與講授相結合的方式進行。對于軟件的基本知識部分要以教師講授為輔、學生練習為主，重點提升學生的軟件操作熟練性；而對于分析結果的處理部分要以教師講授為主、學生練習為輔，重點是幫助學生將理論知識應用到分析結果中去。

8 抓好畢業實習與畢業設計，完善學生科技創新能力

畢業實習是學生在完成規定的課程學習任務之后的一項專業實習，是一次將課堂理論教學與專業工程實際相結合的實踐機會。為了提升學生的實習效果，飛行器制造工程系對實習紀律、實習要求、實習內容和實習考核做了嚴格的規定，確保學生將飛制專業的綜合知識能夠應用到具體領域，提升學生的實際技能和創新能力。

畢業設計作為大學4年培養的最后一環，飛行器制造工程專業堅持一人一題，學生在教師的指導下獨立完成自己的畢業設計課題，撰寫出符合要求的畢業設計論文，為學生在進入工作崗位后從事科研相關工作打好堅實的基礎[5]。畢業設計課題與專業的科研、生產、實驗室建設等實際相結合，重點考核學生的基礎知識和科技創新能力。為確保學生的創新能力提升，一方面加強了對教師的指導要求，重在教授學生學會如何進行科研和論文寫作；另一方面加強了對學生的要求，重在使學生具備科技創新能力，養成良好的科研作風。學生完成的畢業設計如圖2所示。

圖2 學生完成的畢業設計

9 結束語

為實現到2035年建成人才強國的戰略目標，大學生科技創新能力的培養迫在眉睫。在培養過程中，應注重學生內在創新動力和外在創新條件的結合，通過專業文化建設激發大學生的科技創新內動力，通過創新平臺建設等為大學生科技創新提供外在條件。同時，還要注重師生的有機結合與學生科技興趣的培養，一方面，教師們需積極參與，實施有針對性的培養模式，當好創新能力培養過程中的“導師”；另一方面，尊重學生興趣與能力的差異，通過不同類型科技活動促進學生科技創新能力的培養。