軍校背景下機械電子工程專業學員創新能力多維度培養模式的研究與實踐

文 桃，瞿 玨，王 崴，楊 潔

（空軍工程大學 防空反導學院，陜西 西安 710051）

習近平主席在2016 年第十二屆全國人大四次會議解放軍代表團全體會議上明確指出“創新能力是一支軍隊的核心競爭力，也是生成和提高戰斗力的加速器”。隨著科學技術的快速發展，今天的戰爭已經不是傳統的鋼槍火炮、兵戎相見，信息化、智能化逐漸成為現代戰爭的典型形態，而將能打仗、打勝仗作為核心目標的現代軍隊想要制勝現代及未來戰場，就必須不斷創新發展軍事科學技術、不斷優化改進現代武器裝備等，而要實現這樣的目標必須依靠具有較強工程實踐能力、創新能力的高素質、專業化新型軍事人才。軍隊院校作為培養軍事科技人才的搖籃，是部隊戰斗力形成的重要保障，我校設立機械電子工程專業的初衷是為了適應軍事科學技術快速發展，各學科技術相互滲透融合的大趨勢，重點培養能夠將機械、電子、液壓等技術融會貫通，能熟練運用相關知識創新分析和解決實際問題的創新型軍事工程技術人才，更好地支撐現代武器裝備發展，為部隊備戰訓練及戰場作戰保駕護航。因此，研究與實踐培養與提高該專業學員們創新能力的教學模式具有重要意義。

一、我校機械電子工程專業創新能力培養現存問題

我校機械電子工程是近年來在機械工程及其自動化專業的基礎上發展演變而來的新專業，通過部隊調研、學員訪談、畢設指導及學科競賽輔導等方式發現我校機械電子工程專業學員存在專業理論知識扎實，但創新思維、創新能力偏弱的問題，通過研究國內外創新人才培養理論、對比國內外高校人才培養模式等方式得出制約我校該專業學員創新能力發展的主要原因是專業知識結構體系陳舊、教育教學理念不先進、教育教學方法手段落后、創新實踐平臺落后、培養渠道狹窄等，其具體內容如下所述。

（一）專業知識結構體系陳舊

科學合理的知識體系是學員創新能力培養與提高的重要前提。以往機械電子工程專業人才培養方案主要是沿用機械工程及其自動化專業人才培養方案的內容，在知識結構體系上依然是以原來的機械類相關知識為主，而機械電子工程專業最大的特色應該是多學科多技術知識相互交叉融合滲透，因此沿用原來的知識體系會存在專業特色體現不明顯、學員工程知識片面、綜合運用知識能力差等問題，特別是近年來機電行業發展迅猛，新興技術層出不窮，如3D 快速成型、無人機、虛擬仿真、智能制造等先進工程技術，如果不能及時更新知識結構體系，學員的新技術儲備得不到提升，會在很大程度上制約學員創新思維、創新能力的發展與提高。同時原來的知識結構體系還存在“重理論輕實踐，重通識遠裝備，重經典輕創新”的問題，通過這樣的知識結構體系培養的學員具有較強的理論基礎、較強的邏輯分析能力，但在理論聯系實際、快速適應崗位、創新解決問題等方面依然存在一定的不足，這與作戰部隊對創新軍事人才的需求、實現新時代軍事教育目標還存在一定的差距。

（二）教育教學模式不夠先進

科學先進的教育教學模式是學員創新能力培養與提高的重要支撐。以往的教學理念為教師是傳授知識的主體，學員是接收知識的受體，因此傳統的教學模式更像是教師自說自話的獨角戲，他們只需要依據教學大綱要求，在傳統教室里將書本教材中的內容進行講授，而學員扮演的更像是臺下的觀眾角色，這種“獨角戲”式的授課方式雖然在很大程度上降低了教師的教學難度，也減輕了教師教學的工作量，但是這種灌輸式、填鴨式的教學方式沒有關注學員的學習狀態，不能激發學員學習的熱情，也抹殺了學員的學習積極性與主動性，非常不利于創新思維和創新能力的培養。此外，學員課程成績主要是依據課程結束后的筆試成績來進行評估，而且試題中大多為記憶類的知識點，因此與其說是測驗學員的學習情況，不如說是測驗學員們對“背多分”突擊復習策略的掌握情況，這樣的成績評估方式，不僅不能測驗學員們真實的學習水平，而且容易讓學員們養成平時松懈，考前突擊的不良學習習慣。同時所學理論知識與實際實踐不能有效結合起來，也容易讓學員們產生學習無用的消極意識，非常不利于學員們實踐能力、創新能力的培養和提高。

（三）創新教學實踐平臺落后

豐富先進的教學實踐平臺是學員創新能力培養與提高的硬性保障。但前期機械電子工程專業實驗室建設存在較大的不足，很多課程實驗因實驗設備配套數量不足、設備故障失修或設備過于陳舊過時等原因而無法有效組織實施。此外，院校設置了鼓勵學員進行創新實踐的項目基金，但是因為基金申請信息不對稱、學員申請書撰寫不得法、項目實施過程缺乏監督指導等原因，很多有創新想法的學員未能及時成功申請以及落實。在學科競賽方面因缺乏前輩經驗交流、配套師資不足、資源配置不完備等原因，很多創意項目最終呈現的效果與目標效果相去甚遠，打擊了學員參賽的積極性和主動性，同時還未能有效培養和提高學員的創新思維和創新能力。此外，因為學員畢業設計的課題內容與實裝、部隊聯系不夠緊密，導致學員到部隊后無法快速適應任職崗位的具體要求。

（四）教學手段方法落后

創新先進的教學手段方法是學員創新能力培養與提高的軟性保障。傳統教學手段主要是結合書本教材、多媒體課件在傳統教室中進行授課，雖然多媒體課件能在一定程度上彌補書本教材的不生動、不形象的問題，但是很多抽象晦澀難懂的理論知識僅靠傳統的教學手段方法很難達到較好的教學效果，如裝備的液壓系統工作原理、復雜機械系統設計等，而且傳統教室也不便于進行翻轉課堂、小組討論、項目驅動等現代先進的教學方法，極大地限制了學員實踐能力、創新能力的培養與提高。此外，因為軍隊院校本身屬性特殊，學員畢業后直接分配到相應部隊任職，因此對院校教育就提出了教學必須緊貼裝備，緊貼部隊，為備戰打仗打下堅實的理論與實踐基礎的要求，但是目前軍隊院校教育又面臨裝備實踐訓練缺實裝、科目訓練風險大、組訓難度大等難題，采用在傳統教室觀看裝備相關影片或者是到裝備現場簡單觀摩的方式只能讓學員們形成對裝備的簡單認識，并不能知曉裝備的工作原理，特別是對操作規程等知識掌握不到位，不能滿足學員們對裝備學習、操作訓練的客觀需要。

（五）創新能力培養渠道狹窄

豐富寬廣的培養渠道是學員創新能力培養與提高的重要途徑。因軍隊院校的特殊性，學員的培養渠道相對封閉，通常局限在本級院校內由本單位的教員根據院校教學實踐條件建設的實際情況、教育教學大綱來組織教學與實驗實踐的相關教學活動，但是受多方面原因的限制，院校教學條件的建設不可能面面俱到，特別是在部隊管理、崗位認知、戰爭模擬等方面與實際情況相去甚遠，導致畢業學員到達任職崗位后不能快速適應崗位要求，存在大量對部隊管理制度不適應、對裝備使用操作規程不熟悉、對實際戰場環境難把控等現象。此外，教員個人的知識是有限的，而科學技術發展是快速的、廣泛的，如果單純依靠教員的知識傳授，這就可能導致培養的學員具有“只見樹木、不見森林”的視野狹隘、知識片面、創新不足、思維固化等特征，難以培養出符合新時代軍事教育方針所要求的高素質、創新型軍事科技人才。

二、我校機械電子工程專業創新能力培養的改進措施

因作戰部隊對創新軍事人才的迫切需求，對我校機械電子工程專業學員創新能力培養提出了明確要求，新工科建設為學員創新能力培養指引了方向，在對比分析我校該專業創新能力培養方面的不足后，學科組積極研究國內外先進教育教學理念、創新人才培養模式等，提出與實踐了重構知識體系、革新教學模式、搭建實踐平臺、創新教學手段、拓寬培養渠道等方法措施，其具體內容如下所述。

（一）科學重構創新能力培養知識體系

針對該專業知識結構體系陳舊的問題，學科組主動作為，積極籌劃，深刻理解機械電子工程專業類教學質量國家標準，深入剖析教育部關于創新人才培養相關報告及指南等文件，認真對比分析國內外、軍內外機械電子工程專業人才培養方案，主動深入基層調研走訪了解部隊對該專業人才能力素質的需求，聯合部隊用人單位共同研討制定適合該專業崗位需求的知識結構體系，最終形成由“突出基礎理論、培養軍事素養、點亮創新思維”的基礎課，“突出專業技術、提升工程素養、強化創新思維”的專業基礎課以及“突出專業技能、強調裝備技術、提高創新與實踐能力”的專業課組成的層層遞進、環環相扣的創新能力培養知識體系。此外，在知識體系中加入適量恰當的思政元素，激發學員對科學技術的熱愛，形成創新思維、創新能力培養與提高的強大內驅力。實踐表明，這種知識體系下培養的學員具有扎實的理論基礎，善于分析解決實際問題，同時還具有較強的工程實踐能力與創新解決問題的能力。

（二）探索實踐創新能力培養先進教學模式

針對教育教學模式不夠先進的問題，學科組認真研究分析在學員創新能力培養方面成績突出的國內外、軍內外院校采用的教育教學理念，探索實踐了由“專職教師課堂教學、部隊主官專題座談、名師大家大講堂、科研學術研討會”組成的多環節理論教學模式，讓學員們學習基礎理論知識，知曉任職崗位能力需求，了解國內外、軍內外前沿科學技術，開拓學員知識邊界，點燃學員學習興趣，激發學員學習主動性，孕育學員創新思維。此外，還探索實踐了由“基礎操作實驗、綜合探究實驗、自主設計實驗”組成的多層次實驗實踐教學模式，在基礎操作實驗中，學員觀察實驗現象，學習實驗原理，掌握實驗方法步驟；在綜合探究實驗中，學員分析探究現象背后的理論本質，啟發和鍛煉學員應用所學知識分析解決問題的能力，催生學員創新激情；在自助設計實驗中，學員自主設計與執行實驗，解釋實驗目的與實驗原理，培養與鍛煉學員創新設計與實踐能力。這種以學員為主體的教學模式能夠有效地激發學員學習積極性與主觀能動性，提升學員工程實踐能力，強化學員創新能力培養。

（三）組織搭建創新教學實踐平臺

針對創新教學實踐平臺落后的問題，本學科組搭建了以院校長基金、金工實習、畢業設計、學員競賽為支撐的創新教學實踐平臺。積極申請學校、學院關于支持實驗條件建設的基金項目，開設了多個專業教室，購置了大量先進的實驗裝備（如3D 打印機、工業機器人）與訓練軟件（數控機床虛擬仿真加工軟件）等，為保障學員理論聯系實際提供了良好的物資條件，同時讓學員們切身感受所學知識與前沿科學技術之間的聯系，點燃學員創新思維的小火苗；另外，本學科組多次在教學聯系會上向學員講解學員科技創新基金等項目內涵與申請流程等信息，該專業學員在2019、2020 年申報學員創新基金共計5 項；此外，在課上向學員們展示前輩們設計制作的作品，課間與學員積極交流參賽相關信息，激發學員對創新設計的熱情，鼓勵指導學員積極參加全國大學生機械創新設計大賽、“高教杯”全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創新大賽等大型賽事。自2016 年以來，該專業學員在機械創新大賽中榮獲國家及省部級獎項共計33 項，其中斬獲2020 年國家一等獎2 項，而在成圖大賽中獲國家及省部級獎項共計54 項，其中2020年在3D 打印比賽項目中榮獲了國家一等獎。通過參賽，進一步鍛煉和提高了學員們的工程實踐能力與創新能力。

（四）創新信息化教學手段方法

針對教學手段方法落后的問題，本學科組認真分析國內外、軍內外創新教學手段方法，探索實踐了基于互聯網、智慧教室、虛擬仿真平臺的信息化教學手段。借助互聯網技術實現了“兩線三課”（線上線下與課前課中課后）的創新教學模式，在課前將相關教學資源、調查問卷、預習作業等通過互聯網推送給學員，激發學員學習興趣，結合前沿科學技術拓寬學員知識眼界，催生創新思維；在課堂中借助智慧教室、智能移動終端、活動桌椅進行翻轉課堂、項目驅動型教學，充分體現以學員為主體的教學理念，鍛煉學員發現、分析、解決問題的能力，提高學員的工程實踐能力與創新能力，通過搶答、積分、拉票、小組競賽等方式調動學員的學習熱情，發揮學員學習主動性和積極性；課后布置開放性、實踐性、創新性的作業，讓學員們進一步鞏固與應用課堂知識，提高創新設計與解決問題的能力，此外，結合互聯網教學全流程的相關數據有利于形成性考核評價的實施，也有利于端正學員學習態度，樹立正確的價值觀。針對裝備教學缺實裝、科目訓練風險大、組訓難度大、理論講解抽象難理解等難題，本學科組積極借鑒國內外、軍內外相關技術研究與應用，建設了“模擬駕駛、底盤發動機拆裝、裝備縮比模型”的硬件訓練資源，開發了由“虛實結合、角色扮演、安全組訓、科學考評”的3R（VR/MR/AR）裝備維修訓練系統以及液壓仿真系統，讓學員們能夠走近裝備、觀察裝備、感受裝備并且在安全的環境下重復進行技能訓練，有利于鍛煉和提高學員的工程技術能力，通過虛實結合、角色扮演這種沉浸式教學方法讓學員感受裝備魅力、科技魅力以及協同操作的魅力，激發學員科學探索、創新創造的積極性。

（五）拓寬了創新能力培養渠道

針對學員創新能力培養渠道狹窄的問題，在國家軍民融合發展戰略的大背景下，本學科組積極與校內外、軍內外院校、實踐基地、作戰部隊聯系，開拓了軍內外院校、實踐基地、作戰部隊的“四方聯手”多維度創新能力培養渠道，共同為創新型軍事科技人才的培養制定方法與策略，充分利用與共享校內外教學資源，通過校外院校參觀見習，校外導師課題指導，實驗裝備共享等方式，開拓學員的眼界與思維，突破軍事院校教育的封閉性、滯后性，借助實踐基地完備的實踐操作條件組織金工實習、課程設計，充分鍛煉學員的工程實踐能力。此外，探索實踐了以“部隊實習鍛煉、綜合演習演練、實彈打靶活動以及緊密聯系裝備的畢業設計”的多環節任職能力培養模式。安排學員到作戰部隊實習鍛煉，參與實彈打靶活動，充分利用部隊實戰化的特點，讓學員深入體驗部隊生活，熟悉戰場環境，認識現代武器裝備，了解所學知識在裝備中的實際應用，激發學員知識學習熱情的同時樹立學員創新能力重要性的正確認識；邀請部隊主官到校駐訓，協助組織綜合演練，通過模擬實際戰場環境，讓學員感受戰時的緊張環境，體驗多人協同作戰氛圍，鍛造學員崗位適應能力。

三、結束語

軍校學員是現代國防的后備力量，其工程能力與創新能力水平對國防建設、制勝未來戰場具有重要影響。本文深入剖析我校機械電子工程專業創新人才培養方面存在的問題，針對這些問題探索與實踐了多維度的學員創新能力培養新模式，包括科學重構課程知識體系、探索實踐先進教學模式、組織搭建創新教學實踐平臺、創新信息化教學手段方法、拓寬創新能力培養渠道五個維度。實踐表明，學員的創新能力在新的培養模式下得到了較大的提升，課堂上下能夠創新性地分析和解決實際問題；在學科競賽中，能夠提出創新的設計方案，得到評審專家們的高度認可；在任職崗位中，部隊主官反饋學員適應崗位的能力較之前的學員有了較大提升，勝任崗位職責的周期逐漸縮短。

創新能力是社會發展、國防建設強有力的助推劑，雖然我國綜合創新能力較國外發達國家還存在一定的差距，但是創新能力是一項可以通過一定方式培養和提高的能力，而青少年時期又具有思維活躍、好奇心強、接受知識能力強的優點，因此我們應該堅持長期探索與深入研究，牢牢把握學員創新能力培養和提高的黃金時期，不斷優化創新能力培養方案、探索實踐切實可行的有效措施，加強推廣高效創新人才培養模式，共享研究與實踐相關成果，相信在不久的未來，我國的綜合創新能力將能躍上新的臺階。