基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐 能力培養

肖耘亞，神翠楠，唐 偉，李小平，毛 星

（韶關學院 智能工程學院，廣東 韶關 512005）

當前國家面臨迫切的產業轉型升級任務，需大力提高自主創新能力.企業是技術創新的主體.企業技術創新的主力軍是高素質應用技術型人才.因此，創新實踐能力是高素質應用技術型人才培養的重要方面.國內諸多學者在大學生創新實踐能力培養方面做了深入研究，主要涉及本科生創新能力培養體系建設的模式及措施［1-3］、科研創新能力培養路徑優化［4］、提高創新能力的策略［5］、創造性思維訓練和創新方法運用［6］、機械創新設計大賽在大學生創新能力培養中的意義［7-8］、以機械創新大賽為導向的教學體系［8-9］、以競賽為激勵機制的課外培養體系［10］、大學生創新能力培養的價值鏈結構［11］、創新培養中教學管理和考核評價新模式［12］等方面，但少有系統闡述應用技術型人才的創新實踐能力培養.以應用型人才培養為目標的地方院校，由于生源素質受限，教學資源相對短缺，在大學生創新實踐能力的培養上有其特殊性，需要克服各方面的困難，結合自身的實際情況，著力打造有特色的培養模式.本文從過程體驗的角度對應用型大學生創新實踐能力培養進行構建和分析.

1 應用型大學生機械創新實踐能力培養存在的問題

1.1 教學資源相對短缺，課程內容增加與課時壓縮互相矛盾

機械是一門工程科學，機械工程師的成長要經過理論學習、實驗實訓、實習見習、課程設計和畢業設計等多個階段，對教學資源的占用偏高.近年來隨著地方院校招生規模擴大和相對滯后的教學設施投資，使得機械類專業的教學資源變得相對短缺，極大地制約了學生創新實踐能力的培養.隨著技術進步和時代變遷，各門學科的知識在不斷增加.機械專業增加了計算機繪圖、計算機輔助設計與制造、先進制造技術等多門課程，壓縮了傳統課程的學時，與此同時傳統課程本身的內容也在增加.在新形勢下，各高校普遍提倡自學，為留出自學時間，周學時已降低到24學時、總學時由3 600降到2 500左右，教師普遍感受到學時不足的壓力，盡管多媒體技術在教學中的應用增加了每學時的信息容量，從一定程度上緩解了這種壓力，但課程內容增加與教學課時壓縮的矛盾仍普遍存在，教學中常有講不深、講不透的無奈，更顧不上加強對學生的創新實踐能力培養.

1.2 理論教學與工程應用脫節

近年來，我國制造業迅速發展，制造技術突飛猛進，逐步跟上了先進工業國家的步伐.而作為教學基本依據的教材，出于嚴謹和成熟的需要，教材內容相對落后于生產實用技術，再加上先進技術在市場競爭環境中所形成的保密性等原因，使得理論教學逐漸與工程應用脫節.機械學科是實踐性、應用性和操作性都很強的一門學科，需要學生具備熟練的實踐動手能力和良好的勞動意識，但當前的教學方法和教學手段均偏重于理論教學，實踐環節（包括課程設計）也多以驗證性為主，學生難以了解工作崗位的真實需求，往往要在生產實習之后才初步建立起機械制造和工程實際的感性認識，但這時留給學生自我修正和補充的時間已很短，導致學生畢業后尚需較長時間的適應過渡期和再學習，才能完全勝任工作崗位.

1.3 傳統的課堂教學形態與信息時代不相協調

傳統的課堂教學多為講座式，于學生而言是“要我學”，與“以人為本”和“以學生為中心”的教育理念不符.以試卷為載體的課程考試也難以考核諸如工程實踐能力、創新能力、團隊精神等綜合素質.信息時代背景下的學生，知識獲取的渠道極寬，基于網絡的教育資源非常豐富，各種教學視頻、教程和幾乎隨時可以知道“答案”的“度娘”，大大拓寬了學生視野，尤其是移動網絡和智能手機的普及以及最近興起的MOOC，使得學生不缺信息來源而愈發不重視課堂，“手機黨”“低頭族”在課堂上隨處可見.在當前國內高等教育形勢下，地方院校招生生源質量不斷下滑，獨生子女現象也在教學中呈現出獨立性差、學習自主性欠缺等弊端，社會用人單位對畢業生獨立工作能力的要求越來越高，學習無用論重新冒頭，厭學、迷惘困擾著不少學生，導致教與學的鴻溝不斷擴大.

2 基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養思路

應用型人才培養是以能力為中心，以適應社會需求為目標，以培養技術或實踐應用能力為主線的人才培養模式.相對于理論型人才，在知識方面更強調應用，在能力方面更強調實踐.在新的科技和人才市場環境下，特別是產業轉型升級背景下，對應用技術型人才在創新實踐能力方面的要求越來越突出.具體到機械類大學生，關鍵在于涉及機械產品——尤其是制造裝備的設計、開發及制造方案實施過程中的創造力.特別是產業轉型升級所需的新產品開發所應具備的創新意識、創新技能以及擬訂制造工藝過程中的創造性思維能力.為使應用型大學生機械創新實踐能力培養有計劃、持續地、步步深入地開展與提升，從思路與做法上，既要使應用型人才培養與學科建設相互帶動、互相推動，又要保證學生創新實踐的持續性與開放性.因此，筆者提出了以項目為載體的基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養模式（如圖1所示）.在以項目為載體的創新實踐中，學生是建構者，是合作探究者，是學習的主人.學生在“興趣驅動，自主實踐、重在過程”的項目實踐中受到全方位的鍛煉.

圖1 基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養模式

以項目為載體的基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養模式是“基礎——實踐——素質”融合發展的培養模式，由2個課堂（理論教學的第1課堂和課外科技活動的第2課堂）、3類實踐（技能實訓、創新競賽、大創項目）以及3層體驗（協會交流、項目教學、競賽實戰）構成，2個課堂中的課內教學涉及機構學、設計學和工藝學等的思想、方法等基礎理論知識，同時輔以課外科技活動來促進學生自主建構和完善個性化的知識體系，為機械創新實踐打下堅實的基礎的同時，兩者結合拓展了教學時間與空間，有效緩解課時壓縮帶來的壓力，既能增強課程教學與工程應用的結合，又能在課外科技活動中結合具體研究項目把課內來不及講深講透的內容講到透徹明白. 3類實踐中的技能實訓培養工程實踐動手能力，創新競賽推進理論與實踐的結合強化創新設計能力，大創項目進一步深化科學研究和產品設計開發能力，以與工程應用緊密結合的豐富的實踐項目為學生提升創新實踐能力和綜合素質創造條件，同時又利用了學生的課余時間，通過3類實踐有效提高各類教學資源的利用率，突破資源短缺的瓶頸. 3層體驗中的協會交流促進以興趣為導向的自主學習，激發學生參與創新實踐的積極性；項目教學承載新型師生關系的構建、教與學的目標協調，實現學生主體地位的轉移；競賽實戰發揮切實的激勵作用，完成對創新成果的檢驗與交流，以層層推進的學生個體的親身體驗承載的教學過程提升學生的機械創新綜合素質.培養過程體現出將課內所學用在課外實踐，兩者緊密結合，實現了理論知識在實踐中進行驗證的體驗；扎實的機械基礎知識構成學生創新實踐的理論支撐，創新實踐反過來又加深學生對理論知識的理解；3層體驗又循序漸進，開放融合，最終提升學生的創新綜合素質；3者融為一體，在應用型人才創新實踐能力培養上具有科學性和系統性，可為學生走上工作崗位后的持續發展奠定良好基礎.

3 教學改革的主要內容和具體做法

3.1 將機械創新和工程實踐思想融入2個課堂教學全過程

基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養，是一種以項目為載體，將機械創新和工程實踐思想融入2個課堂教學全過程的教學模式.

在課內理論教學中，根據不同課程的教學要求，注重融入機械創新工程案例，將獲獎的機械創新競賽優秀成果和授課內容相結合，以提高學生機械創新能力和工程應用能力.如《機械原理》中的機構設計與應用、《機械設計》中的有限結構尺寸的承載能力分析與計算、《機械創新設計》的創新案例、《機械制造技術基礎》中的產品質量分析與控制以及典型加工方法與工藝創新等，結合工程案例，有效實行創造性教育，讓學生認識到從設計到方案實施都是一種創造性的活動過程，不僅可以增強學生的創新意識和創造欲望，拓寬設計思路，培養學生獨立解決實際問題的能力，同時可以幫助學生樹立正確的設計思想和觀念.各門課程的教學在融入創新競賽成果的項目案例后，極大地增強了學生對所學內容應用價值的直觀理解和學習積極性與主動性，有效地提高了教學質量.此外，還進一步將創新競賽的獲獎項目引入到課程設計和畢業設計中，在豐富教學內容的同時，拓寬了教學內涵，進一步促進了應用型人才的培養.

在課外科技活動中主要實施項目研究，以項目研究的方式實現創新教育.立足于機械創新競賽和大創項目，在項目研究過程中實施一對一指導、集中培訓、團隊討論等多種教學形式，以項目為載體，實現集教學、訓練和創新為一體的教學模式創新.項目研究強調的是以學生為主體，教師作為學習的組織者、指導者、幫助者和促進者，整個過程都是圍繞著“學生”甚至是“個體”進行的，學生對知識的記憶已不是最重要的，而創造性思維和創造能力卻得以充分發揮，由項目自然構成的團隊又促使學生在研究過程中相互協作，充分發揮團隊合作精神.項目研究對學生而言是個性化的過程體驗，以解決實際問題為根本目標，在有效激發學習熱情、鍛煉創新能力的同時，又充分融入了工程實踐思想.項目研究的選題是由學生自主選擇的，項目研究內容自然與學生個體興趣以及特長等素質特點結合緊密，項目研究的時間和空間也是由學生自主掌握，易于達到與學生智力和心理周期的同步，項目團隊的構成是結合學生個人能力和興趣的自由組合，團隊成員之間往往交往密切，有利于創新過程中的交流協調并相互啟發和激勵.創新項目的獨特性和新穎性，與具體的創新團隊結合，產生了特定的知識和能力需求，教師對項目創新的指導，落實到具體的學生個體上，有利于實現以特定學生為對象的教學，真正體現了“學生圍著項目轉，教師圍著學生轉”的學生在教學中的中心地位.

3.2 通過3類實踐強化學生機械創新實踐能力

培養應用型大學生的機械創新實踐能力，需要著重培養學生的CAD建模能力、各類設備的動手操作能力以及創新設計等專業綜合能力.為此建立了包含技能實訓、創新競賽、大創項目3類實踐體系.

技能實訓是基礎實踐能力培養，包含CAD建模能力和機床操作能力培養. CAD建模能力培養主要通過計算機繪圖、三維實體造型設計、CAM軟件應用基礎等課程教學，并結合學術性學生社團——CAD協會的實踐活動來加強，讓學生重點掌握AutoCAD、UG、MasterCAM、Solidwork等多種設計軟件的操作.在CAD協會每周三下午的學術活動中練習各種實物建模，逐步鍛煉機械產品設計的信息加工能力和建模軟件的實操能力，掌握將頭腦中虛構的機械產品轉化為三維模型的物化能力.動手操作能力培養主要包括金工實習、專業核心技能實訓、數控實訓、CAM實訓等實踐課程，培養學生車、銑、刨、磨、鉗、焊等各工種的動手能力以及數控機床、三坐標測量儀等先進設備的實操能力.通過技能實訓，為學生參與各類創新項目和課題奠定基礎.

創新競賽是學生機械創新實踐能力培養的重要推手，包括全國大學生機械創新設計大賽、工程訓練綜合實踐能力競賽、廣東省工科大學生實驗綜合技能大賽、韶關學院創新設計大賽等.借助當前風起云涌的各類機械創新競賽活動，以CAD協會為依托，有計劃、有步驟地以競賽的形式來推動創新實踐活動，定期舉辦全校性的創新設計大賽，并選拔優秀作品參加省級乃至全國的創新競賽，通過競賽對獲獎的優秀作品進行表彰，為學生樹立榜樣，并給創新實踐活動提供競技舞臺，吸引學生積極參與創新活動，再為有價值的作品申報專利，以鞏固創新實踐活動成果.從2002年至今，已成功舉辦了20屆校內創新設計競賽，并于2010年又進一步推出了創新技能競賽，精心打造了2大競技舞臺.通過組織競賽，在校園里掀起了學生學習先進CAD軟件和競相參與創新實踐活動的熱潮，鞭策和激勵學生積極投身創新實踐和課外科技活動.

大創項目是學校資助的大學生創新創業實踐項目，包含創業實踐、創業訓練和創新訓練3種類別.大創項目是需學生團隊申報的競爭性項目，由于機械類學生在各類創新競賽中結出了豐碩成果，我們會因勢利導，將創新競賽成果深化為創業類別，促使學生將競賽時的實驗品向工業產品轉化，進一步提升學生的科學研究和產品開發能力，因而在項目競爭中具有優勢.此外，依托CAD協會打造的良好創新氛圍，個別有創意但不符合當年競賽主題的創新作品，也會因扎實的前期工作而使其在創新項目競爭中具備優勢.近年來，韶關學院智能工程學院成功獲得了包括國家級創業實踐、創業訓練和創新訓練3項、省級12項、校級30多項，構成了機械創新實踐的第3大類別，有效拓展了實踐平臺.

3.3 結合3層體驗提升學生機械創新綜合素質

為加強學生個體的過程體驗，構建了協會交流、項目教學和競賽實戰3層體驗模式，讓學生在自主選擇和親身參與中鍛煉和提升自身的機械創新綜合素質.

協會交流包含協會內部的學術交流以及由協會組織的跨校交流.韶關學院的CAD協會創辦于2002年，經多年來的精心培育，已成長為學校最具影響力的學術性學生社團，為創新實踐活動奠定了厚實的群眾基礎，并形成了以學生為中心、以興趣為導向的充滿活力的學習環境和樂觀、積極、具有良性競爭性的學習氛圍，打造了一個高效并極富吸引力的課外教學平臺，創造了一種極為有利的創新性學習條件.協會內部的學術交流是固定在每周三下午，在CAD協會中以高年級學生傳授CAD建模技巧、創新感受與競賽經驗的方式，帶動協會會員自主思考，培養創新意識和創新精神；跨校交流則是由CAD協會聯合廣東松山職業技術學院、韶關市技師學院、廣東省南方技師學院等院校的學生社團，每年進行一次交流，展示當年的創新成果，交流創新心得和社團組織經驗.

項目教學是項目研究中的教學形式，其實施過程是由學生在項目研究過程中綜合運用所學知識，獨立構思方案，在產品設計過程中貫徹創新原則.指導教師則是結合具體的創新對象，對項目團隊進行一對一的創造性實踐指導，共同解決項目中關鍵的創新難題.這種以項目為載體的教學方式，融合了獨立探究、團隊學習、技術討論、協作交流等多種形式，集教學、訓練和創新為一體，增強學生個體學習和創新體驗.在項目教學中，尊重學生主體選擇，鼓勵個性發展，讓學生結合自主選擇的創新項目，將知識領域、探究方式、重點研究和能力培養結合起來，在教學方法上實現從教師課堂講座式的知識傳授向學生自主學習式的探討研究轉變，在教學空間上從單一的教室向無拘束的課堂內外融合一體轉變，在教學實踐上從單純的講授和實驗向研討、探究和競賽等綜合實踐活動轉變，讓學生在項目研發過程中體驗知識的自主建構與運用，學會自主思考和自主學習，進一步促進知行合一.項目教學實現了課內與課外相結合、理論與實踐相結合、教學與科研相結合，大大加強了學生創新能力、工程實踐能力和團隊協作精神的培養，縮短了用人單位需求與高校現有人才能力之間的差距，具有鮮明的時代性和創新性.

競賽實戰是創新實踐活動的催化劑.高素質應用技術型人才培養的對象是學生，是個性豐富的個體.由于地方院校學生綜合素質和創新教育條件的制約，促進學生創新實踐能力培養的目標之一就是要努力營造一種富有激情的創新實踐環境來激發學生個體的創新意識、創新精神，而競賽實戰恰恰能發揮這種作用.在競賽實戰中讓學生自主提交研究開發的創新作品并進行演講和展示，點燃創新激情并享受創新成就.通過競賽實戰展現團隊創新成果，形成對參與者在個體價值展現方面的情感推動，獲取卓越的成就感，又通過競賽時天然的競爭造成的勝負欲，促進團隊內部的團結合作和積極向上，形成外部的推動力，其實踐過程極大地促進了學生運用機械專業理論知識并綜合各門學科知識解決明確而具體的實際問題的能力，提升了機械創新綜合素質.

3層體驗結合起來，形成從自主開放引導、基礎綜合訓練、項目專題研究、競賽自主展示的循序漸進的創新實踐體驗模式，讓學生以做促學、以學帶研、以研融創，構建開放、富有個性的機械創新實踐體驗方式，使之貫通課堂內外，充分體現自主開放和積極創新，最終讓學生在過程體驗中實現創新性學習以全面提升個人的機械創新綜合素質，并達成個性化培養的目的.

4 取得的成效

基于過程體驗的應用型大學生機械創新實踐能力培養的實施，有效解決了地方性院校教學資源短缺、學時壓縮引起的講不深講不透等問題，豐富了課堂教學中的工程案例，踐行了以學生為中心的教學理念，并促成了機制專業良好的創新氛圍，機械類大學生的課外科技活動日趨活躍，參與機械創新競賽活動的熱情高漲，人數不斷增多，主動學習的積極性得到明顯提高.近年來獲得省部級以上機械類創新競賽獎59項，其中國家級獎6項；申報并獲授權的專利10多項.與此同時，在學科建設方面獲得國家級特色專業1個、中央財政支持的創新實踐基地1個、省級特色專業1個、工程訓練示范中心1個、高校工程技術研發中心1個，校級優秀教學團隊1個，校級科研創新服務團隊3個.

通過以項目為載體的基于過程體驗的機械創新實踐能力培養，機制專業人才培養質量明顯提高，學生的就業渠道明顯拓寬，創業能力顯著增強.機制專業就業率在全校名列前茅，有科技創新經歷的學生成為企業招聘首選的對象，且具備強勁的發展后勁，如2015屆的葉同學在第六屆大學生機械創新設計大賽獲省級一等獎，因專業技能和綜合素質過硬，在一家私企很快成長為該企業的總工程師，并于2016年底成功自主創業；2016屆的鄭同學，在第四屆大學生工程訓練能力競賽中獲國家級三等獎，其于2016年畢業后很快自主創業；2017屆的李同學，在首屆廣東省工科大學生實驗綜合技能競賽中獲一等獎，畢業后在一家智能設備有限公司成長為裝備總設計師；2018屆的譚同學，首屆2017年廣東省工科大學生實驗綜合技能競賽中獲全省第一名，畢業后快速成長為某智能設備有限公司的系統軟件總設計師.

基于過程體驗的機械創新實踐活動不僅在機電系持續發展，其影響也延伸到了校內其它專業，汽車、自動化等專業紛紛效仿，積極開展與其專業相關的創新實踐活動，推動了學校課外科技創新實踐活動的蓬勃發展.近年來韶關學院機械創新競賽成績在省內高校中名列前茅，并承辦了省級大學生機械創新設計大賽，在廣東省內產生較大影響，提高了學校知名度.