新工科背景下大學生創新能力現狀與培養路徑研究

袁昌

［摘 要］大學生創新能力培養是高校新工科建設的一項緊迫任務。文章基于東華理工大學土木與建筑工程學院土木類專業本科生的調研結果，分析了工科大學生創新能力培養的主控因素，闡明了大學生創新能力形成機理，提出了本科生雙師型雙導師制、“校內校外·線上線下·虛擬仿真”創新性教學實踐平臺、學科競賽、“政產學研用”五位一體、“科研—教學”互促式等創新能力培養模型，可為工科院校大學生創新能力培養提供模式參考。

［關鍵詞］創新能力；培養路徑；本科生；新工科

［中圖分類號］ G64 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）12-0036-06

2017年以來，教育部積極推進新工科建設，形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布了《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》《教育部辦公廳關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》等文件，探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，推進高等教育強國建設。創新是一個民族的靈魂，李克強在 2014年9月召開的夏季達沃斯論壇開幕式上首次提出“大眾創業”“萬眾創新”，并通過簡政放權、減免稅費、建立創投引導基金等政策引導，積極調動廣大人民群眾的創新創業熱情[1]。高校是創新創業教育的前沿陣地，大學生的創新能力培養已經成為高等工程教育的一項緊迫任務。

創新能力對大學生來說至關重要，但是在招生過程中，部分高校缺乏對學生創新能力的評估和考查；部分高校教師受職稱評定、科研壓力的影響，對大學生創新能力培養投入較少，導致學生的創新能力參差不齊；部分大學生自我創新意識薄弱，主動性不強，不善于把握和創造條件，缺乏耐心、急于求成，遇到失敗不能長期堅持創新；部分高校在生源擴招的背景下無法為學生提供良好的創新環境……這些都導致了部分大學生創新能力缺乏的現狀[2-4]。

我國部分高校工科大學生的創新能力培養存在教學課程體系陳舊，學生思維單一、創新精神不足，教師隊伍創新能力不足、實踐創新重視程度不足，缺乏長效的科技創新體系，未建立系統性的創新人才培養體制等問題[5-7]。對此，應針對新工科專業教育特點，以學生創新能力培養為切入點[8]，從管理體系創新、一流專業建設提升創新能力、健全產學研協同育人創新機制等角度，提出提升大學生創新能力的改革措施。大學生創新能力的培養，首先，應強化大學生創新意識，激發大學生的好奇心和求知欲，注重培養學生的問題意識，重視發展學生個性[9-10]。其次，應加大教育教學改革力度，從教育教學理念出發，把科學研究融入大學生培養過程，將知識傳授與科學探索結合在一起，形成新的培養體系，通過知識傳授與探索、教學與科學研究、教師與學生、課堂內外等有機融合，提高大學生的綜合素質和創新能力[11-13]。最后，應提升學生的社會實踐能力，加強校內、校外實踐教學基地建設，為學生制定完善的社會實踐方案。在實踐教育中，要制定相應的教學改革目標和具體改革措施，如從實際出發確定題目，讓學生獨立完成設計方案，或將學生分組進行集中討論，各組之間相互學習、取長補短；讓學生參加創新競賽、開闊學生視野，使學生消除畏難情緒，激發學習熱情，增強創新能力，提高實踐能力[14-15]。

近年來，我國高等教育發展取得了巨大進步，但是部分大學生創新意識薄弱、創新能力不強，部分高校在大學生創新能力培養方面也缺乏成熟的理論支撐，沒有形成良好的培養機制，對當代大學生創新能力的培養還處于探索階段。本文以東華理工大學土木類專業為例，通過問卷調查分析工科高校大學生創新能力現狀，揭示大學生創新能力的形成機理和主控因素，探討創新能力培養路徑，該研究成果可為工科類高校大學生創新能力的培養提供借鑒。

一、大學生創新能力現狀與形成機理

（一）調研問卷設計與樣本特征

創新能力主要體現在創新技能、創新動機、想象力、創新思維、創新人格等方面。為了掌握大學生創新能力現狀，課題組設計并開展調查問卷。問卷包括人口學基本信息、大學生創新能力自評、大學生創新能力影響因素三個部分，其中，人口學基本信息包括性別、學校、專業、年級、擔任職務、生源地和政治面貌等，創新能力水平和影響因素測試各設置17題。問卷采用5點計分法，1表示很不同意，2表示不同意，3表示一般，4表示同意，5表示很同意。通過“問卷星”在線開展問卷調查，重點以東華理工大學土木與建筑工程學院土木類專業本科生為調研對象，共收回問卷338份，具體如表1、表2所示。

（二）創新能力現狀水平分析

通過調研結果分析，如表3所示，大學生創新能力總體平均值為3.92分，對比創新能力平均分，創新人格顯著高于平均分，創新技能和想象力略高，而創新動機和創新思維顯著低于平均分。可見，工科大學生創新人格比較突出，創新技能和想象力良好，但創新動機不足，創新思維不夠開拓。大學生創新能力存在性別差異，男生創新能力總體略高于女生，其中，男生創新人格低于女生，但是創新技能、創新思維、創新動機、想象力均高于女生。

不同年級大學生創新能力存在一定差異，如表4所示，大一、大二、大四總體比較接近，但均高于大三學生。在各指標方面，大四學生創新人格最低，大三、大四學生的創新技能低于大一、大二學生，大四學生的創新思維顯著高于其他年級學生，大一、大二、大四學生的創新動機、想象力比較接近，大三學生各指標等均小于其他年級學生。產生該現象的原因在于，很多學生到大三階段會表現出明顯的倦怠感，心態上會出現明顯轉折，不如大一、大二階段表現積極，而到大四階段，在畢業、就業、考研等壓力下，心態和思想上又會發生新的積極轉變。

不同生源地和政治面貌的學生創新能力總體上比較接近，如表5、表6所示，生源地、政治面貌因素對學生創新能力沒有顯著影響。

（三）創新能力培養主控因素分析

為探討大學生創新能力培養的影響因素，對指導老師（F1）、學校活動環境（F2）、活動負責人（F3）、活動政策（F4）、參與活動頻率（F5）等5個維度數據進行分析。根據KMO檢驗和Bartlett球形檢驗結果，KMO指數為0.956（＞0.9），Bartlett球形統計量為9958.378（df=136，P=0.000），如表7所示，表示該數據非常適合做因子分析。通過對樣本數據總方差解釋，如表8所示，基于特征值大于1，提取2個因子后，2個因子共同解釋問卷題項中方差的83.482%，結合樣本特征值碎石圖，如圖1所示，第1個因子的特征值很高，對解釋調查問卷中題項的貢獻最大，說明學校培養環境對學生創新能力的影響最顯著；第2個以后的因子特征值均較小，對解釋調查問卷中題項的貢獻很小，可以忽略，因此，提取前2個因子比較合適。

創新能力培養影響因子荷載矩陣如表9所示，其中，“指導老師”“學校活動環境”“活動負責人”“學校活動政策”位于第一個因子上有較高的荷載，可解釋為學校環境；“參與活動頻率”位于第二個因子上有較高的荷載，可解釋為個人積極性。從表9中各因素荷載量值可以發現，指導老師和個人積極性對大學生創新能力培養影響最為突出。計算大學生創新能力培養影響因素各成分得分系數如表10，則因子1、因子2的得分表達式可寫為：

二、創新能力形成機理與培養路徑

（一）大學生創新能力形成機理

學生創新能力水平與學校培養環境、學生積極性密切相關，可通過優化學校培養環境、激發大學生參與活動的積極性等方法，提高大學生創新能力的培養效果。

一是學校要全面加強培養環境建設：（1）提升教師指導水平，改善教學方法。提升教師自身的學術水平，加強與學生的互動、交流，培養學生的獨立思考能力、批判質疑精神。（2）優化學校活動環境，營造積極向上的活動氛圍。積極組織校內社團活動，改善活動設備，加強與外單位的聯系，安排工程實踐活動，營造良好的科研活動氛圍。（3）提升活動負責人的素養，增強社團成員的融入感。對各成員一視同仁，主動關心和支持成員。（4）加強學校政策支持，激勵學生爭優評先。學校可設立比賽專項基金、活動獎勵基金，鼓勵學生參加活動，加大對表現突出的學生的獎勵。

二是學生個人要提高參與活動的積極性，積極參加各類學科競賽、學術交流和課題研究項目，踴躍參與交流討論，激發創新能力。

（二）實行本科生雙師型雙導師制

一是實行本科生導師制，即為大學生匹配安排指導老師，指導老師要對學生因材施教，發掘學生特長，進行個性化培養。以東華理工大學土木與建筑工程學院為例，學院的專任教師約為70人，每年新錄取本科生約240人，單屆師生比約為1∶3.4，具備實行本科生導師制的師資基礎。

二是實行教授年級導師制，即由教學、科研經驗豐富的教授擔任年級導師，整體把握學生特色培養方向，協助年輕教師進行指導，彌補年輕教師指導經驗和社會經驗等的不足。

（三）建設“校內校外·線上線下·虛擬仿真”創新性教學實踐平臺

在校內建設實踐教學中心，在校外建設產學研基地。校內實踐教學中心主要包括基礎實驗平臺、創新試驗平臺和仿真建造實訓室，如圖2所示。校外與企業共建產學研基地，由企業委派技術人員對學生進行實習指導、專題技術講座，提升學生的職業能力、創造性思維及動手能力。

線上建設虛擬仿真實踐中心，構建虛擬仿真實驗教學模塊。以東華理工大學為例，學校開設了核地學、巖土工程、結構工程、橋梁與隧道工程、土木工程信息化等虛擬仿真實驗教學模塊。融合先進的在線試驗技術，整合區域資源，建設土木工程混合試驗技術虛擬仿真實驗教學系統。基于未來智能建造功能需求，建立多專業集成化智能建筑系統虛擬仿真實驗教學體系，其不僅需要建筑、結構和設備各工種之間緊密配合，還需要室內外環境方面的協調，如圖3所示。

（四）建立學科競賽創新能力培養模式

充分利用土木類專業學科競賽，例如結構設計大賽、城市地下空間工程模型大賽、結構信息模型大賽等，建立學科競賽創新能力培養模式，提升大學生創新能力，如圖4所示。

以結構設計競賽為例，學生需綜合運用結構力學、建筑材料等專業課知識開展模型的設計和制作。在模型設計與制作過程中，學生的創新思維和動手能力得到了鍛煉。學生在模型設計過程中須反復計算、重復加載及不斷改進，這使學生既提高了綜合利用所學專業知識的能力，又提高了發現和解決問題的能力。此外，完成一個好的結構模型作品，需要團隊協作，這又鍛煉了學生的溝通能力、合作意識及創新能力。

（五）“政產學研用”五位一體創新能力培養模式

“政產學研用”五位一體創新能力培養模式是指政府、生產、教學與科研相互合作的培養模式，通過政校企合作平臺，政府、學校、企業實現“優勢互補、資源共享、互惠互利、共同發展，如圖5所示。學生在教師和企業專家的聯合指導下開展真實工程實踐活動，不僅可以學習到先進的生產技術，鍛煉實踐能力，還可以提前感受企業的工作氛圍，學習企業文化，了解企業運行機制，以提升職業修養，提高職業道德，培養管理能力和科研創新能力。

（六）建立“科研—教學”互促式創新能力培養模式

一是要組建團隊開展科研活動。以東華理工大學為例，學校開展了以下研究：（1）巖石力學與巖體工程，主要包括鈾礦開采巖石力學、爆破工程、鈾礦尾礦庫穩定性分析等；（2）地質與巖土工程，主要包括特殊土地質與施工技術、城市地質、災害地質和環境地質等；（3）涉核及結構工程，開展核電站抗震設計、防輻射材料及結構、退役核設施及治理等。

二是將教學與科研相結合，將科研訓練貫穿學生整個大學的學習過程，依托科研項目培養大學生的創新能力。教師帶領學生參與科研項目，探討國際前沿科研成果，鼓勵學生勤思考，發現新問題，提出新想法，培養大學生的自主創新能力。同時，學生提出的新想法也能在一定程度上豐富科研項目成果。“科研—教學”互促式創新能力培養模式如圖6所示。 [科研項目 ][教學實踐 ][創新能力 ][培養][促進][豐富][提升][引導]

圖6 “科研—教學”互促式創新能力培養模式

三、結論

本文以東華理工大學土木與建筑工程學院為例，對工科大學生的創新能力進行了調研，重點分析了大學生創新能力水平現狀和主要影響因素，闡明了大學生創新能力形成機理，并提出了幾種創新能力培養模式。主要結論如下：

一是工科大學生創新能力總體較好，創新人格比較突出，創新技能和想象力良好，但部分學生創新動機不足，創新思維不夠開拓。大學生創新能力在不同性別、年級等情況下表現出一定差異，生源地、政治面貌影響不顯著。男生創新能力總體略高于女生，大三年級學生的創新能力水平總體低于其他年級。

二是創新能力培養主要影響因素為學校培養環境和個人積極性。學校培養環境的影響來源于指導老師、學校活動環境、活動負責人和學校活動政策，其中，指導老師和個人積極性對創新能力影響最為顯著。

三是工科大學生創新能力的培養，可通過提高教師指導水平、優化學校活動環境、提升活動負責人素養、加強學校政策支持等方法優化學校培養環境，激發學生的積極性，提高學生參與活動的頻率，提高學生的創新能力。

四是提出了本科生雙師型雙導師制、建設“校內校外·線上線下·虛擬仿真”的創新性教學實踐平臺、建立學科競賽創新能力培養模式、開拓“政產學研用”五位一體創新能力培養模式、建立“科研—教學”互促式創新能力培養模式等大學生創新能力培養路徑，為工科類院校大學生創新能力的培養提供了參考。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：吳雪強］