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摘要:本文从高等院校对工科大学生实践和创新能力培养的基本模式出发,阐明了构建综合创新训练平台与体系的重要性。结合江苏大学工程训练中心的实际情况,通过综合与创新训练的平台构建、体系构建、质量评价及保障机制构建、指导教师团队建设四个环节,进行创新训练机制与模式的探索与实践,这对于激发学生的创新激情,完善大学生创新训练过程管理体系具有十分重要的现实意义。
关键词:工程实践;综合训练;创新训练;多层次
作者简介:黄舒(1983-),女,江苏东台人,江苏大学工程训练中心,实验师,主要研究方向:激光加工、快速成型及数字化制追等方面的研究;周建忠(1964-),男,江苏无锡人,江苏大学工程训练中心,教授,主要研究方向:先进制造技术及其应用方面的研究。(江苏镇江212013)
基金项目:本文系江苏省2008年“青蓝工程”资助项目、2009年江苏大学国家级实验教学示范中心实践教学研究项目(项目编号:1221230005)的研究成果。
当今社会比以往任何时候都更加重视人才的实践能力和创新能力,大学生实践和创新能力的强弱,在很大程度上决定其就业竞争能力、创业能力和发展能力。因而加强学生创新能力和综合素质的培养已成为深化教育教学改革的切人点,同时也对高等教育的人才培养模式和质量提出了新的要求。目前,国内各高等院校针对工科大学生实践和创新能力的培养,在教学计划上基本做到了从大一到大四的实践环节的连续陸,使学生经历认识训练阶段、基础训练阶段、现代工程训练阶段和综合创新训练阶段。综合与创新训练作为大学生实践活动的最高阶段,有助于激发学生的创新精神和创新思维,然而目前综合与创新训练的平台建设和训练体系尚不完善,所涉及的训练面狭窄,重视程度不够。创新训练过程的管理机制也不健全,这大大影响了大学生创新训练活动的开展。
为此,在江苏大学(以下简称“我校”)大力营造有利于“创造、创新、创业”型人才成长的软硬件环境,培养一批具有“三创”精神和实践能力的拔尖人才背景下,我校工程训练中心(以下简称“中心”)充分发挥中心及相关专业实验室现有的设备资源,构建工科大学生综合与创新训练平台,开展创新训练体系的研究与实践,通过近几年的不断建设,在工科大学生综合与创新能力培养方面取得了一定成效。
一 综合与创新训练平台的构建
综合与创新训练平台旨在为学生提供设计、制造所必备的相对独立而又相对集中的工作环境和工作场所。该平台主要包括机械设计制造、电子设计制作、机电控制和机器人创新四大模块,同时配备必要的机械、电子制作工具来支持平台的建设。
其中机械设计制造平台除了常规的基础训练基地(如钳工、车工、铸工、数控车削、数控铣削设备)以外,还辅以逆向工程训练实验室(ATOS三维光学扫描测量、GLOBAL三坐标测量、柔性关节臂测量、Tritop光学扫描测量设备)、快速制造训练实验室(SLS激光选择性烧结快速成型系统、FDM熔融沉积制造快速成型系统及MCP快速模具制造设备)、特种加工训练实验室(线切割、电火花成形、激光焊接、激光切割、激光打标与雕刻设备),这样可以使学生的创新、创意、科研立项及综合性毕业设计等项目在校期间能实物化,能亲眼看到、亲手摸到自己的创造发明,并将成果在各类比赛中展示,以提高他们的创新兴趣,激发创新潜能,同时达到锻炼动手能力和掌握创新基本技巧的目的,电子设计制作平台由电子创新制作室支持,其由各类电子测试、軒仪器、软件设计、印制版电路刻绘机、表面贴装设备、回流焊机等制作室和一个自由讨论区组成,该平台的建设激发了大学生对电子设计的兴趣,培养和提高了学生的电子设计制作能力;机电控制训练基地由快速组合式全功能液压综合教学实验平台、液压综合实验装置、气动及电气动训练系统、电工实训平台、过程控制实验系统、倒立摆、雕刻机、用于学生单项训练的机电一体化单元、系统训练的机电一体化系统等组成,形成了完整的机、电、液一体化的综合训练体系,通过该平台的综合创新训练,使学生验证相关理论并加深理解,由实验结果的分析来提高综合分析能力,给学生以由模仿到创造的启迪,进一步稳固其综合创新基础和能力,机器人创新平台以能力风暴智能机器人,德国慧鱼创意组合模型为载体,进行中级和高级机器人创新训练,带领学生以创意作品(如立体杆维护机器人、高空电缆除冰机器人、植树机器人)参加各类机械创新大赛,并获得了骄人的业绩,极大地提高了学生的创新热情和创新思维能力。
二 综合与创新训练体系的构建
创建“面上普及、重点提高、综合创新”的训练理念,因材施教的分层次创新实践教学体系,创新训练贯穿于工程训练的各个环节。根据我校学科门类齐全,参加工程实践学生量大面广的特点,推出了多层次的创新实践运行模式,根据不同学科专业的教学要求和目的,创新实践训练分为三个层次。
1 面上创新实践训练
此层次使学生通过基础知识的学习和基本技能的训练,初步了解与制造相关的工艺方法,引导他们将先修课程,如“机械设计”、“机械原理”、“材料成型”等课程学到的知识运用到工程实践中,进行简单机构及模型的制作,达到启迪学生创新思维的目的。该训练面向本科一、二年级学生,以学院为主体,按专业组织,5～7人为一组完成一件创新作品的设计与制作。
2 重点创新实践训练
该环节面向本科二、三年级学生,强调学生的个性发展,培养较强的工程意识、动手能力和创新能力。以培优班、机械实验班学生为主,2～3人完成一件创新作品的设计与制作。
3 综合创新实践训练
综合创新实践训练层次旨在培养学生综合运用多学科基础知识和综合技能,创作一件有实用性、新颖性和创新点的机电类作品。因材施教的综合创新实践训练体系鼓励学生跨学科组合创新团队,相互合作,取长补短,共同研究开发创新作品,依托各类国家级、省级大学生竞赛、大学生科研立项、校级工程实践创新设计与制作专项基金、课程设计和毕业设计等项目,由学生实施自行立项申请制度。入选后以3～5人为一组,在教师和工程技术人员的指导下,独立完成项目选题、调研及资料查询、创新设计,机械电子制作、仿真与试验等具体内容,同时包括整理研究总结报告、申请专利、发表论文及参加各类竞赛等。近年来,通过开展综合与创新实践训练,学生获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖4项,三等奖6项,全国大学生工程训练综合能力竞赛二等奖3项,江苏省大学生机器人大赛二等奖5项,江苏省先进制造技术实习教学与创新比赛一等奖7项,申请国家发明专利及实用新型专利40余项等,取得了喜人的成果。
三 综合创新训练质量评价及保障机制
综合创新训练质量评价是保障培养质量的重要环节,应建立多元化的考核方法,实现过程考核和作品考核相结合。在考 核中,注重考评方式的多样化和考评指标的规范化,确保对学生实践创新能力和教师指导效果检验的客观公正性。在评定成绩时,主要考核学生的创新意识、动手能力和综合运用知识的能力,过程考核占40%;作品演示、答辩情况、发表论文及申请专利的成果占60%。平时对指导教师实践教学的考核评价采取校督导组监督,中心教学指导委员会成员随机听课、定期组织实践教学讲课比赛和学生网上评分等措施。对教师的实践教学内容、教学方法和教学水平等进行综合评价。
经过几年的努力,中心制定了规范的管理制度,以保障综合创新训练的效果。在分管校长的带领下,中心与教务处共同建立实践教学质量保证体系,将创新实践列入本科生培养计划,成绩合格者才给予相应的创新学分;学生进入创新实践基地前进行安全培训、面上及重点创新项目培训,为综合创新训练打下扎实的基础,中心定期组织以教授、高级工程师为组长,中,青年骨干教师为组员的教学质量评估专家组,参与实践教学过程和工程训练指导过程,确保综合创新训练高效有序的进行,实验室建设及改造经费由国家教育部、地方企业与学校共同支持;教师可自由申请省级、校级教改和研究经费,学校每年设立大学生科研立项,校大学生创意作品立项,校级工程实践创新设计与制作专项基金等,经费拨付按参加训练的学生人数计算,为确保各类竞赛(如“挑战杯”、电子设计大赛、机械设计创新大赛、机器人创新大赛等)活动的正常开展,学校划拨专项经费给予支持。
四 创新训练指导教师团队建设
建设一支高水平的指导教师队伍是提高创新训练质量的根本保障。针对大学生创新训练项目涉及多学科与专业知识的特点,以及指导教师积极性不高、指导缺位等现状,必须建立大学生创新训练指导教师的选聘、培训条例,制定指导教师考核与评价体系,设置较为合理的工作量核定依据以提高指导教师的积极性。通过聘任责任心强,学术水平高、学风正派、治学严谨、乐于参加大学生创新训练指导工作的教师,建立起一支跨专业、多学科融合的稳定的指导教师团队,确保大学生创新训练项目得到稳定、全程、有效的指导。
另一方面,对于从事工程训练的教师不仅要具备深厚的理论基础,而且要有较丰富的工程实践经验,具备分析和解决工程实际问题的能力。配合我校制定的教学队伍建设规划,采取多种途径和措施加快教师队伍建设步伐。坚持培养与引进相结合的原则,中心近几年先后引进12名具有硕士学位的青年教师,并鼓励他们分批进修博士课程,对整个教师团队制定合理的培养方案,定期进行新知识、新设备、新工艺的培训,由不同学科、不同专业、不同学院的教授、骨干教师组成创新教学团队,组建一支“知识广能力强、素质高”的师资队伍。在教风学风建设上,倡导为人师表,不断强化教师的师德修养和敬业精神,不断增强教师教书育人的自觉性和责任感,努力提高教书育人的能力和水平;教师在教学过程中需贯彻服务理念,教学与育人相结合,注重体现学生在学习和创新训练过程中的主体地位,因材施教,体现个性化培养,在教学管理工作中纪律严明,以身作则,通过综合创新培训的指导,教师亦提升了自己的专业理论水平和科研能力,取得了显著的教学成果与科研成绩。
五 结束语
工程训练是大学生培养过程中一个非常重要的实践环节,它对激发学生参与实践教学的积极性和主动性,提高学生工程实践能力和创新意识发挥着重要作用。而综合与创新训练是工程训练的重申之重,逐步构建科学、合理、良性循环的高校创新性人才培养体系是每个高校所面临的首要任务,也是迎接知识经济时代各种机遇和挑战的最好准备。
责任编辑 张中
关键词:工程实践;综合训练;创新训练;多层次
作者简介:黄舒(1983-),女,江苏东台人,江苏大学工程训练中心,实验师,主要研究方向:激光加工、快速成型及数字化制追等方面的研究;周建忠(1964-),男,江苏无锡人,江苏大学工程训练中心,教授,主要研究方向:先进制造技术及其应用方面的研究。(江苏镇江212013)
基金项目:本文系江苏省2008年“青蓝工程”资助项目、2009年江苏大学国家级实验教学示范中心实践教学研究项目(项目编号:1221230005)的研究成果。
当今社会比以往任何时候都更加重视人才的实践能力和创新能力,大学生实践和创新能力的强弱,在很大程度上决定其就业竞争能力、创业能力和发展能力。因而加强学生创新能力和综合素质的培养已成为深化教育教学改革的切人点,同时也对高等教育的人才培养模式和质量提出了新的要求。目前,国内各高等院校针对工科大学生实践和创新能力的培养,在教学计划上基本做到了从大一到大四的实践环节的连续陸,使学生经历认识训练阶段、基础训练阶段、现代工程训练阶段和综合创新训练阶段。综合与创新训练作为大学生实践活动的最高阶段,有助于激发学生的创新精神和创新思维,然而目前综合与创新训练的平台建设和训练体系尚不完善,所涉及的训练面狭窄,重视程度不够。创新训练过程的管理机制也不健全,这大大影响了大学生创新训练活动的开展。
为此,在江苏大学(以下简称“我校”)大力营造有利于“创造、创新、创业”型人才成长的软硬件环境,培养一批具有“三创”精神和实践能力的拔尖人才背景下,我校工程训练中心(以下简称“中心”)充分发挥中心及相关专业实验室现有的设备资源,构建工科大学生综合与创新训练平台,开展创新训练体系的研究与实践,通过近几年的不断建设,在工科大学生综合与创新能力培养方面取得了一定成效。
一 综合与创新训练平台的构建
综合与创新训练平台旨在为学生提供设计、制造所必备的相对独立而又相对集中的工作环境和工作场所。该平台主要包括机械设计制造、电子设计制作、机电控制和机器人创新四大模块,同时配备必要的机械、电子制作工具来支持平台的建设。
其中机械设计制造平台除了常规的基础训练基地(如钳工、车工、铸工、数控车削、数控铣削设备)以外,还辅以逆向工程训练实验室(ATOS三维光学扫描测量、GLOBAL三坐标测量、柔性关节臂测量、Tritop光学扫描测量设备)、快速制造训练实验室(SLS激光选择性烧结快速成型系统、FDM熔融沉积制造快速成型系统及MCP快速模具制造设备)、特种加工训练实验室(线切割、电火花成形、激光焊接、激光切割、激光打标与雕刻设备),这样可以使学生的创新、创意、科研立项及综合性毕业设计等项目在校期间能实物化,能亲眼看到、亲手摸到自己的创造发明,并将成果在各类比赛中展示,以提高他们的创新兴趣,激发创新潜能,同时达到锻炼动手能力和掌握创新基本技巧的目的,电子设计制作平台由电子创新制作室支持,其由各类电子测试、軒仪器、软件设计、印制版电路刻绘机、表面贴装设备、回流焊机等制作室和一个自由讨论区组成,该平台的建设激发了大学生对电子设计的兴趣,培养和提高了学生的电子设计制作能力;机电控制训练基地由快速组合式全功能液压综合教学实验平台、液压综合实验装置、气动及电气动训练系统、电工实训平台、过程控制实验系统、倒立摆、雕刻机、用于学生单项训练的机电一体化单元、系统训练的机电一体化系统等组成,形成了完整的机、电、液一体化的综合训练体系,通过该平台的综合创新训练,使学生验证相关理论并加深理解,由实验结果的分析来提高综合分析能力,给学生以由模仿到创造的启迪,进一步稳固其综合创新基础和能力,机器人创新平台以能力风暴智能机器人,德国慧鱼创意组合模型为载体,进行中级和高级机器人创新训练,带领学生以创意作品(如立体杆维护机器人、高空电缆除冰机器人、植树机器人)参加各类机械创新大赛,并获得了骄人的业绩,极大地提高了学生的创新热情和创新思维能力。
二 综合与创新训练体系的构建
创建“面上普及、重点提高、综合创新”的训练理念,因材施教的分层次创新实践教学体系,创新训练贯穿于工程训练的各个环节。根据我校学科门类齐全,参加工程实践学生量大面广的特点,推出了多层次的创新实践运行模式,根据不同学科专业的教学要求和目的,创新实践训练分为三个层次。
1 面上创新实践训练
此层次使学生通过基础知识的学习和基本技能的训练,初步了解与制造相关的工艺方法,引导他们将先修课程,如“机械设计”、“机械原理”、“材料成型”等课程学到的知识运用到工程实践中,进行简单机构及模型的制作,达到启迪学生创新思维的目的。该训练面向本科一、二年级学生,以学院为主体,按专业组织,5～7人为一组完成一件创新作品的设计与制作。
2 重点创新实践训练
该环节面向本科二、三年级学生,强调学生的个性发展,培养较强的工程意识、动手能力和创新能力。以培优班、机械实验班学生为主,2～3人完成一件创新作品的设计与制作。
3 综合创新实践训练
综合创新实践训练层次旨在培养学生综合运用多学科基础知识和综合技能,创作一件有实用性、新颖性和创新点的机电类作品。因材施教的综合创新实践训练体系鼓励学生跨学科组合创新团队,相互合作,取长补短,共同研究开发创新作品,依托各类国家级、省级大学生竞赛、大学生科研立项、校级工程实践创新设计与制作专项基金、课程设计和毕业设计等项目,由学生实施自行立项申请制度。入选后以3～5人为一组,在教师和工程技术人员的指导下,独立完成项目选题、调研及资料查询、创新设计,机械电子制作、仿真与试验等具体内容,同时包括整理研究总结报告、申请专利、发表论文及参加各类竞赛等。近年来,通过开展综合与创新实践训练,学生获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖4项,三等奖6项,全国大学生工程训练综合能力竞赛二等奖3项,江苏省大学生机器人大赛二等奖5项,江苏省先进制造技术实习教学与创新比赛一等奖7项,申请国家发明专利及实用新型专利40余项等,取得了喜人的成果。
三 综合创新训练质量评价及保障机制
综合创新训练质量评价是保障培养质量的重要环节,应建立多元化的考核方法,实现过程考核和作品考核相结合。在考 核中,注重考评方式的多样化和考评指标的规范化,确保对学生实践创新能力和教师指导效果检验的客观公正性。在评定成绩时,主要考核学生的创新意识、动手能力和综合运用知识的能力,过程考核占40%;作品演示、答辩情况、发表论文及申请专利的成果占60%。平时对指导教师实践教学的考核评价采取校督导组监督,中心教学指导委员会成员随机听课、定期组织实践教学讲课比赛和学生网上评分等措施。对教师的实践教学内容、教学方法和教学水平等进行综合评价。
经过几年的努力,中心制定了规范的管理制度,以保障综合创新训练的效果。在分管校长的带领下,中心与教务处共同建立实践教学质量保证体系,将创新实践列入本科生培养计划,成绩合格者才给予相应的创新学分;学生进入创新实践基地前进行安全培训、面上及重点创新项目培训,为综合创新训练打下扎实的基础,中心定期组织以教授、高级工程师为组长,中,青年骨干教师为组员的教学质量评估专家组,参与实践教学过程和工程训练指导过程,确保综合创新训练高效有序的进行,实验室建设及改造经费由国家教育部、地方企业与学校共同支持;教师可自由申请省级、校级教改和研究经费,学校每年设立大学生科研立项,校大学生创意作品立项,校级工程实践创新设计与制作专项基金等,经费拨付按参加训练的学生人数计算,为确保各类竞赛(如“挑战杯”、电子设计大赛、机械设计创新大赛、机器人创新大赛等)活动的正常开展,学校划拨专项经费给予支持。
四 创新训练指导教师团队建设
建设一支高水平的指导教师队伍是提高创新训练质量的根本保障。针对大学生创新训练项目涉及多学科与专业知识的特点,以及指导教师积极性不高、指导缺位等现状,必须建立大学生创新训练指导教师的选聘、培训条例,制定指导教师考核与评价体系,设置较为合理的工作量核定依据以提高指导教师的积极性。通过聘任责任心强,学术水平高、学风正派、治学严谨、乐于参加大学生创新训练指导工作的教师,建立起一支跨专业、多学科融合的稳定的指导教师团队,确保大学生创新训练项目得到稳定、全程、有效的指导。
另一方面,对于从事工程训练的教师不仅要具备深厚的理论基础,而且要有较丰富的工程实践经验,具备分析和解决工程实际问题的能力。配合我校制定的教学队伍建设规划,采取多种途径和措施加快教师队伍建设步伐。坚持培养与引进相结合的原则,中心近几年先后引进12名具有硕士学位的青年教师,并鼓励他们分批进修博士课程,对整个教师团队制定合理的培养方案,定期进行新知识、新设备、新工艺的培训,由不同学科、不同专业、不同学院的教授、骨干教师组成创新教学团队,组建一支“知识广能力强、素质高”的师资队伍。在教风学风建设上,倡导为人师表,不断强化教师的师德修养和敬业精神,不断增强教师教书育人的自觉性和责任感,努力提高教书育人的能力和水平;教师在教学过程中需贯彻服务理念,教学与育人相结合,注重体现学生在学习和创新训练过程中的主体地位,因材施教,体现个性化培养,在教学管理工作中纪律严明,以身作则,通过综合创新培训的指导,教师亦提升了自己的专业理论水平和科研能力,取得了显著的教学成果与科研成绩。
五 结束语
工程训练是大学生培养过程中一个非常重要的实践环节,它对激发学生参与实践教学的积极性和主动性,提高学生工程实践能力和创新意识发挥着重要作用。而综合与创新训练是工程训练的重申之重,逐步构建科学、合理、良性循环的高校创新性人才培养体系是每个高校所面临的首要任务,也是迎接知识经济时代各种机遇和挑战的最好准备。
责任编辑 张中