廖翠姣 賀兵 邱顯焱

摘 要：文章從工科大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的問(wèn)題入手，并以機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)為研究對(duì)象，緊密結(jié)合創(chuàng)新思維的非線性和自組織特征，從課程體系優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)、前沿意識(shí)培養(yǎng)等三個(gè)方面，闡述一種機(jī)械類大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新思維；非線性；自組織性

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）08-0066-02

Abstract： The problems on the cultivation of innovative ability of engineering students are analyzed. Taking machine design and manufacturing and its automation specialty as research object， the paper expounds a cultivation mode of innovative ability of mechanical engineering college students， combined with nonlinear and self organization features of innovative thinking， from three aspects such as curriculum system optimization design， practice teaching system structure and leading edge awareness training.

Keywords： creative thinking； nonlinear； self organization‘

引言

“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略規(guī)劃明確指出，創(chuàng)新是關(guān)鍵，創(chuàng)新人才驅(qū)動(dòng)未來(lái)制造業(yè)。創(chuàng)新人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”和“十三五”規(guī)劃的核心問(wèn)題，對(duì)工科院校肩負(fù)著不可推卸的責(zé)任。在過(guò)去二十年，國(guó)家對(duì)提升工科大學(xué)生創(chuàng)新能力提出了相關(guān)政策，工科教育界探索多種培養(yǎng)模式。很遺憾的是，培養(yǎng)效果不被社會(huì)所接受。個(gè)人認(rèn)為存在幾個(gè)關(guān)鍵的因素：

1. 在人才培養(yǎng)過(guò)程中，政府職能部門以及教學(xué)的管理部門干涉太多[1，2]。看似加強(qiáng)管理有利于人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升，實(shí)際上是典型線性思維指導(dǎo)下的產(chǎn)物。

2. 在以前的人才培養(yǎng)模式中，缺失系統(tǒng)的科學(xué)思維的培養(yǎng)[3-8]。

3. 傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式?jīng)]有充分利用創(chuàng)新思維形成的本質(zhì)特征[9-12]。

因此，本文以機(jī)械大類專業(yè)學(xué)生為研究對(duì)象，從科學(xué)思維培養(yǎng)和創(chuàng)新思維形成層面入手，優(yōu)化課程體系、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)思維方式、構(gòu)建院級(jí)創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)、緊跟學(xué)科前沿等途徑，探討一種基于非線性科學(xué)創(chuàng)新思維的人才培養(yǎng)模式。

一、基于非線性思維邏輯的新課程體系設(shè)計(jì)

（一）優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)

就本校機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)2015版培養(yǎng)方案的課程體系看，總學(xué)分182.5，通識(shí)課程68學(xué)分，占37.3%；專業(yè)相關(guān)課程73.5學(xué)分，占40.2%；實(shí)踐教學(xué)41學(xué)分，占22.5%。實(shí)踐教學(xué)所占比例較少，出現(xiàn)了典型的重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。從課程內(nèi)容看，通識(shí)課程中的人文素質(zhì)類課程太少?；谏鲜鰡?wèn)題本文結(jié)合開放性、協(xié)調(diào)性和動(dòng)態(tài)性原則對(duì)目前的課程體系進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)以人文社會(huì)學(xué)和自然課程為基礎(chǔ)，專業(yè)課程和實(shí)踐教學(xué)為重點(diǎn)的專業(yè)內(nèi)非線性思維邏輯的課程結(jié)構(gòu)體系，如，添加人文素質(zhì)課程。學(xué)習(xí)專業(yè)課過(guò)程實(shí)際上是對(duì)之前所學(xué)基礎(chǔ)課程的知識(shí)進(jìn)行整合的一個(gè)過(guò)程，而整合知識(shí)的一個(gè)最有效的媒介就是實(shí)體實(shí)踐。因此，為了利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，個(gè)人認(rèn)為在專業(yè)課程教學(xué)過(guò)程中很有必要增加實(shí)踐環(huán)節(jié)，甚至是實(shí)體實(shí)踐環(huán)節(jié)（通過(guò)實(shí)際參與某一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程）。如《機(jī)械工程設(shè)計(jì)》是在開設(shè)《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》等專業(yè)基礎(chǔ)課的一門綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課，需要整合產(chǎn)品的“功能原理設(shè)計(jì)”、“實(shí)用化設(shè)計(jì)”和“商品化設(shè)計(jì)”等相關(guān)的知識(shí)，是一門多學(xué)科交叉的課程，所以為了使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)整合，使之形成一個(gè)有機(jī)的整體，必須開設(shè)實(shí)踐環(huán)節(jié)課程。目前，該課程只有理論教學(xué)部分，沒(méi)有實(shí)踐，學(xué)生對(duì)該課程的理解完全局限于對(duì)零散知識(shí)點(diǎn)的了解，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到知識(shí)整合和人才培養(yǎng)效果。正如有學(xué)生反映參加“工程實(shí)訓(xùn)大賽”比之前學(xué)幾年的理論課收獲更大。所以，個(gè)人認(rèn)為可以在理論課以后再加實(shí)體實(shí)踐環(huán)節(jié)，以具體的實(shí)際問(wèn)題為引子，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題這樣的一個(gè)反復(fù)過(guò)程，使學(xué)生加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和領(lǐng)悟，從而應(yīng)用非線性思維、創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）優(yōu)化課程內(nèi)容

從非線性創(chuàng)新思維培養(yǎng)的四個(gè)要素來(lái)看，課程內(nèi)容應(yīng)該主要包括基本知識(shí)和基本技能兩部分的內(nèi)容，并能為非線性思維的培養(yǎng)服務(wù)。個(gè)人認(rèn)為，在一些基礎(chǔ)學(xué)科課程需要添加非線性科學(xué)的相關(guān)部分內(nèi)容，如大學(xué)物理和化學(xué)等課程的教學(xué)內(nèi)容需添加非線性部分的知識(shí)。而專業(yè)課程，則需結(jié)合機(jī)械專業(yè)人才培養(yǎng)特點(diǎn)編寫合適的教材。如《機(jī)械工程設(shè)計(jì)》這門課我們目前采用的教材是“十五”規(guī)劃教材《機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)》，內(nèi)容陳舊，缺乏創(chuàng)新技法相關(guān)知識(shí)介紹，落后于“十三五”教育培養(yǎng)目標(biāo)。因此，該教材有必要重新編寫，并添加TRIZ理論、頭腦風(fēng)暴法等非線性創(chuàng)新技法的相關(guān)內(nèi)容[13]。這兩種創(chuàng)新技法均源于自組織特性的創(chuàng)新思維技法，學(xué)生通過(guò)靈活應(yīng)用可以在機(jī)械原理方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和商品化設(shè)計(jì)中提出奇思妙想，達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的[14]。

在教學(xué)內(nèi)容需要注意上述問(wèn)題外，在課程教學(xué)中進(jìn)行前沿知識(shí)的滲透是很必要的。前沿意識(shí)是科學(xué)研究應(yīng)有的基本意識(shí)，也是拓寬思路、進(jìn)行創(chuàng)新思維的一種有效途徑，更是將教學(xué)過(guò)程處于開放系統(tǒng)的必要。因此，在科技日新月異的時(shí)代，教材內(nèi)容緊跟科研前沿是很有必要的。如《機(jī)械工程設(shè)計(jì)》這門課還將縫紉機(jī)作為功能分析和功能原理設(shè)計(jì)實(shí)例。顯然，八、九十年代幾乎家家都有的縫紉機(jī)已遠(yuǎn)離現(xiàn)代人的視線，再用來(lái)做實(shí)例顯然不合適了，需要緊密結(jié)合國(guó)家科技發(fā)展方向，選擇新時(shí)代的典型實(shí)例，如機(jī)器人的設(shè)計(jì)等。

（三）課程實(shí)施方案設(shè)計(jì)

自組織理論表明，一個(gè)開放、遠(yuǎn)離平衡的系統(tǒng)，在一定條件下可以自發(fā)地組織成時(shí)間和空間的有序結(jié)構(gòu)。創(chuàng)新思維的自組織運(yùn)行過(guò)程有五個(gè)階段，即開放條件下的信息輸入、遠(yuǎn)離常規(guī)思維平衡態(tài)的信息突現(xiàn)、非線性相互作用觸發(fā)的思維漲落、漲落觸發(fā)的思維突現(xiàn)、創(chuàng)新思維整體有序結(jié)構(gòu)的形成和輸出。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維只有緊密結(jié)合創(chuàng)新思維的這一形成特點(diǎn)，才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。所以，在教學(xué)過(guò)程中需將整個(gè)思維系統(tǒng)置于開放環(huán)境中，如首先將每堂課的教學(xué)內(nèi)容以問(wèn)題的方式呈現(xiàn)出來(lái)，然后采用具體案例或項(xiàng)目的形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和鞏固。如《機(jī)械工程設(shè)計(jì)》課程教學(xué)過(guò)程中，在講機(jī)械產(chǎn)品功能原理設(shè)計(jì)時(shí)，將混沌理論應(yīng)用于課堂教學(xué)上，緊扣創(chuàng)新思維的自組織特征，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，進(jìn)行多次設(shè)問(wèn)、多向討論、引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。在課外，再布置相關(guān)的較簡(jiǎn)單的題目讓學(xué)生思考，或以某個(gè)問(wèn)題為主題，引導(dǎo)學(xué)生充分利用當(dāng)代的信息媒體，將學(xué)生的思緒放置于一個(gè)大的信息開放環(huán)境，通過(guò)學(xué)生的個(gè)體感悟和主體參與等漲落因子，促成創(chuàng)新思維的形成?？傊?，在課堂上教師為引導(dǎo)者，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)開放的、遠(yuǎn)離平衡的思維系統(tǒng)環(huán)境，通過(guò)思維的自組織機(jī)制培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)研究

（一）現(xiàn)有實(shí)踐教學(xué)體系的現(xiàn)狀分析

對(duì)于工科大學(xué)生，實(shí)踐是必不可少的環(huán)節(jié)。目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)由課程設(shè)計(jì)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、綜合訓(xùn)練、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)幾部分組成，共34學(xué)分。在這些實(shí)踐活動(dòng)中估計(jì)使學(xué)生記憶深刻的應(yīng)該是金工實(shí)習(xí)，為什么呢？因?yàn)榻鸸?shí)習(xí)是學(xué)生自己動(dòng)手制作一把小錘子，人人參與、親身體驗(yàn)，所以記憶最深刻。課程實(shí)習(xí)僅需交文檔材料，有很大部分同學(xué)不是自己獨(dú)立完成的，根本就沒(méi)有理解消化課程設(shè)計(jì)中涉及到的相關(guān)知識(shí)。認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)都是一種走馬觀花的方式完成，記憶自然不會(huì)很深刻。綜合實(shí)訓(xùn)是主題式的教學(xué)方式，對(duì)象更具體些，可能效果較好。畢業(yè)實(shí)習(xí)目前幾乎都是放羊，自然沒(méi)有任何效果。畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)在也成了雞肋，沒(méi)有這個(gè)環(huán)節(jié)肯定不合理，有這個(gè)環(huán)節(jié)又達(dá)不到人才培養(yǎng)的應(yīng)有目標(biāo)。

（二）新型實(shí)踐教學(xué)體系研究

基于目前實(shí)踐環(huán)節(jié)現(xiàn)狀，本文提出實(shí)體實(shí)踐的實(shí)踐教學(xué)思想。將生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)間壓縮為兩周，將剩余的一周和畢業(yè)實(shí)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行整合，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間增加五周，畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加縮小比例的實(shí)體模型制作部分。題目由畢業(yè)老師自行擬定，難度可以適當(dāng)降低，既可以一人一題也可以兩、三人一題，不硬性規(guī)定3張零號(hào)圖量，關(guān)鍵看設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量。由于涉及到教師、學(xué)生和資源等問(wèn)題，一下子全面實(shí)施有一定難度，以一個(gè)班的學(xué)生為試點(diǎn)開展這種新型的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，經(jīng)過(guò)逐步驗(yàn)證后再全面放開。

（三）科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

目前與機(jī)械相關(guān)的各種國(guó)家級(jí)和省級(jí)競(jìng)賽比較多，但是僅少數(shù)學(xué)生有機(jī)會(huì)參與，輻射面太窄，還無(wú)法滿足機(jī)械專業(yè)學(xué)生實(shí)踐培養(yǎng)需求?；诖?，針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，從大二開始成立科研興趣小組，題目類型可以多樣化，可以來(lái)源于老師科研的需要、也可以來(lái)源于生活或校企合作過(guò)程中的實(shí)際項(xiàng)目。經(jīng)費(fèi)也可以通過(guò)多種途徑集資，如學(xué)科經(jīng)費(fèi)、教師的科研經(jīng)費(fèi)、合作單位資助等。組隊(duì)方式自由，最好混年級(jí)搭配組合，以2～3人為一組。研究周期為一年以上，每半年定期對(duì)各科研項(xiàng)目小組進(jìn)行答辯檢查，評(píng)出等級(jí)，參與者根據(jù)所獲得的評(píng)分等級(jí)獲得相應(yīng)學(xué)分，并規(guī)定每個(gè)學(xué)生在校期間必須參與1次以上這樣的科研實(shí)踐活動(dòng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文試圖從創(chuàng)新思維的本質(zhì)特征出發(fā)，探索機(jī)械大類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式?；趧?chuàng)新思維的非線性和自組織性，從課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、課程實(shí)施以及院級(jí)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要緊密結(jié)合專業(yè)發(fā)展特點(diǎn)和學(xué)院資源，在長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中不斷探索、深化，希望經(jīng)過(guò)我們?nèi)舾赡甑呐梢蕴綄こ鲆环N最佳的培養(yǎng)模式。

參考文獻(xiàn)

[1]李政.基于自組織理論的高等教育系統(tǒng)演進(jìn)發(fā)展研究[J].求實(shí)，2012（A01）：254-256.

[2]高寶立，盧彩晨.我國(guó)高等教育系統(tǒng)內(nèi)部的自組織與有序發(fā)展[J].高等教育研究，2011（6）：19-23.

[3]杜煒，廖銳，唐松林.混沌理論視域下的大學(xué)課程變革[J].高等教育研究，2016（7）：54-60.

[4]梁杰歡.混沌理論視域下教學(xué)思維創(chuàng)新之研究[D].廣西師范大學(xué)，2015.

[5]王忠厚.從混沌走向協(xié)同：課堂教學(xué)系統(tǒng)自組織境域研究[D].西南大學(xué)，2011.

[6]趙麗萍.自組織理論指導(dǎo)下的教學(xué)設(shè)計(jì)思想再構(gòu)[D].長(zhǎng)春： 東北師范大學(xué)，2006.

[7]常艷敏.復(fù)雜性科學(xué)視域下的高校課程設(shè)計(jì)研究[D].黑龍江大學(xué)，2015.

[8]段慶生.復(fù)雜性思維視域下的教師教學(xué)智慧生成機(jī)制研究[D].重慶師范大學(xué)，2013.

[9]劉葉，鄒曉東.我國(guó)理工科人才培養(yǎng)模式改革的現(xiàn)代轉(zhuǎn)向與重構(gòu)——非線性思維培養(yǎng)模式初探[J].高等工程教育研究，2015（6）：132-137.

[10]孫艷新.自組織理論視閾中的創(chuàng)新思維研究[D].北京：中共中央黨校，2009.

[11]歐陽(yáng)修俊.論復(fù)雜性教學(xué)思維[D].廣西師范大學(xué)，2013.

[12]寧玉瓊.非線性思維方式與創(chuàng)新[D].廣西師范大學(xué)，2000.

[13]劉訓(xùn)濤，曹賀，陳國(guó)晶.TRIZ理論及應(yīng)用[M].北京大學(xué)出版社，2011.

[14]蒯蘇蘇，馬履中.TRIZ理論機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)工程訓(xùn)練教程[M]. 北京大學(xué)出版社，2011.