羅自榮， 尚建忠， 楊軍宏

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機電工程與自動化學(xué)院，長沙 410073)

創(chuàng)新能力培養(yǎng)新思路跨學(xué)科、主題式創(chuàng)新基地探索與實踐

羅自榮， 尚建忠， 楊軍宏

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機電工程與自動化學(xué)院，長沙 410073)

傳統(tǒng)創(chuàng)新基地通常按單一學(xué)科布局，創(chuàng)新成果多為“競賽導(dǎo)向、一次創(chuàng)新”，不利于高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，難以形成可持續(xù)發(fā)展的培養(yǎng)能力和機制。針對這一問題，瞄準(zhǔn)大學(xué)生創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)培養(yǎng)，創(chuàng)新提出了跨學(xué)科、主題式創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)模式和創(chuàng)新能力培養(yǎng)新思路。以國防科技大學(xué)跨學(xué)科“主題式”無人系統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地為例，系統(tǒng)總結(jié)了跨學(xué)科“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新基地的建設(shè)與運行情況，深入分析了跨學(xué)科“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)思路、成效和啟示，通過開展團隊化、主題式創(chuàng)新實踐活動，實現(xiàn)了學(xué)員創(chuàng)新活動由“一次創(chuàng)新、個人創(chuàng)新”向“持續(xù)創(chuàng)新、團隊創(chuàng)新”轉(zhuǎn)變，極大提高了學(xué)員的創(chuàng)新能力和工程素養(yǎng)，取得明顯的基地建設(shè)和人才培養(yǎng)成效。

創(chuàng)新能力； 跨學(xué)科； 創(chuàng)新基地； 無人系統(tǒng)

0 引 言

大學(xué)教育是培養(yǎng)高層次、高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要途徑。突出的創(chuàng)新實踐能力和一流的工程素養(yǎng)，是決定大學(xué)生第一任職能力和可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的大學(xué)生培養(yǎng)體系注重知識積累，但是，知識積累并不意味著創(chuàng)造能力的提高，只有通過知識探究過程中的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，以及創(chuàng)新實踐過程中的發(fā)現(xiàn)知識和創(chuàng)造知識，才能培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力[1]?！秶抑虚L期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》實踐對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)作用，指出：創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式要注重知行統(tǒng)一，堅持教育教學(xué)與生產(chǎn)勞動、社會實踐相結(jié)合，開發(fā)實踐課程和活動課程，增強學(xué)生科學(xué)實驗、生產(chǎn)實習(xí)和技能實訓(xùn)的成效，充分利用社會教育資源，開展各種課外、校外活動[2]。

建設(shè)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地，是創(chuàng)新大學(xué)生教育培養(yǎng)模式的新舉措，受到各高等學(xué)校高度重視。國內(nèi)多個“985工程”建設(shè)的高等學(xué)校，比如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、重慶大學(xué)、中南大學(xué)、國防科技大學(xué)等，相繼建立了獨具特色的大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地[2-6]。傳統(tǒng)創(chuàng)新實踐基地按單一學(xué)科布局，創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)突出競賽支撐作用[7]，導(dǎo)致大學(xué)生創(chuàng)新活動 “形神俱散”，創(chuàng)新成果多為“一次創(chuàng)新、個人創(chuàng)新”，不利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，難以形成可持續(xù)發(fā)展的培養(yǎng)能力和機制。近年來，國防科技大學(xué)瞄準(zhǔn)新型作戰(zhàn)樣式的人才需求，針對培養(yǎng)對象所需知識和能力體系的多學(xué)科交叉融合，依托學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科和重大科研方向，探索建設(shè)了跨學(xué)科多個“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地，通過開展持續(xù)主題式創(chuàng)新實踐活動，極大提高了大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、科研能力和組織協(xié)調(diào)能力，大學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量得到極大提升。

本文以國防科技大學(xué)建設(shè)的無人系統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地為例，系統(tǒng)總結(jié)跨學(xué)科“主題式”創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)思路、成效與啟示，對深化創(chuàng)新大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地建設(shè)模式改革，充分發(fā)揮跨學(xué)科 “主題式”大學(xué)生創(chuàng)新基地的創(chuàng)新人才培養(yǎng)作用具有重要現(xiàn)實意義。

1 跨學(xué)科“主題式”創(chuàng)新基地的建設(shè)思路與成效

21世紀新軍事技術(shù)變革中，無人系統(tǒng)將是未來戰(zhàn)場的主要形式[8]，瞄準(zhǔn)新型作戰(zhàn)力量的武器裝備和指揮技術(shù)人才建設(shè)，國防科技大學(xué)遵循“主題強化，學(xué)科交叉，以主題項目驅(qū)動創(chuàng)新為手段，系統(tǒng)持續(xù)提高大學(xué)生創(chuàng)新和工程能力”的建設(shè)思路，建立了以無人系統(tǒng)為應(yīng)用背景的多學(xué)科交叉的大工程訓(xùn)練體系，引導(dǎo)大學(xué)生到大工程系統(tǒng)環(huán)境中去開展主題式創(chuàng)新實踐活動，擴大視野，開拓思路，培養(yǎng)大系統(tǒng)觀、大工程觀。實現(xiàn)了基地創(chuàng)新實踐活動由“一次創(chuàng)新、個人創(chuàng)新”向“持續(xù)創(chuàng)新、團隊創(chuàng)新”轉(zhuǎn)變，取得初步成效。

1.1 特色與理念

基于對培養(yǎng)對象所需知識和能力體系的研究認識，認為跨學(xué)科 “主題式”創(chuàng)新基地建設(shè)的鮮明特點在于其“交叉性”“主題性”和“持續(xù)性”。

在學(xué)校主管部門的領(lǐng)導(dǎo)下，基地以跨學(xué)科共同培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，以學(xué)科交叉融合為手段，依托機械、控制、儀器、電子和信息等國家重點學(xué)科群，共同制訂創(chuàng)新型人才的實踐能力培養(yǎng)方案。以共同建設(shè)的創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺為結(jié)合點，不斷促進多學(xué)科的交叉與融合[9]，形成了學(xué)科體系交叉、知識體系融合、能力體系優(yōu)化的實踐教學(xué)機制，為跨學(xué)科人才培養(yǎng)提供資源、資金和智力保障。

基地以全面提升大學(xué)生的工程素質(zhì)與實踐能力為驅(qū)動，圍繞無人系統(tǒng)主題，以“知識能力交叉融合”為原則，從構(gòu)建一流創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系出發(fā)，整體優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃，整合課內(nèi)外、校內(nèi)外教學(xué)資源，向?qū)W員提供全新的、以學(xué)員為主體和以無人系統(tǒng)為主題和應(yīng)用背景的多學(xué)科交叉的大工程訓(xùn)練體系，國防科技大學(xué)-江麓機電科技有限公司共建的實習(xí)基地2013年被評為國家級工程實踐教育中心。

運用教學(xué)目標(biāo)管理實現(xiàn)跨學(xué)科的教學(xué)合作，持續(xù)開展以無人系統(tǒng)為主題的創(chuàng)新實踐活動，直至開展國際合作建設(shè)模塊化仿生機器人實驗環(huán)境，2010年以來，基地連續(xù)4年聘請國外知名教授給基地大學(xué)生開設(shè)“模塊化仿生機器人設(shè)計”專題研討課，一比一沿襲英國傳統(tǒng)名校教學(xué)方法，實現(xiàn)了國際先進教育理論與實踐體系的有機融合。

1.2 交叉融合的教學(xué)資源

條件一流、資源豐富的跨學(xué)科創(chuàng)新基地可為創(chuàng)新實踐活動提供良好的實踐空間和實踐領(lǐng)域，有利于強化大學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)[10-11]。在教學(xué)資源構(gòu)成的大環(huán)境下，學(xué)生的創(chuàng)新需求在教師的指導(dǎo)下，可以主動利用各種教學(xué)資源來滿足并得以實現(xiàn)，包括創(chuàng)新性設(shè)想、創(chuàng)新實踐、創(chuàng)新成果的提煉與總結(jié)等環(huán)節(jié)，從而極大提高創(chuàng)新能力與實踐能力。

在創(chuàng)新基地的教學(xué)資源建設(shè)過程中，基地整合相關(guān)學(xué)科的現(xiàn)有教學(xué)資源，圍繞無人系統(tǒng)核心關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了“機械創(chuàng)新”“智能車與機器人”“MEMS與傳感器”和“無人系統(tǒng)工程綜合實踐”等4個核心訓(xùn)練模塊，初步構(gòu)建了“無人系統(tǒng)人才工程綜合能力訓(xùn)練系統(tǒng)”。前3個模塊分別對應(yīng)機械、控制和儀器3個學(xué)科，第4模塊對應(yīng)無人系統(tǒng)綜合集成，4個模塊之間“形散”而“神不散”，相互補充滲透，共同構(gòu)成了科學(xué)合理的實踐教學(xué)體系，使多學(xué)科交叉的創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃落到實處，通過4個模塊的綜合強化訓(xùn)練，促進學(xué)生多學(xué)科知識體系的有機融合，提升學(xué)員的創(chuàng)新能力與工程實踐能力。

1.3 特色鮮明的主題創(chuàng)新活動

項目是大學(xué)生從事創(chuàng)新實踐活動、實現(xiàn)創(chuàng)新夢想的載體，也是創(chuàng)新實踐基地工作的核心內(nèi)容，實踐項目設(shè)置的既要考慮項目的交叉性、科學(xué)性、創(chuàng)新性[12]，也要考慮項目的積累性、實踐性和可持續(xù)性。

新的創(chuàng)新實踐體系下，基地精心設(shè)計了“仿生機械”“軍用移動載體”“MEMS”和“智能車”4個軍事特色鮮明、創(chuàng)新性強的主題創(chuàng)新活動，大學(xué)生徹底擺脫了圍繞“科研項目、學(xué)術(shù)論文、學(xué)科競賽”進行創(chuàng)新的功利局面，各主題創(chuàng)新活動的實踐項目設(shè)置一方面要根深，強調(diào)體現(xiàn)鮮明的專業(yè)背景，注重專業(yè)知識的創(chuàng)新理解和運用；另一方面要葉茂，充分實現(xiàn)學(xué)科交叉融合，強化研制大系統(tǒng)、大工程的能力。

主題創(chuàng)新活動的開展使大學(xué)生的創(chuàng)新具有積累性，有利于保證大學(xué)生從事的創(chuàng)新活動保持在一個更高的水平起點，形成可持續(xù)的創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了基地創(chuàng)新實踐活動由“一次創(chuàng)新、個人創(chuàng)新”向“持續(xù)創(chuàng)新、團隊創(chuàng)新”轉(zhuǎn)變。

近兩年來，基地組織了“地面無人系統(tǒng)平臺”“救援機器人”“機器人與仿生機械”等跨專業(yè)的團隊式創(chuàng)新實踐活動，效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的方式，近3年，基地獲國家發(fā)明專利授權(quán)20余項，地面無人系統(tǒng)平臺、救援機器人等創(chuàng)新成果實現(xiàn)工程化和應(yīng)用，獲國際發(fā)明博覽會金獎8項。

1.4 豐碩的創(chuàng)新實踐成果

依托“主題式”跨學(xué)科創(chuàng)新基地，基地提出了“拓寬知識，開闊眼界，激發(fā)興趣，增強自信，競賽牽引，團隊指導(dǎo)，動手實踐，總結(jié)升華”的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，取得豐碩的創(chuàng)新實踐成果，創(chuàng)新實踐基地獲“湖南省優(yōu)秀實習(xí)基地”，建設(shè)經(jīng)驗被軍隊實驗室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)所采納。

近5年來，積極組織基地大學(xué)生參加各種學(xué)科競賽，獲國際和國家級學(xué)科競賽獎100余人次，是全校獲獎成果最多的單位之一。其中獲機器人足球全國冠軍4項，并打入國際比賽8強，創(chuàng)造了國內(nèi)參賽隊歷史最好成績；獲全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽一等獎7項，湖南賽區(qū)一等獎17項，競賽成績位于全國前列；獲全國挑戰(zhàn)杯二等獎2項，全國發(fā)明博覽會金獎4項，湖南省特等獎1項；全國大學(xué)生機器人電視大賽5次進入8強。

2 “主題式”大學(xué)生創(chuàng)新基地建設(shè)的啟示

建設(shè)跨學(xué)科“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地，是創(chuàng)新大學(xué)生教育培養(yǎng)模式的新舉措，需要進一步深入剖析“主題式”創(chuàng)新基地的運行現(xiàn)狀，探索有效模式，結(jié)合國防科技大學(xué)無人系統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地建設(shè)的實踐，可從以下幾個方面繼續(xù)強化工作。

2.1 要配備和優(yōu)化高水平的導(dǎo)師隊伍

在創(chuàng)新實踐活動中，學(xué)員是主導(dǎo)者，導(dǎo)師是組織者、促進者，但導(dǎo)師對學(xué)員的影響遠非只關(guān)乎一個項目的成敗，其影響往往是全方位、多角度和深刻的，好的導(dǎo)師往往能點燃創(chuàng)新激情、激發(fā)創(chuàng)新靈感、啟發(fā)創(chuàng)新思維，必須下大氣力配備和優(yōu)化高水平的導(dǎo)師隊伍。

(1) 要配備和構(gòu)建高水平的導(dǎo)師團隊，形成一支層次合理、學(xué)科交叉、多職業(yè)融合的導(dǎo)師團隊。導(dǎo)師團隊由專家顧問隊伍、骨干教師隊伍、工程師隊伍和研究生隊伍構(gòu)成。專家由學(xué)術(shù)造詣深的知名教授和專家擔(dān)任，負責(zé)頂層謀劃、設(shè)計培養(yǎng)方案和建設(shè)思路，技術(shù)顧問由來自企業(yè)和部隊專家擔(dān)任，負責(zé)評審創(chuàng)新項目的需求和可行性。專職導(dǎo)師是組織基地建設(shè)和指導(dǎo)創(chuàng)新項目的主體，主要聘請精力充沛、創(chuàng)新意識和實踐能力突出的中青年骨干教師[13]。工程師是創(chuàng)新基地不可或缺的重要組成部分，主要負責(zé)創(chuàng)新基地運行管理和工程技術(shù)指導(dǎo)。研究生是創(chuàng)新基地最為活躍的因素，選拔思維活躍、攻關(guān)能力強的研究生作為導(dǎo)師成員，負責(zé)具體的創(chuàng)新過程和技術(shù)實現(xiàn)，提升導(dǎo)師團的活力。

(2) 要不斷優(yōu)化導(dǎo)師隊伍團隊。①通過引進、自我培養(yǎng)等多種模式，基地不斷優(yōu)化導(dǎo)師隊伍結(jié)構(gòu)；②加強導(dǎo)師的職業(yè)培訓(xùn)和對外交流，定期組織導(dǎo)師部隊行、企業(yè)行等活動，拓展視野和思路；③加強基地導(dǎo)師隊伍、科研隊伍和理論教學(xué)隊伍之間的崗位交流，形成導(dǎo)師隊伍有序流動、不斷優(yōu)化的良好局面。

2.2 要建立健全的管理運行機制

沒有完善的管理制度，任何先進的方法和手段都不能充分發(fā)揮作用。為了創(chuàng)新基地的有效運轉(zhuǎn)，必須建立一整套管理制度，作為基地工作的章程和準(zhǔn)則，使基地管理規(guī)范化。建立完善的基地管理制度，主要包括行政、學(xué)術(shù)、人才、財務(wù)、評價等多個方面。

行政管理方面，設(shè)立創(chuàng)新基地管理辦公室，主要負責(zé)基地的全面建設(shè)和日常運行；學(xué)術(shù)管理方面，設(shè)立學(xué)術(shù)委員會，聘請知名教授和骨干教師作為專家，對項目設(shè)置、實施、評審等進行研究和規(guī)劃，使實踐教學(xué)活動更加科學(xué)系統(tǒng)；人才管理方面，制定了團隊管理制度和導(dǎo)師晉升制度，確保人員隊伍和教學(xué)秩序穩(wěn)定；財務(wù)管理方面，成立專門的財務(wù)管理機構(gòu)，確保創(chuàng)新基地經(jīng)費投入充分、預(yù)算合理、使用高效；評價機制方面，制定了完善、嚴格的專家督導(dǎo)制度，定期對創(chuàng)新實踐活動和基地運行效果進行全程檢查和督導(dǎo)，并評定等級，等級與教員業(yè)績評價、教學(xué)補貼掛鉤，確保實踐教學(xué)高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量。

2.3 要營造積極向上的創(chuàng)新文化

創(chuàng)新文化是基地的靈魂，是推動基地發(fā)展的不竭動力。它包含著非常豐富的內(nèi)容，其核心是基地的精神和價值觀。

經(jīng)過多年的建設(shè)和積淀，基地形成“團隊實干、創(chuàng)新精細、融合致遠”基地文化，文化展廳、名家講座、科技文化節(jié)、學(xué)科競賽、國際學(xué)員科技周等活動成為學(xué)校靚麗的風(fēng)景。基地建設(shè)了創(chuàng)新文化和創(chuàng)新作品演示大廳，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)自然辯證法、形式邏輯、科學(xué)哲學(xué)方面的知識，鼓勵學(xué)生突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。注重科學(xué)家、教授和老師的啟迪和熏陶作用[14]，經(jīng)常開設(shè)高水平的講壇、講座和學(xué)術(shù)交流活動[15]，如院士報告、名家講壇等，面向基地開設(shè)的創(chuàng)新設(shè)計課程“千年機械話創(chuàng)新”被評為國家精品視頻公開課，上線后獲得廣大網(wǎng)民的高度評價。每年開展各種主題的大型科技文化節(jié)活動，如“機器人文化節(jié)”，包括創(chuàng)新作品展示，知名專家做學(xué)術(shù)、人文講座、文藝表演等環(huán)節(jié)，極大地激發(fā)了創(chuàng)新實踐積極性，擴大了創(chuàng)新基地的影響力。每年定期籌劃舉辦各種創(chuàng)新實踐比賽，鼓勵大學(xué)生參加國內(nèi)外舉辦的各種學(xué)科競賽，如機械學(xué)科的“全國大學(xué)生機器人設(shè)計大賽”，控制學(xué)科的“央視機器人大賽”，儀器學(xué)科的“虛擬儀器大賽”等。由于聲名在外，基地多次承接由巴基斯坦、埃及、白俄羅斯、阿爾及利亞和我國聯(lián)合舉辦的“國際學(xué)員科技周”的實踐教學(xué)活動，提升了創(chuàng)新基地的國際影響力。

3 結(jié) 語

創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)是落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》的重要內(nèi)容，是促進我國由“大國”邁向“強國”的重大舉措[16]。本文結(jié)合作者所在的國防科技大學(xué)無人系統(tǒng)大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地，系統(tǒng)總結(jié)了跨學(xué)科“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新基地的建設(shè)與運行情況，深入分析了“主題式”大學(xué)生創(chuàng)新實踐基地的建設(shè)思路和舉措，對此進行了初步探索、實踐并取得明顯成效。需要進一步開拓思路，以大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，不斷調(diào)整創(chuàng)新基地的角色與功能，探索有效模式，不斷提升創(chuàng)新實踐基地在提高大學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量中的作用，為建設(shè)創(chuàng)新型國家提供大批高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

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ANewStrategyforCultivationofInnovativeAbility:TheExplorationandPracticeofInterdisciplinaryThemeInnovationBase(ITIB)

LUOZirong，SHANGJianzhong，YANGJunhong

(School of Mechatronics Engineering and Automation， National University of Defense Technology，Changsha 410073，China)

Traditional creative bases are usually established on single discipline, and the innovation activity is mostly carried out for competition in a disposable way, these measures are not good for the continued cultivation of creative talents and the sustainable development of cultivation mechanisms. To solve this problem, targeting at the cultivation of college students’ creative ability and engineering quality, a new strategy for cultivation of creativity and a new pattern of establishing Interdisciplinary Theme Innovation Base (ITIB) are proposed. Taking the unmanned system ITIB of National University of Defense Technology (NUDT) as a case, the construction and operation of ITIB is systemically summarized, and the construction strategy, operational effectiveness and inspiration of ITIB are also analyzed in-depth. Through carrying out group organized thematic creative activity, the student innovation activities have transformed from “once innovation, and personal innovation” into “continued innovation, and team innovation”, the innovation ability and engineering literacy of students have been greatly improved, and significant innovation base and excellent creative talents cultivation results are achieved.

innovation ability; interdisciplinary training; innovation bases; unmanned system

G 642

A

1006-7167(2017)11-0206-04

2016-11-17

湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目《基于項目的跨學(xué)科全程一體化創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系構(gòu)建與實踐》;國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)“985 工程”教育教學(xué)研究課題

羅自榮(1974-)，男，湖南邵東人，博士，副教授、碩士生導(dǎo)師，研究室主任，研究方向為智能機械與數(shù)字化設(shè)計，獲軍隊育才獎銀獎、軍隊教學(xué)成果一等獎。

Tel.：13787202856；E-mail:luozirong@nudt.edu.cn