鄧 飛， 劉恩福， 崔洪斌， 楊 光， 張嘉鈺， 馮 運， 葛杏衛(wèi)

(河北科技大學(xué) a.機械工程學(xué)院，b.教務(wù)處，石家莊 050018)

工科大學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的構(gòu)建

鄧 飛a， 劉恩福b， 崔洪斌a， 楊 光a， 張嘉鈺a， 馮 運a， 葛杏衛(wèi)a

(河北科技大學(xué) a.機械工程學(xué)院，b.教務(wù)處，石家莊 050018)

培養(yǎng)社會經(jīng)濟發(fā)展所急需的創(chuàng)新實踐型人才是我國當(dāng)前高等教育教學(xué)研究的重點，也是高校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，推進(jìn)和深化素質(zhì)教育的迫切要求。大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力主要體現(xiàn)為知識的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，通過對河北科技大學(xué)在工科大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)過程中的運行機制和實施策略的探討和總結(jié)，并借鑒國內(nèi)外高校實踐教育的先進(jìn)經(jīng)驗，以高效率和實效化為原則，構(gòu)建了面向工科大學(xué)生的應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式；以普適化和個性化為特征，設(shè)計了多元化的實施方案；以快捷響應(yīng)和周到服務(wù)為標(biāo)準(zhǔn)，建立了面向大學(xué)生創(chuàng)新實踐訓(xùn)練的云服務(wù)平臺及管理模型。

工科大學(xué)生； 應(yīng)用與創(chuàng)新能力； 培養(yǎng)模式； 云服務(wù)平臺

0 引 言

隨著全球經(jīng)濟一體化進(jìn)程的加快以及科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，社會生產(chǎn)的競爭愈加激烈，各行各業(yè)對人才的需求已由數(shù)量規(guī)模型轉(zhuǎn)化為素質(zhì)效率型，專業(yè)知識面寬且應(yīng)用能力強、創(chuàng)新思維廣且實踐能力強的高素質(zhì)大學(xué)生成為社會需求的重點。結(jié)合《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》，我們深刻領(lǐng)會到：“高等院校要大力推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策，培養(yǎng)社會經(jīng)濟發(fā)展新動力所急需的高素質(zhì)人才”；“高等教育應(yīng)以推進(jìn)素質(zhì)教育為主題，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為核心，以培養(yǎng)創(chuàng)新實踐型人才為目標(biāo)[1]?！币虼?，高等教育進(jìn)行人才培養(yǎng)改革的主要策略包括：通過豐富課程知識、創(chuàng)新理論教學(xué)方法、完善實驗教育手段，推進(jìn)教學(xué)、科研、實踐協(xié)調(diào)育人，大力培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新實踐型人才[2]。而工科大學(xué)生的實踐能力，既是理論知識應(yīng)用的體現(xiàn)，也是科研活動創(chuàng)新的表現(xiàn)，因此構(gòu)建高效率、實效化的實踐能力培養(yǎng)模式成為高校實驗教學(xué)研究的重點。

1 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的構(gòu)建

1.1 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)指導(dǎo)思想的確立

專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力是大學(xué)生實踐能力的重要體現(xiàn)，尤其是在當(dāng)前社會化大生產(chǎn)狀態(tài)下，科技創(chuàng)新開發(fā)的目的往往以便捷服務(wù)于社會生產(chǎn)生活為首要任務(wù)，高水平的科技成果普遍是多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用，因此，要培養(yǎng)高素質(zhì)人才，構(gòu)建的應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式必須具有正確的導(dǎo)向，培養(yǎng)方案具有突出的可操作性，培養(yǎng)內(nèi)容具有普適化、個性化和實效化的特點[3]。通過對多所院校的的調(diào)研分析，并結(jié)合我校實踐教育的經(jīng)驗總結(jié)，確立以 “實用性”和“新穎性”作為應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的指導(dǎo)思想，“實用性”包含兩層含義，其一是指培養(yǎng)方案的選題、實踐過程和預(yù)期成果要貼近現(xiàn)實社會生產(chǎn)生活，要具有明顯的社會實用價值；其二是指采用的技術(shù)路線和技術(shù)方案要應(yīng)用多學(xué)科知識內(nèi)容，使實踐成果具有突出的使用功能。新穎性是指實踐活動的成果性能指標(biāo)、技術(shù)手段、科研方案要突出先進(jìn)性和創(chuàng)新性，盡量采用新技術(shù)、新工藝、新方法，將創(chuàng)新精神貫徹實踐訓(xùn)練全過程，提高大學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力、服務(wù)創(chuàng)新能力、管理創(chuàng)新能力、方法創(chuàng)新能力，拓展大學(xué)生創(chuàng)新思維空間。“實用性”和“新穎性”密不可分且相輔相成，既是應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的指導(dǎo)思想，又是訓(xùn)練成果的價值評價標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)涵思想如圖1所示。

圖1 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)指導(dǎo)思想內(nèi)涵

將實用性和新穎性指導(dǎo)思想貫徹實踐訓(xùn)練全過程，能充分調(diào)動大學(xué)生創(chuàng)新實踐的熱情和學(xué)習(xí)積極性，他們會自發(fā)的選修相關(guān)專業(yè)知識，調(diào)研查詢最新技術(shù)應(yīng)用，主動參加高水平的科研實踐鍛煉，相比傳統(tǒng)的固定大綱式實驗教學(xué)過程，實用性和新穎性突出的實踐能力培養(yǎng)模式對提高工科大學(xué)生的知識廣度、思維活躍度、技術(shù)開發(fā)能力、興趣認(rèn)知程度等具有明顯的效果和優(yōu)勢。

1.2 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的構(gòu)建

對于工科大學(xué)生來說，專業(yè)課程大綱內(nèi)配套的常規(guī)實驗或?qū)嵙?xí)內(nèi)容，能夠加深對相關(guān)課程的理解和掌握，但是相對固化的實驗手段和內(nèi)容往往比較陳舊，與社會先進(jìn)的生產(chǎn)狀態(tài)有很大的脫節(jié)，對大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)效果有限。而大學(xué)生參加系統(tǒng)化、規(guī)范化、具體化的項目開發(fā)式實踐訓(xùn)練，根據(jù)項目設(shè)定的開發(fā)任務(wù)利用專業(yè)知識進(jìn)行主動式創(chuàng)新研發(fā)，能夠鍛煉多學(xué)科知識的綜合運用能力；能夠拓展創(chuàng)新思維空間、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度；能夠充分挖掘個人潛質(zhì)及特長，為其未來發(fā)展指引捷徑方向[4]?；诖四康?，構(gòu)建的應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式如圖2所示。該模式的特點：①實踐訓(xùn)練的選題和實施過程貼近社會實際生產(chǎn)，以實用性和新穎性做為指導(dǎo)與評價的原則；②從培養(yǎng)方案的設(shè)計方面，以參加學(xué)科競賽和科研項目訓(xùn)練為實施手段，建立標(biāo)準(zhǔn)化、易操作的技術(shù)能力提升訓(xùn)練方案，整體提高大學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力的同時，兼顧高素質(zhì)人才的個性化培養(yǎng)； ③以軟實力提高為目的，建立多方向的非技術(shù)能力培養(yǎng)方案，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)； ④以云制造思想為理念建立面向大學(xué)生創(chuàng)新實踐活動的云服務(wù)平臺，從云平臺的管理方式、制造資源整合、服務(wù)資源池的建設(shè)、教師協(xié)同指導(dǎo)方式等方面進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計開發(fā)，并依托信息化技術(shù)設(shè)計了高效率的云服務(wù)綜合管理模型。

2 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的多元化方案設(shè)計

2.1 依托學(xué)科競賽建立普適化的培養(yǎng)方案

工科大學(xué)生參加具體的科研項目開發(fā)實踐是提高其應(yīng)用與創(chuàng)新能力的一條有效途徑，但是科研項目如果任由學(xué)生自由選題，受限于學(xué)生的個人能力和社會經(jīng)驗，受限于指導(dǎo)教師的專業(yè)特長和精力，項目的實施過程和訓(xùn)練成果往往難以達(dá)到實用性和新穎性突出，培養(yǎng)的效果難以保證。因此，科研項目開發(fā)式的實踐訓(xùn)練應(yīng)該具有相對統(tǒng)一的選題范圍、標(biāo)準(zhǔn)化的實施流程、自由創(chuàng)新發(fā)揮的空間、權(quán)威的成果評價體系等特點。各種學(xué)科競賽(含科技競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃等)一般是由政府教育部門或行業(yè)協(xié)會主辦，以培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計意識、工程實踐能力和團隊協(xié)作精神為目的；學(xué)科競賽的命題范圍依專業(yè)或?qū)W科劃定，與專業(yè)知識密切相關(guān)，競賽的命題設(shè)計來源于當(dāng)前社會需求，具有較高的社會應(yīng)用價值；項目開發(fā)難度適中又能給學(xué)生足夠的創(chuàng)新發(fā)揮空間；參賽范圍覆蓋了絕大部分高校，競賽過程充滿挑戰(zhàn)性，能夠充分激發(fā)參與者創(chuàng)新實踐的熱情；學(xué)科競賽有比較嚴(yán)格的參賽程序、標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)流程、權(quán)威的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價形式，適合所有大學(xué)生參與其中進(jìn)行實踐。因此依托學(xué)科競賽建立了圖3所示的面向工科大學(xué)生整體的普適化培養(yǎng)方案，包括：參賽流程設(shè)計、實踐任務(wù)分配、指導(dǎo)內(nèi)容劃分等多個模塊，標(biāo)準(zhǔn)化的實踐方式使大學(xué)生能夠根據(jù)興趣和能力，在命題范圍內(nèi)選取適合的創(chuàng)新開發(fā)方向進(jìn)行訓(xùn)練；以實用性和新穎性為指導(dǎo)思想的訓(xùn)練內(nèi)容和實施方式給了大學(xué)生充足的知識應(yīng)用與技術(shù)創(chuàng)新空間，突出的鍛煉效果和權(quán)威的成果評價體系保證了大學(xué)生參與的積極性。

圖2 應(yīng)用與創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的模型

圖3 學(xué)科競賽實踐訓(xùn)練方案圖

2.2 依托教師科研項目建立個性化培養(yǎng)方案

高素質(zhì)人才是當(dāng)今科技創(chuàng)新的中堅力量，建立個性化實踐訓(xùn)練方案，培養(yǎng)挖掘高素質(zhì)人才是實踐能力培養(yǎng)的重要內(nèi)容，通過高水平的科研訓(xùn)練，在高等教育階段充分挖掘人才潛能，能夠使他們在實踐活動中找準(zhǔn)自己的興趣點和特長點，準(zhǔn)確定位自己未來的專長發(fā)展方向[5]?；诖?，開發(fā)了一種大學(xué)生參與教師科研項目進(jìn)行高水平實踐訓(xùn)練的方案，利用高水平的科研訓(xùn)練來培養(yǎng)挖掘高素質(zhì)人才。教師的科研課題往往是解決當(dāng)前社會生產(chǎn)生活中疑難問題的高科技開發(fā)項目，學(xué)生受限于知識層次和經(jīng)驗水平，如果直接參與高難度的科研實踐，訓(xùn)練效果難以保證，教師的指導(dǎo)工作量也會非常繁重，甚至可能會影響課題的實施進(jìn)度及質(zhì)量[6-7]。本文設(shè)計了一種高效易操作的方案，讓大學(xué)生們有機會參加到高水平的科研開發(fā)中，既提高大學(xué)生的綜合能力，又培養(yǎng)挖掘出有潛力的高素質(zhì)人才。具體實踐方案：①將教師的科研項目按任務(wù)類型進(jìn)行分解，劃分為“先進(jìn)制造型”“輔助設(shè)計型”“子課題開發(fā)型”“開放實驗型”4種子任務(wù)，這幾種子任務(wù)的技術(shù)難度比學(xué)科競賽項目的技術(shù)難度大，但是屬于教師科研課題中相對較容易完成的部分；②在學(xué)生能力考核達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，教師和學(xué)生通過雙向選擇，確定學(xué)生(團隊)參與的子任務(wù)類型并在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實操訓(xùn)練；③學(xué)生全程參與科研項目的總體集成和綜合調(diào)試，既加深掌握本專業(yè)的知識，又在集成和調(diào)試過程中拓寬了知識面。通過以上方式，能力突出的學(xué)生獲得了高水平的科研訓(xùn)練，個人潛質(zhì)和興趣方向能夠被充分發(fā)掘，為其未來快速實現(xiàn)自身的工作價值指引了一條捷徑，并且一些學(xué)生的奇思妙想也能幫助或促進(jìn)教師科研課題的開發(fā)[8]。

2.3 提高軟實力，建立非技術(shù)能力培養(yǎng)方案

傳統(tǒng)的實踐能力培養(yǎng)，往往重視技術(shù)能力培養(yǎng)，忽視大學(xué)生口語表達(dá)能力、技術(shù)寫作能力和團隊協(xié)作能力等軟實力為特征的非技術(shù)能力的培養(yǎng)，但是，這些軟實力就好像展現(xiàn)個人綜合能力的名片，不但能夠鍛煉學(xué)生縝密的邏輯思維能力，而且能夠促進(jìn)大學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科研習(xí)慣。軟實力突出的大學(xué)生，不但掌握了一種能夠提高和拓展個人能力的形式，而且能夠在社會工作中快速脫穎而出，獲得優(yōu)秀的社會評價[9-10]。本方案設(shè)計的非技術(shù)能力培養(yǎng)內(nèi)容包括：口語表達(dá)能力訓(xùn)練、技術(shù)資料寫作能力、團隊寫作能力訓(xùn)練3項內(nèi)容，如圖4所示。其中口語表達(dá)能力訓(xùn)練主要包括演講訓(xùn)練和答辯訓(xùn)練兩種，演講訓(xùn)練主要是將實踐內(nèi)容進(jìn)行流暢清晰的匯報，答辯訓(xùn)練是對各環(huán)節(jié)的問辯能夠迅速組織語言做出準(zhǔn)確回答；技術(shù)寫作能力訓(xùn)練選取了“科研論文”“專利文書”“課題技術(shù)資料”3個方向，科研論文的內(nèi)容強調(diào)學(xué)術(shù)性、創(chuàng)新性和語言邏輯性，專利文書強調(diào)技術(shù)方案的實用性、新穎性和格式規(guī)范性，課題技術(shù)資料的撰寫強調(diào)論點論據(jù)充分、過程科學(xué)合理、成果完整清晰；團隊協(xié)調(diào)能力訓(xùn)練選取了“溝通與協(xié)調(diào)”“分工與配合”“組織與實施”3項內(nèi)容，其培養(yǎng)形式主要是將實踐任務(wù)進(jìn)行合理細(xì)分，建立面向團隊不同成員且相關(guān)緊密關(guān)聯(lián)的子任務(wù)集，在項目協(xié)作開發(fā)過程中鍛煉相互間的溝通與配合。指導(dǎo)教師通過專題授課講解、模板樣例制作、集中輔導(dǎo)修正等方式對以上非技術(shù)能力的訓(xùn)練項目進(jìn)行指導(dǎo)，大學(xué)生可以進(jìn)行培養(yǎng)內(nèi)容和訓(xùn)練方式的自由選擇并通過“論文發(fā)表”“專利授權(quán)”“軟著登記”“專家測評”等權(quán)威的形式進(jìn)行價值評價。

圖4 軟能力培養(yǎng)方案圖

3 創(chuàng)新實踐云服務(wù)平臺的建設(shè)與管理

在校生普遍缺乏社會生產(chǎn)經(jīng)驗，專業(yè)知識的靈活應(yīng)用能力也較差，傳統(tǒng)的教學(xué)實驗訓(xùn)練僅僅鍛煉了他們基本的知識應(yīng)用能力[11]，但這種基本能力無法應(yīng)付實用性和新穎性突出的科研實踐項目的開發(fā)，因此我們經(jīng)?？吹酱髮W(xué)生在實踐活動中，大量的時間和精力浪費在程序性事務(wù)環(huán)節(jié)，缺乏高水平的綜合指導(dǎo)和先進(jìn)的服務(wù)資源協(xié)助，最終實踐成果的實用性和新穎性并不突出。因此，整合校內(nèi)外可用的服務(wù)資源，建設(shè)創(chuàng)新實踐服務(wù)平臺為實踐訓(xùn)練提供周到的服務(wù)支持，對實踐活動的順利高效開展具有重要的促進(jìn)作用[12-13]。

本課題組借鑒云制造思想，構(gòu)建了面向大學(xué)生的創(chuàng)新實踐活動的云服務(wù)平臺及綜合管理模型，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要內(nèi)容包括：①依指導(dǎo)教師專業(yè)和專長將指導(dǎo)能力進(jìn)行信息化描述，建立指導(dǎo)教師信息庫；將校內(nèi)外可用的硬制造資源、軟制造資源、特定機構(gòu)的綜合服務(wù)能力進(jìn)行信息化描述，建立服務(wù)資源信息庫。②整合指導(dǎo)教師信息庫和服務(wù)資源信息庫，提取服務(wù)資源的管理特征信息輸入云服務(wù)平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理，服務(wù)能力特征信息輸入服務(wù)資源池待選。③建立外協(xié)需求描述信息和服務(wù)資源管理信息的匹配規(guī)則，形成需求與服務(wù)的快速選擇與匹配能力。④建設(shè)創(chuàng)新實踐基地，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作室或眾創(chuàng)空間等形式對大學(xué)生實踐團隊開放，基地配備基本的制造與服務(wù)能力。云服務(wù)平臺的應(yīng)用過程：大學(xué)生實踐團隊在創(chuàng)新實踐基地進(jìn)行訓(xùn)練過程中，其實踐內(nèi)容包括自主開發(fā)部分和外協(xié)需求部分，外協(xié)需求部分通過與云服務(wù)平臺的資源服務(wù)管理功能進(jìn)行快速檢索，與制造資源匹配后指令服務(wù)資源池內(nèi)的服務(wù)能力完成外協(xié)需求任務(wù)；外協(xié)服務(wù)和自主開發(fā)同步進(jìn)行，相互配合，完成實踐項目成果的集成開發(fā)。以云制造思想構(gòu)建的創(chuàng)新實踐服務(wù)云平臺，不但保證了制造資源的高效整合和快速響應(yīng)，而且能夠充分發(fā)揮指導(dǎo)教師團隊的專業(yè)特長和協(xié)同優(yōu)勢，使大學(xué)生應(yīng)用與創(chuàng)新能力獲得大幅提高[14-15]。

圖5 云平臺資源服務(wù)管理結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié) 語

本成果構(gòu)建的培養(yǎng)模式以實施效率高、通用性強、易于推廣為原則；培養(yǎng)過程體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、具體化、易操作；實踐內(nèi)容在保證實用性和新穎性的前提下具有面向不同大學(xué)生群體的可選擇性；通過建立以學(xué)科競賽、科研開發(fā)和非技術(shù)能力訓(xùn)練為樣本的培養(yǎng)方案，保證了普適化和個性化的培養(yǎng)效果；通過完善大學(xué)生創(chuàng)新實踐云服務(wù)平臺和建設(shè)高水平的指導(dǎo)教師團隊，保證了培養(yǎng)的質(zhì)量；通過指導(dǎo)思想、總體方案、實施過程的綜合研究與優(yōu)化，構(gòu)建了完整高效的培養(yǎng)模式。

本方案在我校工科專業(yè)大學(xué)生的實踐教育環(huán)節(jié)進(jìn)行了推廣，有效填補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式在實用性和新穎性方面的不足，大學(xué)生的應(yīng)用與創(chuàng)新能力獲得了大幅提升。以機械學(xué)院為例，近3年來，有800多名機械專業(yè)大學(xué)生應(yīng)用本方案進(jìn)行了多元化的實踐訓(xùn)練，共獲得省級以上學(xué)科競賽獎勵56項，完成省級以上大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃22項，大學(xué)生為主授權(quán)專利12項，大學(xué)生為主要作者發(fā)表科研論文9篇，開設(shè)開放性實驗25項，畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)到98%以上，本方案構(gòu)建的培養(yǎng)模式獲得了2016年校教學(xué)成果獎。

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TheConstructionoftheTrainingModeofApplicationandInnovationAbilityofEngineeringStudents

DENGFeia,LIUEnfub,CUIHongbina,YANGGuanga,ZHANGJiayua,FENGYuna,GEXingweia

(a.School of Mechanical Engineering; b. Office of teaching affairs, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

Cultivating the innovative practical talents needed by the social economic development is the focus of the current higher education research in China, and it is an urgent requirement to improve the quality of talents training, and promote and deepen the quality education. College students’ ability of innovation and practice is mainly reflected in the knowledge application ability and innovation capability. The training mode of application and innovation ability for engineering students based on the principle of efficiency and effectiveness is constructed by discussing and summing up the operation mechanism and the implementation strategy of the college students’ practice ability training in Hebei University of Science and Technology, and drawing lessons from the advanced experience of practice education in colleges and universities at home and abroad. A diversified implementation plan which is characterized by universality and personalized is designed. Cloud service platform and management model for college students’ innovation practice activity which take quick response and thoughtful service as standard are set up.

engineering students; application and innovation ability; training mode; cloud service platform

G 647

A

1006-7167(2017)11-0210-05

2016-11-18

2015年河北省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目(2015GJJG071);2015年河北省社會科學(xué)基金項目(HB15GL076);河北科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目(2016-ZB003;2016-YB019)

鄧 飛(1973-)，男，河北石家莊人，高級工程師，碩導(dǎo)，主要研究方向為云制造和大學(xué)生實踐教育。

Tel.：13831126728；E-mail：66680821@qq.com