基于过程体验的应用型大学生机械创新实践 能力培养

肖耘亚，神翠楠，唐 伟，李小平，毛 星

（韶关学院 智能工程学院，广东 韶关 512005）

当前国家面临迫切的产业转型升级任务，需大力提高自主创新能力.企业是技术创新的主体.企业技术创新的主力军是高素质应用技术型人才.因此，创新实践能力是高素质应用技术型人才培养的重要方面.国内诸多学者在大学生创新实践能力培养方面做了深入研究，主要涉及本科生创新能力培养体系建设的模式及措施［1-3］、科研创新能力培养路径优化［4］、提高创新能力的策略［5］、创造性思维训练和创新方法运用［6］、机械创新设计大赛在大学生创新能力培养中的意义［7-8］、以机械创新大赛为导向的教学体系［8-9］、以竞赛为激励机制的课外培养体系［10］、大学生创新能力培养的价值链结构［11］、创新培养中教学管理和考核评价新模式［12］等方面，但少有系统阐述应用技术型人才的创新实践能力培养.以应用型人才培养为目标的地方院校，由于生源素质受限，教学资源相对短缺，在大学生创新实践能力的培养上有其特殊性，需要克服各方面的困难，结合自身的实际情况，着力打造有特色的培养模式.本文从过程体验的角度对应用型大学生创新实践能力培养进行构建和分析.

1 应用型大学生机械创新实践能力培养存在的问题

1.1 教学资源相对短缺，课程内容增加与课时压缩互相矛盾

机械是一门工程科学，机械工程师的成长要经过理论学习、实验实训、实习见习、课程设计和毕业设计等多个阶段，对教学资源的占用偏高.近年来随着地方院校招生规模扩大和相对滞后的教学设施投资，使得机械类专业的教学资源变得相对短缺，极大地制约了学生创新实践能力的培养.随着技术进步和时代变迁，各门学科的知识在不断增加.机械专业增加了计算机绘图、计算机辅助设计与制造、先进制造技术等多门课程，压缩了传统课程的学时，与此同时传统课程本身的内容也在增加.在新形势下，各高校普遍提倡自学，为留出自学时间，周学时已降低到24学时、总学时由3 600降到2 500左右，教师普遍感受到学时不足的压力，尽管多媒体技术在教学中的应用增加了每学时的信息容量，从一定程度上缓解了这种压力，但课程内容增加与教学课时压缩的矛盾仍普遍存在，教学中常有讲不深、讲不透的无奈，更顾不上加强对学生的创新实践能力培养.

1.2 理论教学与工程应用脱节

近年来，我国制造业迅速发展，制造技术突飞猛进，逐步跟上了先进工业国家的步伐.而作为教学基本依据的教材，出于严谨和成熟的需要，教材内容相对落后于生产实用技术，再加上先进技术在市场竞争环境中所形成的保密性等原因，使得理论教学逐渐与工程应用脱节.机械学科是实践性、应用性和操作性都很强的一门学科，需要学生具备熟练的实践动手能力和良好的劳动意识，但当前的教学方法和教学手段均偏重于理论教学，实践环节（包括课程设计）也多以验证性为主，学生难以了解工作岗位的真实需求，往往要在生产实习之后才初步建立起机械制造和工程实际的感性认识，但这时留给学生自我修正和补充的时间已很短，导致学生毕业后尚需较长时间的适应过渡期和再学习，才能完全胜任工作岗位.

1.3 传统的课堂教学形态与信息时代不相协调

传统的课堂教学多为讲座式，于学生而言是“要我学”，与“以人为本”和“以学生为中心”的教育理念不符.以试卷为载体的课程考试也难以考核诸如工程实践能力、创新能力、团队精神等综合素质.信息时代背景下的学生，知识获取的渠道极宽，基于网络的教育资源非常丰富，各种教学视频、教程和几乎随时可以知道“答案”的“度娘”，大大拓宽了学生视野，尤其是移动网络和智能手机的普及以及最近兴起的MOOC，使得学生不缺信息来源而愈发不重视课堂，“手机党”“低头族”在课堂上随处可见.在当前国内高等教育形势下，地方院校招生生源质量不断下滑，独生子女现象也在教学中呈现出独立性差、学习自主性欠缺等弊端，社会用人单位对毕业生独立工作能力的要求越来越高，学习无用论重新冒头，厌学、迷惘困扰着不少学生，导致教与学的鸿沟不断扩大.

2 基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养思路

应用型人才培养是以能力为中心，以适应社会需求为目标，以培养技术或实践应用能力为主线的人才培养模式.相对于理论型人才，在知识方面更强调应用，在能力方面更强调实践.在新的科技和人才市场环境下，特别是产业转型升级背景下，对应用技术型人才在创新实践能力方面的要求越来越突出.具体到机械类大学生，关键在于涉及机械产品——尤其是制造装备的设计、开发及制造方案实施过程中的创造力.特别是产业转型升级所需的新产品开发所应具备的创新意识、创新技能以及拟订制造工艺过程中的创造性思维能力.为使应用型大学生机械创新实践能力培养有计划、持续地、步步深入地开展与提升，从思路与做法上，既要使应用型人才培养与学科建设相互带动、互相推动，又要保证学生创新实践的持续性与开放性.因此，笔者提出了以项目为载体的基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养模式（如图1所示）.在以项目为载体的创新实践中，学生是建构者，是合作探究者，是学习的主人.学生在“兴趣驱动，自主实践、重在过程”的项目实践中受到全方位的锻炼.

图1 基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养模式

以项目为载体的基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养模式是“基础——实践——素质”融合发展的培养模式，由2个课堂（理论教学的第1课堂和课外科技活动的第2课堂）、3类实践（技能实训、创新竞赛、大创项目）以及3层体验（协会交流、项目教学、竞赛实战）构成，2个课堂中的课内教学涉及机构学、设计学和工艺学等的思想、方法等基础理论知识，同时辅以课外科技活动来促进学生自主建构和完善个性化的知识体系，为机械创新实践打下坚实的基础的同时，两者结合拓展了教学时间与空间，有效缓解课时压缩带来的压力，既能增强课程教学与工程应用的结合，又能在课外科技活动中结合具体研究项目把课内来不及讲深讲透的内容讲到透彻明白. 3类实践中的技能实训培养工程实践动手能力，创新竞赛推进理论与实践的结合强化创新设计能力，大创项目进一步深化科学研究和产品设计开发能力，以与工程应用紧密结合的丰富的实践项目为学生提升创新实践能力和综合素质创造条件，同时又利用了学生的课余时间，通过3类实践有效提高各类教学资源的利用率，突破资源短缺的瓶颈. 3层体验中的协会交流促进以兴趣为导向的自主学习，激发学生参与创新实践的积极性；项目教学承载新型师生关系的构建、教与学的目标协调，实现学生主体地位的转移；竞赛实战发挥切实的激励作用，完成对创新成果的检验与交流，以层层推进的学生个体的亲身体验承载的教学过程提升学生的机械创新综合素质.培养过程体现出将课内所学用在课外实践，两者紧密结合，实现了理论知识在实践中进行验证的体验；扎实的机械基础知识构成学生创新实践的理论支撑，创新实践反过来又加深学生对理论知识的理解；3层体验又循序渐进，开放融合，最终提升学生的创新综合素质；3者融为一体，在应用型人才创新实践能力培养上具有科学性和系统性，可为学生走上工作岗位后的持续发展奠定良好基础.

3 教学改革的主要内容和具体做法

3.1 将机械创新和工程实践思想融入2个课堂教学全过程

基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养，是一种以项目为载体，将机械创新和工程实践思想融入2个课堂教学全过程的教学模式.

在课内理论教学中，根据不同课程的教学要求，注重融入机械创新工程案例，将获奖的机械创新竞赛优秀成果和授课内容相结合，以提高学生机械创新能力和工程应用能力.如《机械原理》中的机构设计与应用、《机械设计》中的有限结构尺寸的承载能力分析与计算、《机械创新设计》的创新案例、《机械制造技术基础》中的产品质量分析与控制以及典型加工方法与工艺创新等，结合工程案例，有效实行创造性教育，让学生认识到从设计到方案实施都是一种创造性的活动过程，不仅可以增强学生的创新意识和创造欲望，拓宽设计思路，培养学生独立解决实际问题的能力，同时可以帮助学生树立正确的设计思想和观念.各门课程的教学在融入创新竞赛成果的项目案例后，极大地增强了学生对所学内容应用价值的直观理解和学习积极性与主动性，有效地提高了教学质量.此外，还进一步将创新竞赛的获奖项目引入到课程设计和毕业设计中，在丰富教学内容的同时，拓宽了教学内涵，进一步促进了应用型人才的培养.

在课外科技活动中主要实施项目研究，以项目研究的方式实现创新教育.立足于机械创新竞赛和大创项目，在项目研究过程中实施一对一指导、集中培训、团队讨论等多种教学形式，以项目为载体，实现集教学、训练和创新为一体的教学模式创新.项目研究强调的是以学生为主体，教师作为学习的组织者、指导者、帮助者和促进者，整个过程都是围绕着“学生”甚至是“个体”进行的，学生对知识的记忆已不是最重要的，而创造性思维和创造能力却得以充分发挥，由项目自然构成的团队又促使学生在研究过程中相互协作，充分发挥团队合作精神.项目研究对学生而言是个性化的过程体验，以解决实际问题为根本目标，在有效激发学习热情、锻炼创新能力的同时，又充分融入了工程实践思想.项目研究的选题是由学生自主选择的，项目研究内容自然与学生个体兴趣以及特长等素质特点结合紧密，项目研究的时间和空间也是由学生自主掌握，易于达到与学生智力和心理周期的同步，项目团队的构成是结合学生个人能力和兴趣的自由组合，团队成员之间往往交往密切，有利于创新过程中的交流协调并相互启发和激励.创新项目的独特性和新颖性，与具体的创新团队结合，产生了特定的知识和能力需求，教师对项目创新的指导，落实到具体的学生个体上，有利于实现以特定学生为对象的教学，真正体现了“学生围着项目转，教师围着学生转”的学生在教学中的中心地位.

3.2 通过3类实践强化学生机械创新实践能力

培养应用型大学生的机械创新实践能力，需要着重培养学生的CAD建模能力、各类设备的动手操作能力以及创新设计等专业综合能力.为此建立了包含技能实训、创新竞赛、大创项目3类实践体系.

技能实训是基础实践能力培养，包含CAD建模能力和机床操作能力培养. CAD建模能力培养主要通过计算机绘图、三维实体造型设计、CAM软件应用基础等课程教学，并结合学术性学生社团——CAD协会的实践活动来加强，让学生重点掌握AutoCAD、UG、MasterCAM、Solidwork等多种设计软件的操作.在CAD协会每周三下午的学术活动中练习各种实物建模，逐步锻炼机械产品设计的信息加工能力和建模软件的实操能力，掌握将头脑中虚构的机械产品转化为三维模型的物化能力.动手操作能力培养主要包括金工实习、专业核心技能实训、数控实训、CAM实训等实践课程，培养学生车、铣、刨、磨、钳、焊等各工种的动手能力以及数控机床、三坐标测量仪等先进设备的实操能力.通过技能实训，为学生参与各类创新项目和课题奠定基础.

创新竞赛是学生机械创新实践能力培养的重要推手，包括全国大学生机械创新设计大赛、工程训练综合实践能力竞赛、广东省工科大学生实验综合技能大赛、韶关学院创新设计大赛等.借助当前风起云涌的各类机械创新竞赛活动，以CAD协会为依托，有计划、有步骤地以竞赛的形式来推动创新实践活动，定期举办全校性的创新设计大赛，并选拔优秀作品参加省级乃至全国的创新竞赛，通过竞赛对获奖的优秀作品进行表彰，为学生树立榜样，并给创新实践活动提供竞技舞台，吸引学生积极参与创新活动，再为有价值的作品申报专利，以巩固创新实践活动成果.从2002年至今，已成功举办了20届校内创新设计竞赛，并于2010年又进一步推出了创新技能竞赛，精心打造了2大竞技舞台.通过组织竞赛，在校园里掀起了学生学习先进CAD软件和竞相参与创新实践活动的热潮，鞭策和激励学生积极投身创新实践和课外科技活动.

大创项目是学校资助的大学生创新创业实践项目，包含创业实践、创业训练和创新训练3种类别.大创项目是需学生团队申报的竞争性项目，由于机械类学生在各类创新竞赛中结出了丰硕成果，我们会因势利导，将创新竞赛成果深化为创业类别，促使学生将竞赛时的实验品向工业产品转化，进一步提升学生的科学研究和产品开发能力，因而在项目竞争中具有优势.此外，依托CAD协会打造的良好创新氛围，个别有创意但不符合当年竞赛主题的创新作品，也会因扎实的前期工作而使其在创新项目竞争中具备优势.近年来，韶关学院智能工程学院成功获得了包括国家级创业实践、创业训练和创新训练3项、省级12项、校级30多项，构成了机械创新实践的第3大类别，有效拓展了实践平台.

3.3 结合3层体验提升学生机械创新综合素质

为加强学生个体的过程体验，构建了协会交流、项目教学和竞赛实战3层体验模式，让学生在自主选择和亲身参与中锻炼和提升自身的机械创新综合素质.

协会交流包含协会内部的学术交流以及由协会组织的跨校交流.韶关学院的CAD协会创办于2002年，经多年来的精心培育，已成长为学校最具影响力的学术性学生社团，为创新实践活动奠定了厚实的群众基础，并形成了以学生为中心、以兴趣为导向的充满活力的学习环境和乐观、积极、具有良性竞争性的学习氛围，打造了一个高效并极富吸引力的课外教学平台，创造了一种极为有利的创新性学习条件.协会内部的学术交流是固定在每周三下午，在CAD协会中以高年级学生传授CAD建模技巧、创新感受与竞赛经验的方式，带动协会会员自主思考，培养创新意识和创新精神；跨校交流则是由CAD协会联合广东松山职业技术学院、韶关市技师学院、广东省南方技师学院等院校的学生社团，每年进行一次交流，展示当年的创新成果，交流创新心得和社团组织经验.

项目教学是项目研究中的教学形式，其实施过程是由学生在项目研究过程中综合运用所学知识，独立构思方案，在产品设计过程中贯彻创新原则.指导教师则是结合具体的创新对象，对项目团队进行一对一的创造性实践指导，共同解决项目中关键的创新难题.这种以项目为载体的教学方式，融合了独立探究、团队学习、技术讨论、协作交流等多种形式，集教学、训练和创新为一体，增强学生个体学习和创新体验.在项目教学中，尊重学生主体选择，鼓励个性发展，让学生结合自主选择的创新项目，将知识领域、探究方式、重点研究和能力培养结合起来，在教学方法上实现从教师课堂讲座式的知识传授向学生自主学习式的探讨研究转变，在教学空间上从单一的教室向无拘束的课堂内外融合一体转变，在教学实践上从单纯的讲授和实验向研讨、探究和竞赛等综合实践活动转变，让学生在项目研发过程中体验知识的自主建构与运用，学会自主思考和自主学习，进一步促进知行合一.项目教学实现了课内与课外相结合、理论与实践相结合、教学与科研相结合，大大加强了学生创新能力、工程实践能力和团队协作精神的培养，缩短了用人单位需求与高校现有人才能力之间的差距，具有鲜明的时代性和创新性.

竞赛实战是创新实践活动的催化剂.高素质应用技术型人才培养的对象是学生，是个性丰富的个体.由于地方院校学生综合素质和创新教育条件的制约，促进学生创新实践能力培养的目标之一就是要努力营造一种富有激情的创新实践环境来激发学生个体的创新意识、创新精神，而竞赛实战恰恰能发挥这种作用.在竞赛实战中让学生自主提交研究开发的创新作品并进行演讲和展示，点燃创新激情并享受创新成就.通过竞赛实战展现团队创新成果，形成对参与者在个体价值展现方面的情感推动，获取卓越的成就感，又通过竞赛时天然的竞争造成的胜负欲，促进团队内部的团结合作和积极向上，形成外部的推动力，其实践过程极大地促进了学生运用机械专业理论知识并综合各门学科知识解决明确而具体的实际问题的能力，提升了机械创新综合素质.

3层体验结合起来，形成从自主开放引导、基础综合训练、项目专题研究、竞赛自主展示的循序渐进的创新实践体验模式，让学生以做促学、以学带研、以研融创，构建开放、富有个性的机械创新实践体验方式，使之贯通课堂内外，充分体现自主开放和积极创新，最终让学生在过程体验中实现创新性学习以全面提升个人的机械创新综合素质，并达成个性化培养的目的.

4 取得的成效

基于过程体验的应用型大学生机械创新实践能力培养的实施，有效解决了地方性院校教学资源短缺、学时压缩引起的讲不深讲不透等问题，丰富了课堂教学中的工程案例，践行了以学生为中心的教学理念，并促成了机制专业良好的创新氛围，机械类大学生的课外科技活动日趋活跃，参与机械创新竞赛活动的热情高涨，人数不断增多，主动学习的积极性得到明显提高.近年来获得省部级以上机械类创新竞赛奖59项，其中国家级奖6项；申报并获授权的专利10多项.与此同时，在学科建设方面获得国家级特色专业1个、中央财政支持的创新实践基地1个、省级特色专业1个、工程训练示范中心1个、高校工程技术研发中心1个，校级优秀教学团队1个，校级科研创新服务团队3个.

通过以项目为载体的基于过程体验的机械创新实践能力培养，机制专业人才培养质量明显提高，学生的就业渠道明显拓宽，创业能力显著增强.机制专业就业率在全校名列前茅，有科技创新经历的学生成为企业招聘首选的对象，且具备强劲的发展后劲，如2015届的叶同学在第六届大学生机械创新设计大赛获省级一等奖，因专业技能和综合素质过硬，在一家私企很快成长为该企业的总工程师，并于2016年底成功自主创业；2016届的郑同学，在第四届大学生工程训练能力竞赛中获国家级三等奖，其于2016年毕业后很快自主创业；2017届的李同学，在首届广东省工科大学生实验综合技能竞赛中获一等奖，毕业后在一家智能设备有限公司成长为装备总设计师；2018届的谭同学，首届2017年广东省工科大学生实验综合技能竞赛中获全省第一名，毕业后快速成长为某智能设备有限公司的系统软件总设计师.

基于过程体验的机械创新实践活动不仅在机电系持续发展，其影响也延伸到了校内其它专业，汽车、自动化等专业纷纷效仿，积极开展与其专业相关的创新实践活动，推动了学校课外科技创新实践活动的蓬勃发展.近年来韶关学院机械创新竞赛成绩在省内高校中名列前茅，并承办了省级大学生机械创新设计大赛，在广东省内产生较大影响，提高了学校知名度.