新工科背景下大学生创新团队建设与能力培养的探索和实践

张育林 王娜 张泽 刘宁艳 乔百杰 朱爱斌

摘  要：新经济发展促使高校进行教学改革，加快新工科建设。该文阐述大学生创新团队建设与能力培养的探索，遵循新工科人才培养模式，通过完善自主管理模式建设创新团队，实施项目管理方案把关项目进展，鼓励创新实践培育优秀作品，全面提高学生的创新能力和综合素质。这样的探索实践取得了预期的成果，为新工科建设背景下的人才培养模式改革提供新途径。

关键词：新工科；团队建设；创新能力；人才培养；教学改革

中图分类号：C961      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）33-0055-05

Abstract： The development of the new economy has prompted universities to carry out teaching reforms and accelerate the construction of new engineering. This paper expounds the exploration of college students' innovative team building and ability training. Following the "new engineering" talent training model， we improve the self-management model to build an innovative team， implement the project management plan to check the progress of the project， encourage innovative practice to cultivate excellent works， and comprehensively improve the students' innovative ability and comprehensive quality. Such exploration and practice has achieved the expected results， which provides a new reference for the reform of talent training mode under the background of new engineering construction.

Keywords： new engineering; team building; innovation ability; talent training; teaching reform

新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起需要具备更高的创新创业能力和跨界整合能力的工程科技人才。为了应对新经济发展对人才培养的新要求，2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设[1-3]。加快新工科建设，助力经济转型升级[4]。在新工科建设背景下，培养学生创新意识，提高学生创新能力，对促进新经济发展和建设科技强国具有重要的战略意义[5]。

随着当前科技的迅速发展和学科交叉渗透，科研活动更多地需要团队协作进行研究探索。跨学科创新团队是新时期科技发展的重要特征之一[6]。大学生创新团队是指为提高大学生创新能力、实现学习及科研目标而相互协作进行创新活动并产生一定价值成果的群体组织[7]。以大学生科技创新团队作为实现新形势下人才培养目标的有效载体和形式，是我国研究性大学正在大力探索的人才培养方式[8]。为满足新工科建设、卓越人才培养的需求，西安交通大学（简称“我校”）积极进行大学生创新团队建设的探索，实践表明创新团队作为学生提升自我、培养创新能力的重要途径，对于高校培养新时代的高素质創新人才具有重要意义。

一  完善自主管理模式，以团队精神激活创新力量

为了能充分发挥大学生的积极性、提供宽松的学习实践平台，我校支持和鼓励多个大学生科技类社团及项目活动队开展创新实践。近年来团队不断完善自主管理模式，形成了良好的创新团队氛围。以两个具有代表性的创新团队：慧鱼创意组合模型队和智能机器活动队为例，介绍团队创新管理和文化技术传承模式建设。

（一）  创新团队概况

西安交通大学慧鱼创意组合模型队，简称西交慧鱼（XJTU Fischertechnik Club），成立于2009年6月，是以德国慧鱼创意组合模型为核心，开展机电一体化设计、创新实践、研究交流等活动的学生学术科技类社团。西安交通大学智能机器活动队，简称西交智机，成立于2014年6月，长期致力于开展基于三维扫描、3D打印、自动控制、激光快速成型等技术的活动。自成立以来，两个活动队采取以竞赛为抓手，以项目为驱动的培养模式，积极开展各类技术培训、技术讲座、工程项目训练，形成了严谨、活跃、团结、奋进的团队文化氛围。近年来，活动队不断实现新的突破，多次在机创赛、电赛、工训赛等重大知名赛事中斩获国家级奖项。

（二）  管理模式建设

出色的管理可以增强团队凝聚力，提高团队工作效率，塑造团队的融洽氛围，因此管理在团队中发挥着至关重要的作用[9-10]。团队在发展过程中，建立和完善了一系列基本制度章程，规范了团队各项工作，形成了内部职能机构。团队管理主体均为在校本科生，教师对日常活动开展进行指导和监督。在学生自主管理模式下，团队能够更好地激发学生学习和实践的主观能动性，引导学生积极开展创新实践。

在内部职能机构建设方面，由指导老师统筹规划队内事务、队长和分管负责人的任务分工，队内事务由队长统一具体组织协调，分管负责人协助组织队内日常活动开展，下设机械组、电控组、宣传组和顾问团，各部门分工明确、通力合作。团队组织架构如图1所示。

图1  团队组织架构

在梯队建设方面，团队格外注重新队员的招新选拔。创新团队人员的选拔是创新团队建设的基础[5]。每年秋季学期开学，两个活动队面向全校进行招新宣传，通过报名表初步了解有意加入的成员，之后的面试环节重点就语言表达能力、逻辑思维能力和团队协作能力对面试者进行进一步了解。本着让更多学生参与课外科技实践的初心，以及深入考察新队员的考虑，大多数面试者都将有机会成为预备队员，进入个人考核期。通过参加团队的技术培训、完成训练任务、参加工程项目训练等环节，逐渐精简人员，择优录取，最终选拔20至30位预备队员成为正式队员参与团队项目，以老带新、相互渗透、形成梯队，确保团队发展活力。

在资源管理方面，目前校内场地和物品资源相对有限，因此团队管理工作中也十分重视资源的有效管理和利用。团队成立之初，场地仅有一间实验室，随着团队的发展壮大和学校实践教学中心的支持，场地资源问题逐步得到缓解，两个活动队拥有4个固定活动室，工位初步满足队内需求，并有空间得以布置不同竞赛赛道。团队定期会进行活动室空间布局的优化调整，以期实现空间利用率的最大化。同时严格执行活动室管理制度和队内物资借用登记制度，规范管理队内耗材和仪器设备，减少铺张浪费和资产遗失，满足日常训练和项目开展的需求。

（三）  技术培训体系

由于加入团队的新成员基础不一，为了让所有成员迅速掌握开展机电一体化项目的基本技术，团队形成了以指导老师、高年级老队员组成的顾问团为主讲，多层次、全面系统的技术培训体系，如图2所示。每次培训后都会安排实践任务，帮助新成员进一步掌握技术要点，同时任务完成情况也作为个人考核和人员筛选的重要依据。此外，为保证培训质量，每次培训主讲都会参考团队往届培训资料，并根据竞赛和项目的新场景、新功能的要求，调整培训内容和方式，培训过后收集培训资料统一保存，以此确保技术的传承和连贯性。

（四）  项目训练交流

进行前期的技术培训后，团队以项目为驱动，组织新成员自由组队开展工程项目训练，通过主题任务引导成员熟悉项目开展流程，进一步培养创新思维和团队协作能力。工程项目训练的开展需要管理团队积极组织，也需要新成员主动参与，如智能门禁系统控制项目、循迹小车项目、基于电梯的机电综合项目等，需要不同专业方向的队员通力合作。以项目为背景开展工程训练，既为创新团队成员间的交流和学习提供了平台，也极大激发了学生参与项目的积极性，能够培养他们团队协作的精神与能力。

团队致力于为学生提供创新实践平台，同时也勇担责任、主动作为，多次接待游学团队、校企专家，也积极与中小学合作，开展夏令营、科学营等体验活动，引领更多学生参与创新实践。为了保持技术研发的与时俱进，团队也积极与兄弟院校学生社团开展技术交流，取长补短，在各大竞赛现场也会同优秀选手进行交流学习。此外，团队多次参与学校的招生宣传、科技成果展等，为扩大学校影响力、宣传“西迁精神”贡献自己的力量。

二  实施创新项目管理方案，为项目顺利进展保驾护航

大学生在开展项目过程中存在经验不足、进度安排不合理、缺乏长久动力等问题，这将直接导致项目进展和创新能力培养的失败。经过团队创新实践的探索，针对此类情况，团队借鉴工程项目管理思想，结合创新实践项目的特点，完善并实施创新实践项目管理方法，将项目实施划分为五个阶段，如图3所示，通过制度、考核等方式确保项目进展顺利。

（一）  背景调研，题目分析

项目开展之初，项目组需要搜集和项目相关的信息，展开小组讨论，找到项目研究的切入点。首先要明确作品适用范围及要解决的问题，通过线上线下数据收集、文献查阅、社会调研等形式了解现有产品现状规模与市场前景，进行可行性分析，通过书面报告阐述项目背景与意义。

（二）  方案提出，需求定义

项目组根据调研结果，提取用户需求，并提出初步的系统方案。在定义用户问题上，要明确谁是用户，需求是什么，需求未被满足的原因等。梳理前期工作后，详细定义需求，包括功能性需求和非功能性需求，提交需求说明书。项目组成员需要进行头脑风暴，多角度、全方位思考问题，分析项目条件限制、资源限制、成本消耗、团队成员技能限制等，在此基础上形成初步设计方案。

（三）  系统设计，方案完善

明确项目需求后，根据需求说明书，项目组需要自顶向下进行详细的系统设计。针对构思的功能需求将作品细分为多个不同功能模块，分工开展模块设计，并及时做好沟通和方案交流。在这个过程中，需要大量阅读各种技术材料和产品方案，批判性地对现有产品取长补短，指导老师及时介入对方案进行指导把关，并分析和分享往年优秀作品设计理念和系统方案以抛砖引玉，引导项目组逐步形成详细可行的设計方案。

除了设计方案完善之外，各项目组还需要制定实施计划。制定项目实施进度计划，属于工程管理的范畴，按进度计划有效控制项目的工期节点，是实现项目管理目标的主要途径，在整个项目实施过程中，团队中每名成员都要按规定时间节点完成各自的任务[6]。

（四）  作品制作，项目实施

根据设计方案进行作品加工制作，是项目进展的关键，也是锻炼学生动手实践能力的核心环节。对于大部分自主设计的实物机械结构，学生充分借助三维建模软件进行运动学仿真和原理验证，满足需求后根据模型进行实物加工制作。通常功能模块设计制作过程需要好几版的迭代与优化，方能满足稳定性和可靠性需求，在迭代和优化过程中，学生能够得到顾问团和团队老师的针对性意见，也能够在迭代改进的过程中进行更多创新思维的拓展。为了确保项目实施过程的连续性，团队依托例会制度，定期举行进度汇报考察各项目组进展，促进各组提高效率、确保项目顺利进行。

（五）  系统测试，项目验收

作品设计制作完成后，需要进行反复多次的模块系统联调和功能测试，确保作品稳定可行。在这个环节，项目组根据实际运行情况与设计方案对比，对作品进行最终的完善，在项目验收期前彻底完成系统的所有测试，保证运行成功率。在完成系统功能集成测试的过程中，还需要准备项目验收的各种材料，如答辩PPT、视频、设计说明书等，注重学生文档撰写和表达能力的训练。

三  加强优秀作品培育，以创新实践引导能力培养提升

建设大学生创新团队的根本目的和最终目标在于培养创新性人才，团队以项目和竞赛为驱动，鼓励学生进行创新实践，广泛参与学科竞赛，重点加强优秀作品培育，在不断挑战中培养学生的意志品质，提升创新实践与创业能力。

（一）  鼓励创新实践，培育优秀作品

创新能力的培养关键在于实践，这需要学生充满好奇心、不怕失败，具备自主学习和自我管理的能力，并学会使用合理的管理方法与创新方法。当前，高校学生参与创新实践常常出现以下问题：概念不清晰，缺少调研，为创新而创新；对失败恐惧，缺少创新愿望；缺乏主动性，执行能力差等。因此在团队开展创新实践的过程中，一方面通过规划和制度让团队成员保持足够的动力和危机感，另一方面适时点拨，引导学生了解创新思维和创新方法理论，鼓励打破思维定势。技术创新通常来源有两类：采用全新的技术原理、利用已有技术的组合（功能组合、技术组合、材料组合或同类组合）。团队也鼓励充分利用形象思维的作用，如仿生（结构仿生、原理仿生、外形仿生）、移植等，打造作品创新点。

在团队多年的探索和实践中涌现出了许多杰出的作品（图4）。一件优秀作品除了自身创新点突出之外，还具有以下三方面的特质：一是顺应时代、功能完整，如“快递助手”，其可拓展性高，功能完整性好，且融入前沿技术、紧随物联网时代发展潮流；二是面向需求、直击痛点，如三层无避让立体车库，其针对小区家庭用车停车难问题，提出了一种具有高度自动化、多车位系统集成、起重装置共用等优点的小型立体车库方案，着力解决痛点问题；三是与传统文化结合、特色鲜明，如“秦腔木偶”，其将现代机电系统与秦腔、提线木偶传统艺术进行融合，集文化、教育、娱乐为一体，在弘扬中华优秀传统文化方面具有积极意义。优秀作品不仅能够传播文化、理念和技术，还能起到引领示范作用。因此，优秀作品的培育大大丰富了团队的资源积累。

（二）  参与学科竞赛，保护知识产权

学科竞赛是大学生思维能力实战化训练和培育创新精神的有效途径，也为新时代大学生展示创新能力和成果搭建了重要舞台[11-13]。通过学科竞赛可以提高学生应用专业知识解决实际问题的综合能力，促进学生综合素质全面发展[14]。团队积极组织学生参加各项学科竞赛，如全国大学生机械创新设计大赛、中国大学生工程实践与创新能力竞赛、全国大学生电子设计竞赛、中国高校智能机器人大赛等，不仅激发了学生创新实践的探索热情和追求卓越的竞争意识，也在一定程度上对课程体系和教学内容改革有推动作用。近年来，团队竞赛成绩年年突破，第八、九、十届全国大学生机械创新设计大赛共获全国一等奖14项、全国二等奖3项，2021、2022年全国大学生电子设计竞赛获全国一等奖1项、全国二等奖2项、多项省级奖项，2021、2022年中国高校智能机器人大赛共获全国一等奖2项、全国二等奖4项等。积极参加各项学科竞赛，不仅使学生的工程能力和工程素养得到提升，也在团队内部营造了良好的创新氛围。

除了学科竞赛，团队也鼓励科创立项引导创新能力培养。通过参与大创项目的申请、立项、实施及结题，使学生了解科研项目的完整过程，应用专业知识解决实际需求，有利于之后更好地参与学术研究[15]。2021、2022年，团队学生自主立项申请大创项目，共获批国家级大创项目9项、省级大创项目2项、校级大创项目4项。团队也十分重视创新作品知识产权保护，近年来共授权国家发明专利十余项。

四  结束语

面向新工科人才培养的需求，建设大学生创新团队，提升创新能力，是培养创新型人才的重要途径。通过大学生创新团队的建设，完善自主管理模式、技术培训体系和交流方案，为学生提供创新实践平台，实施科学的项目管理方案，提升学生的工程管理素养和综合应用能力，确保项目实施顺利，在鼓励创新实践的过程中，加强优秀作品培育，引导学生参与学科竞赛、科创立项、专利申请。实践证明，团队创新人才培养模式的探索初见成效。

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