培養工科學生創新能力的探索與實踐

包 耳,王萬雷,康 晶,胡紅英

(大連民族學院機電信息工程學院,遼寧大連 116605)

培養工科學生創新能力的探索與實踐

包 耳,王萬雷,康 晶,胡紅英

(大連民族學院機電信息工程學院,遼寧大連 116605)

通過課程內容和體系的改革,賦予課程新的生命力,再輔以教學方法和考核方法的改革,使教學更有利于學生創新能力的培養。在工程訓練實踐課程中,通過建立創新小組,使學生既有獨立創新,又有合作研究;既有個人努力,也有團隊協作;有效地培養了創新精神和創新能力,明顯地提高了學生的綜合素質。

教學改革;創新小組;創新能力

1999年,中國政府提出:“瞄準國家創新體系目標,培養造就一批高水平的具有創新能力的人才。21世紀,國家的綜合國力和國際競爭能力將越來越取決于教育發展、科學技術和知識創新水平,教育將始終處于優先發展的戰略地位”[1]。這明確指出了 21世紀中國教育發展的方向是實施素質教育,其靈魂與核心是創新。創新教育的實施依賴于教育理念的創新,要徹底擯棄重知識學習,輕能力培養;重求同再現,輕求異創新;重統一要求,輕個性發展的傳統做法。近些年來,世界各國也紛紛把創新教育作為教育的基本目標和根本目的,創新已成為世界范圍內教育改革的焦點和核心。

1 創新是提高綜合國力的關鍵

幾千年的人類文明史表明,人類社會的發展和進步就是在創新和變革的歷程中實現的。

中華民族在人類歷史上曾創造過輝煌的文化和科學技術,以造紙、印刷術、火藥、指南針四大發明為代表的偉大創新是有力的歷史見證。明朝中期以后,閉關自守政策的實施使得中國與世隔絕,從此走下坡路。而西方社會卻依靠文藝復興后勃發的創新精神,迅速跨入了世界文明的先進行列。

以蒸汽機的使用為代表的第一次工業革命,使英國脫穎而出成為世界第一強國。以電力使用為代表的第二次工業革命,使德國躋身于世界強國之列。明治維新使日本迅速擺脫封建統治而后來居上。年輕的美國倡導技術創新和技術發明,使其躍居世界頭號強國。

2008年發生的全球金融危機雖然還沒有過去,但從危機中人們又一次看到了創新的重要。溫家寶總理 2009年 4月在廣東考察時指出:“面對國際金融危機的沖擊,企業的自主創新能力顯得尤為重要。只有創新才能抓住機遇,占領國際市場,企業才能更加興旺發達。中國人應該在創新方面走在世界前列”[2]。

綜上所述,創新是提高一個國家綜合國力的關鍵。高等學校肩負著人才培養的神圣使命,隨著科學技術的突飛猛進和創新型國家對于創新型人才的呼喚,時代賦予人才培養以新的內涵。如何培養出高素質的創新型人才成為高等教育的首要任務。也是高等教育工作者十分關注的問題[3-7]。

2 高等教育在創新教育方面存在的問題

(1)教育理念。長期以來,大學在教育理念方面仍未達到以人為本,而是以知識為本,比較習慣于傳遞現成的知識,采用傳習性、因襲式的教育方法,較少鼓勵學生探究問題。這種教育指導思想明顯地制約了學生智力的培養和創造力的發揮。隨著知識經濟的到來,人類社會的發展越來越依賴于知識的不斷創新而不是知識本身。知識本身越來越多的成分因其迅速更替而難以與人相伴久遠,唯有知識的不斷學習和創新才能使人學會生存和求得發展。因此,教育的核心不再是知識本身而是獲取知識的方法和能力。

(2)培養目標。在培養目標方面過多注重共性教育,較少注重個性教育。學校在制定教學計劃時,基本上還是實行統一版本。同一專業的學生,同一教材、同一課堂、同一進度、同一作業、同一考卷。較少鼓勵與引導學生探究問題,探求新的知識,對學生進行創新教育方面重視不夠。學生在學習上沒有較多的選擇性和自主性,相同專業培養出來的學生基本上是千人一面。

(3)教學方法。在整個教學過程中基本上仍然以教師為中心,教師講、學生聽;注入式教學統治課堂,教師當演員,學生當觀眾。尚未充分注意調動學生的學習主動性和積極性,制約了學生的個性發展和創新能力的發揮。

(4)考試方法。主要是考學生知道了多少知識,記住了多少知識,而這些知識又僅僅限于課堂知識和書本知識。而不是注重于考察學生的分析能力、綜合能力和創新能力。導致學生只追求所學知識,而對能力、創新漠然置之。

大學教育不應在育分上下功夫,而應在育能上下功夫,要著力培養學生的學習能力、思維能力和創新能力。創新能力是創造主體在創造過程中表現出來并發展起來的各種能力總和。創新不可能空穴來風,它需要一定的知識,一定的實踐經驗,一定的基礎訓練,一定的創造激情。要在實踐中培養創新能力。對于本科生,進行創新教育的根本目的并不是立竿見影的創造發明,而是培養他們不斷進取的創新精神,挖掘他們的創新潛力,消除他們對創新的神秘感,幫助他們養成創新的習慣,以便日后有能力進行真正意義上的創新。

3 以金屬工藝學為載體培養學生的創新能力

金屬工藝學 (以下簡稱金工)是高等工科院校中一門重要的技術基礎課,它歷史悠久,領域寬闊,工業實踐性強,與現代科學和技術結合緊密,又是大學生在校學習期間最早接觸的工程教育課。如果能夠通過金工教學 (課堂教學和實踐教學)在培養學生創新能力方面取得成績,則會在學生后續學習過程中,為繼續進行創新能力的培養奠定良好的基礎。

3.1 課堂教學

(1)深化課程內容和體系改革,賦予課程新的生命力。歷史在發展,時代在進步,科技現代化、經濟全球化使得科學和技術日新月異,金工課程由于其覆蓋面廣且與工程實際結合緊密,因而傳統的教學內容面臨嚴峻挑戰。同時,新的歷史條件下對人才培養也提出了更高的要求。作者反復深入地進行了課程改革的實踐與探索,注重知識的更新和創新能力的培養,建立了“學習工藝知識,提高綜合素質,培養創新精神,提高創新能力”的教學目標。

在課程內容和體系方面,根據科技發展和社會生產現狀,對傳統內容確立了“保留基礎,精選內容,擴充三新,利于發展”的原則。加大了數控技術、網絡技術、電加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術方面的內容,使“三新”內容占整個教學內容的 20%左右。除文字教材外,積極利用現代化教育技術,形成立體化配套教材,改變了以前教師和學生對課程的教與學積極性不高的局面,有效地提高了課堂教學的效率和效益。

教學內容根據社會和科學技術發展及時調整,更好地實現個性化。把最新的科學技術內容引入課堂,不僅能使學生開闊視野,了解到最前沿的科學和技術,更重要的是最新的科學和技術都是創新的典范,可以使學生處于創新氛圍下的教學環境中,受到創新教育的啟迪與熏陶。例如,2008年 1月,美國科學家成功實現用猴腦信息遙控機器人。具體做法是讓恒河猴在跑步機上行走,用電極讀取猴腦中所產生的信號,并分析出這些信號與猴子腿部之間的運動關系,再把分析數據通過互聯網傳輸給日本的一個類人型機器人,在信號的引導下,機器人開始行走,步調與遠在美國的猴子基本一致。這一實例表現了生物技術,數控技術和網絡技術的完美結合,是創新精神的一次成功展現。

(2)注重教學方法和考核方法的改革。以前,金工課堂教學與其他課程類同,教師是“演員”學生是“觀眾”,教師講,學生聽,教學效果不理想。更談不上對學生創新精神和創新能力的培養。另外,金工課的內容越來越多,既涉及傳統知識,也涉及最新成就,而教學計劃的授課學時是有減無增。這就要求任課教師在教學方法和考試方法上也要順應新的形勢。必須將創新教育的理念轉化為可以操作的教學方案,并積極付諸實踐,才能收到實際成效。

教學方法上立足于培養學生的學習能力和研究能力,指導學生獨立地獲取知識。改變一言堂、滿堂灌,采取討論式、問題式、參與式的教學方法,激發學生主動地探索知識,以增強創新精神,提高創新能力。為此,作者實施了“講思路、講方法、講要點”的較為簡潔的教學方法,重視啟發式和討論式,改變學生被動地聽、被動地記的學習方式。課程中的“要點”,或是教學內容中的重要之點,或是教學內容中的難點。對大多數學生認為的難點,教師要重點講,對少數學生感覺的難點,教師可個別指導或讓同學之間互幫互學,這樣教者會感到驕傲,被教者會感到親切,效果很好。同時增加課內學生的參與機會與參與時間,讓學生有機會思考問題,提出問題,甚至提出自己對問題的見解。學生們的大腦充分開動起來,積極性充分調動起來,創新精神和創新能力得到有效的培養和提高。

改革對學生的評價標準和方法。把學生平時學習的情況按權重列入學習成績中,把學生通過自學獲取的知識、有個人創造的知識列入成績中。閉卷考試是長期以來天經地義的方法。這種方法對檢查學生對書本知識的掌握起到一定作用。但創新精神和創新能力的培養必須在學生提出問題、分析問題、解決問題的過程中得到培養。因此考試方法的改革必須與教學方法的改革同步進行。經過幾年的探索,確定了閉卷考試與開卷考試相結合的考試方法。不僅考記憶性、認知性的知識,還要考綜合性、分析性、理解性、創造性的知識。提高學生靈活掌握和運用知識的能力?？荚囶}目也將全部必答題改為必答題與選答題相結合;單一的回答問題型題目,與提出問題并給出解決問題的方案、方法的題目相結合。實踐證明,這種考試方法對培養學生的創新精神和創新能力起到積極地推動作用。

3.2 實踐教學

如今,工程的概念已經泛化,被擴展到許多領域,但其特有的應用性、實踐性、綜合性和創新性仍是它的本質所在。正是由于工程的本質特征,使得工程訓練在人才培養中起著舉足輕重的作用:①有利于動手能力和從事實際工作能力的培養;②有利于創新意識和創新能力的培養。

在金工實踐中開展創新教育的目標是:努力營造良好的環境和條件,培養學生的創新精神和創新能力,引導學生親歷創新過程,獲得創新體驗,增強創新熱情,養成創新習慣。

作者在金工實踐中開展創新教育的方式是成立創新小組,以小組為單位進行合作研究,共同創新。學生自由組合,組內沒有主角、配角之分,每個學生都是小組的主人,小組內互相交流,集思廣益,合作研究,共同創新。評價方式以小組為單位,重團隊輕個人,重過程輕結果。

(1)在常規工藝項目中進行較簡單的創新實踐。車削、銑削、鑄造、焊接、鉗工加工等屬于常規工藝項目。以前的金工實踐教學都是給學生規定統一的加工樣件,學生們按部就班,按圖加工,千篇一律,缺乏新意。

以鉗工加工中的小錘和瓶蓋起子為例,通過改變教學方式,除了小錘和起子的功能部分按要求加工外,學生可獨立設計自己所愛好的外形,學生們興趣大增,完成的作品琳瑯滿目,有些甚至達到了很高的創意水平。有些學生還結合鉗工和焊接的工藝實踐,用粗鐵絲為材料,設計并制造了筆筒,搖椅等工藝作品。

學生們結合車床、數控銑床和鉗工加工的工藝實踐,設計產品,確定加工方案,安排工藝流程,加工出了國際象棋棋子這樣造型復雜的作品。

(2)在先進工藝項目中進行相對復雜的創新實踐。消失模鑄造是目前較為先進的鑄造方式。在創新小組中,學生們設計出動物,茶具等多種造型的產品,并安排工藝過程,動手制作消失模,然后鑄造出實物。

數控電火花線切割是較為先進的加工方式,工藝步驟較多。學生們首先設計二維圖形,再將圖形輸入計算機,然后在終端上修改圖形,經自動編程軟件編程,調整加工參數,再操縱機床加工出自己所設計的產品。通過實踐與創新,學生們設計并制造出老鷹、恐龍、熊貓等造型復雜、栩栩如生的各種動物模型。這一創新實踐,對學生來說,既是學習的過程,也是獨立思考和挖掘創新潛能的過程,同時也是互教互學、友好競爭的過程。

4 結 論

(1)創新是人人皆有的一種潛在的心理能力,創新能力要靠教育培養和實踐來挖掘。學生們確實具有巨大的參與創新活動的潛力和積極性。

(2)教學內容、教學方法、考試方法的改革對激發學生的學習興趣和主動性,對培養學生的創新精神和創新能力起到積極的作用。

(3)在工程實踐教學中培養學生的創新能力,可以克服傳統教育“理論脫離實際”的弊端,利于培養出與時代發展要求相適應的創新人才。

[1]國務院.面向二十一世紀教育振興行動計劃 [N].光明日報,1999-12-25(1).

[2]趙承.希望在于創新[N].光明日報,2009-04-22(1).

[3]俞鋒.尋求有生命力的大學教育理念[J].現代大學教育,2005(2):43-46.

[4]傅水根,嚴紹華,張學政,等.金工系列課程對培養學生創新思維和創新能力的探討[J].金工研究,1999(4):9-12.

[5]陳春萍.影響我國創新人才培養的教育因素分析[J].黑龍江高教研究,2008(9):155-157.

[6]陳藍,朱可峰.基于立體教育下的高校創新教育實效性研究[J].黑龍江高教研究,2009(2):162-164.

[7]劉延川,劉德全,董玉華.開放式實驗教學模式的研究與實踐[J].大連民族學院學報,2009(5):463-465.

Exploration and Practices of Cultivating Engineering Students'

Capacity of Innovation BAO Er,WANG Wan-lei,KANG Jing,HU Hong-ying
(College of Electromechanical&Information Engineering,Dalian NationalitiesUniversity,Dalian Liaoning 116605,China)

We have breathed new life into courses by reforming our course content and system.We have also made teachingmore conducive to cultivating students’capacity of innovation by reforming our teaching and assessment methods.For hands-on engineering courses,we have formed innovation teams that help students become capable of both independent innovation and joint research through individual efforts and/or teamwork.By so doing,we have effectively cultivated their spirit and capacity of innovation,thereby significantly improving their comprehensive qualities.

teaching refor m;innovation team;capacity of innovation

G642.0

A

1009-315X(2010)03-0261-04

2009-09-19

大連民族學院教改基金項目 (2009-02)。

包耳 (1956-),女,上海人,副教授,主要從事機械設計及工程材料研究。

(責任編輯 劉敏)