工程認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)

摘要：工程體驗是認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)中的重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，基于工程認(rèn)知構(gòu)建了實(shí)踐教學(xué)體系，探討了教學(xué)模式上的創(chuàng)新，并就教學(xué)實(shí)踐中的創(chuàng)新能力培養(yǎng)做了分析與闡述，提出了建議與措施，對培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力；實(shí)踐教學(xué)；工程認(rèn)知

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）17-0048-03

21世紀(jì)是知識經(jīng)濟(jì)的時代，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才已成為全世界高等教育發(fā)展的關(guān)鍵。在大工程大制造的工程教育背景下，工程實(shí)踐教學(xué)也尤為重要，大學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)一直是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。世界各國綜合國力的競爭實(shí)質(zhì)上就是創(chuàng)新力的競爭，國家的強(qiáng)弱依賴于高新技術(shù)與知識創(chuàng)新。因此，對大學(xué)生加強(qiáng)科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)，加強(qiáng)素質(zhì)教育也就成為高校教育教學(xué)中的重要組成部分。國外在工程實(shí)踐教育方面已比較成熟，歐美部分國家開展的工程實(shí)踐遠(yuǎn)超過國內(nèi)的院校，這些實(shí)踐教學(xué)已滲透到大學(xué)生培養(yǎng)的全過程，而且鼓勵跨學(xué)科的工程實(shí)踐教育。國內(nèi)由于起步較晚，但也逐漸開始引起重視，對跨學(xué)科的學(xué)生工程實(shí)踐認(rèn)知教育進(jìn)行了大膽的探索，清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中南大學(xué)等也做出了工程認(rèn)知教學(xué)的研究與實(shí)踐，他們將全校各專業(yè)、各學(xué)科的學(xué)生納入到認(rèn)知實(shí)踐教育體系中，專業(yè)教育模式也隨著形勢的不斷變化和發(fā)展發(fā)生了改變。本文以上海大學(xué)工程訓(xùn)練中心的國家級示范中心內(nèi)涵建設(shè)為背景，旨在通過認(rèn)知、體驗與創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，對大學(xué)生工程素質(zhì)訓(xùn)練的教學(xué)模式以及實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行研究與積極的嘗試。

一、認(rèn)知實(shí)踐

1.教學(xué)模式。通過開展實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過程中一方面可以驗證理論、提高動手能力，另外也是一個讓學(xué)生將感知所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際的具體過程，提升行業(yè)認(rèn)同感，加強(qiáng)與教師和同學(xué)之間的團(tuán)隊合作的能力等情感因素培養(yǎng)。對于人文社科大類等專業(yè)的大學(xué)生而言，采用融入理論教學(xué)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)方式，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)備、教學(xué)模式和手段、課程設(shè)置等相關(guān)教學(xué)要素均要進(jìn)行創(chuàng)新，使學(xué)生能夠在實(shí)際的工程環(huán)境下，接觸實(shí)際，喜歡工程類。當(dāng)然在實(shí)施上要考慮到學(xué)生特點(diǎn)、課程性質(zhì)與學(xué)期制（小學(xué)期制），實(shí)行短課時方法管理，教學(xué)內(nèi)容按模塊劃分，更加靈活變通，由學(xué)生自主選擇。因此，采用工程認(rèn)知的體驗式教學(xué)法更能契合該類教學(xué)對象的特點(diǎn)，有的放矢，起到較好的教學(xué)效果。

2.教學(xué)框架。基于我校開展拓寬基礎(chǔ)培養(yǎng)和通識教育的大類招生的背景，學(xué)校對新生開展通識課程，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)基礎(chǔ)，淡化專業(yè)。我們研究并建立起了認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)體系，開設(shè)通識課《工程體驗與感知》，面向全校的人文社科等非工程類學(xué)生選課，目的使學(xué)生對工程領(lǐng)域有個初步了解，用科普性的方法開闊學(xué)生的視野，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的興趣與創(chuàng)新精神。我們創(chuàng)新性的對課程進(jìn)行了改革，劃分為五個單元模塊，涵蓋機(jī)械制造、快速成形與快速模具、計算機(jī)與CAD/CAM、電子工程與自動化、機(jī)械測量等方向領(lǐng)域，每個模塊都包含理論授課與實(shí)踐觀摩等環(huán)節(jié)，盡可能照顧到大多數(shù)學(xué)生的需求。

二、實(shí)踐中的創(chuàng)新培養(yǎng)

1.激發(fā)探索興趣。探索是以求知為目的，以實(shí)踐為方式，引發(fā)人們不滿足已知領(lǐng)域從而對未知世界進(jìn)行探究與摸索，結(jié)果往往帶來新的發(fā)現(xiàn)。學(xué)生選課時對課程是處于未知的狀態(tài)，那么就要在開頭引領(lǐng)好學(xué)生進(jìn)入到課程當(dāng)中。首先，在總論部分，請專業(yè)資深的教授先給學(xué)生做講解，從機(jī)械和電氣兩大領(lǐng)域的發(fā)展史入手，第一輛汽車，第一臺收音機(jī)，第一臺計算機(jī)等等，類似科普講座的課程先抓緊學(xué)生的眼球，讓學(xué)生從未知到了解框架，吊足了學(xué)生的胃口。蘋果前CEO喬布斯有句名言“求知若渴，虛心若愚”，激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn)就在于是否對應(yīng)他的好奇心，他的好奇心一旦勾起，必定會有種想探索的沖動，也就是饑餓感。因此，我們在體驗的同時也運(yùn)用了感知方式。在教學(xué)實(shí)施上，采取課堂教學(xué)與實(shí)踐比例“一三制”的模式，每單元模塊課堂授課一學(xué)時，然后進(jìn)行實(shí)踐三學(xué)時。考慮學(xué)生的興趣點(diǎn)，為達(dá)到感知的效果，授課時主要講授觀察問題、認(rèn)識問題與分析問題的基本原理、基本方法和思路，盡可能使用基礎(chǔ)實(shí)踐中的內(nèi)容，理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的熱情，引領(lǐng)學(xué)生主動深入地實(shí)踐。快速成形實(shí)驗室是我們中心的特色，在教學(xué)實(shí)踐中，我們采用了“90后”學(xué)生最感興趣的動漫形象模型，學(xué)生的興趣點(diǎn)很快被點(diǎn)燃，課堂氣氛也達(dá)到了最佳效果。

2.積累知識經(jīng)驗。我們通常說，姜是老的辣，言外之意就是長者有經(jīng)驗，經(jīng)過長期歲月的沉淀與積累，長者的閱歷與見識達(dá)到了一定的高度。一個人的知識越豐富，就越能吸收新信息，解釋新情況和解決新問題。所有的發(fā)明創(chuàng)新也都是在相關(guān)的知識儲備積累到一定程度得以完成，這就是哲學(xué)上的量變到質(zhì)變。任何創(chuàng)造都離不開知識，知識豐富有利于更多更好地提出創(chuàng)造性設(shè)想，對設(shè)想進(jìn)行科學(xué)的分析、鑒別與簡化、調(diào)整、修正；既有利于創(chuàng)造方案的實(shí)施與檢驗，又有利于克服自卑心理，增強(qiáng)自信心，這是創(chuàng)造力的重要內(nèi)容。解決一個復(fù)雜的科技或生產(chǎn)問題，不是單一的專業(yè)知識就能奏效，還需要相關(guān)領(lǐng)域多學(xué)科知識的結(jié)合，創(chuàng)新的出現(xiàn)也往往是多學(xué)科知識交叉與融合的結(jié)果。因此，學(xué)生創(chuàng)新力的培養(yǎng)除了掌握自己從事的專業(yè)知識，還應(yīng)拓寬知識視野，打破專業(yè)界限。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，我們帶領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗室觀看基礎(chǔ)設(shè)備與相關(guān)技術(shù)的展板圖片、視頻等教學(xué)資料，全面了解從產(chǎn)品設(shè)計、制造到檢驗的全過程，各種加工、測量與分析設(shè)備，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生對制造工程有了進(jìn)一步的了解。同時，安排現(xiàn)場觀摩與學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生在現(xiàn)場了解各種儀器設(shè)備的加工過程和生產(chǎn)過程，近距離感受車間和實(shí)驗室的環(huán)境，了解相關(guān)的大學(xué)生科技創(chuàng)新成果，重點(diǎn)了解工程與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系。在電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)時，帶領(lǐng)學(xué)生觀看了大學(xué)生的科技創(chuàng)新項目—動車組座椅自動換向裝置，由于項目來源于日常生活，學(xué)生們均表示了極大的興趣和濃厚的熱情，現(xiàn)場引起廣泛討論，起到了事半功倍的作用。在快速成形車間，我們挑選出一個簡單的樣件進(jìn)行制作，學(xué)生親自動手操作，增加了學(xué)生的感性認(rèn)識，也激發(fā)了學(xué)生產(chǎn)生探究的源動力。

3.參與創(chuàng)新競賽。國家教育部主辦有全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽，以“重在實(shí)踐，鼓勵創(chuàng)新，突出綜合，強(qiáng)調(diào)能力”為宗旨，既培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計意識、綜合工程應(yīng)用能力與團(tuán)隊協(xié)作精神，也促進(jìn)了基礎(chǔ)知識與綜合能力的培養(yǎng)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，是個非常好的競賽平臺。上海大學(xué)承辦了2012年度的上海市級的比賽，本次比賽主題是“綠色環(huán)保、再生能源”，即制作再生能源小車。通過比賽，上大學(xué)生取得了優(yōu)異成績，學(xué)生在比賽中經(jīng)歷了協(xié)作實(shí)踐，不但心理素質(zhì)得到了提高，也強(qiáng)化了相互溝通能力。他們體會到除了積極認(rèn)真的態(tài)度和探索精神，也需要團(tuán)隊協(xié)作的能力與細(xì)致耐心的品質(zhì)。設(shè)計時大家紛紛出謀劃策，又促進(jìn)了創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。這種將科技探索與創(chuàng)新的精神和意志品質(zhì)與社會溝通能力相互交融于心，對于以后的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新都會收益多多，自然也提高了自身的綜合素質(zhì)。

通過認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，提出了工程體驗與感知模式的教學(xué)實(shí)踐方法，既響應(yīng)了學(xué)校對于通識教育模式下的高等教育內(nèi)涵建設(shè)的方針，同時又有助于培養(yǎng)非工科學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。通過激發(fā)學(xué)生探索精神，知識經(jīng)驗的積累與參與創(chuàng)新競賽教學(xué)實(shí)踐，是學(xué)生在認(rèn)知實(shí)踐中培養(yǎng)創(chuàng)新能力的有效途徑，對工程認(rèn)知實(shí)踐教學(xué)起到積極的促進(jìn)作用，對開展新形勢下的工程創(chuàng)新教育探究具有非常實(shí)際的意義。

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作者簡介：吳鏑（1971-），男，副教授，上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院博士后，主要研究方向為快速制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)等；胡慶夕（1959-），男，教授，博導(dǎo)，上海大學(xué)工程訓(xùn)練中心主任，主要研究方向為快速制造技術(shù)、仿生制造技術(shù)、現(xiàn)代集成制造技術(shù)等；朱曉錦（1965-），男，教授，博導(dǎo)，上海大學(xué)科技處副處長，主要研究方向為先進(jìn)測控與信息處理、智能結(jié)構(gòu)主動監(jiān)控與振動控制等。