學生創新設計能力培養模式研究

孫傳祝　趙國勇　高軍

摘要：針對本科生教學計劃中實驗實習課時相對較少，不利于學生創新設計能力的培養這一問題，結合山東理工大學卓越工程師計劃的實施，以培養學生科技創新意識、鍛煉創新能力、提高綜合素質為目標，引導學生參與一些機電產品的設計、試驗或建模仿真等科研活動，在學生創新設計能力培養模式方面做了一些有益的探索。結果表明，參與科技創新活動有效培養了學生的創新意識和創新設計能力。

關鍵詞：科技創新活動；卓越工程師計劃；創新設計能力；培養模式；參與課題

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）06-0082-03

當今世界范圍內的競爭，實質上是科學技術的競爭，而科技競爭又可歸結為人的素質的競爭。在人的素質中，創新能力是最根本的因素，因此創新人才就成了競爭取勝的關鍵。這是因為創新是知識經濟發展的強勁動力，創新戰略的實施和創新人才的培養，也因此成了各國關注和花大力氣解決的問題[1]。進入21世紀，人類邁入了一個知識經濟時代，知識在經濟發展諸要素中的地位也變得越來越重要。人類的創新能力和創新活動水平得到進一步的提高，創新成果已成為經濟持續發展的源動力，一個國家的生存和發展越來越取決于國民創新素質的高低。創新人才的培養靠教育，如何提高學生的創新能力，是廣大教育工作者面臨的一個重要課題[2]。但是，學生培養計劃中，實驗實習課時相對較少，十幾個周的畢業設計也顯得時間太短。在十幾周的時間內，要完成一項像樣的設計是很難的。特別是要讓學生參加像“大學生機電產品創新設計大賽”、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽等這樣的活動，僅靠畢業設計是不夠的。因此，該課題以培養學生科技創新意識，鍛煉創新能力，提高綜合素質，引導和激勵學生實事求是、刻苦鉆研、勇于創新，養成一種崇尚科學、追求真知、勤奮學習、銳意進取的優秀品質為目標，利用課外時間，引導他們參與一些小產品的設計、制作及試驗或建模、仿真研究等科研活動。在學生創新設計能力培養模式方面做了一些有益的探索，并已取得了初步成效。

一、思路與措施

1.吸收本科生參與科研項目，培養學生的科研素養。高校大三、大四的學生，經過一段時間的理論學習和積累，在理論基礎、知識結構和人文修養方面已經具備了參與科研實踐的基本素質，吸收這部分學生參與到科研項目研究和開發工作中來，通過參與一些具體的科研工作，激發學生對科研工作的興趣。同時，在參與科研工作過程中，學生可以感受到老師對待科研工作的嚴謹態度、一絲不茍的工作作風、分析問題的思維方式以及勤勤懇懇、任勞任怨的敬業精神，這有助于學生增長見識，養成一種嚴謹務實、積極進取的學習和工作作風[3]。參與科技創新活動的同學都能體會到，科技創新是一項非常艱苦的工作，任何科技成果都來之不易。要做好這項工作，需要具備堅韌不撥的意志品質、百折不撓的探索精神以及強烈的事業心和敬業精神。因此，要參與科技創新活動，首先從時間上比其他同學就要付出很多。但是，為了鍛煉自己的科技創新意識和能力，及早地了解行業和社會，迎接市場經濟條件下的競爭與挑戰，只能現在付出更多的艱辛與努力。參與科技創新活動，可以讓學生明白這樣一個道理：要想工作之后舒服一點，就需要現在多付出一點；如果現在舒服一點，工作之后肯定會難受一點。有付出，就會有收獲。

2.建立平等和諧的師生關系，營造一種創新思維環境。傳統的師生關系是一種不平等的人格關系，教師是主動者、支配者，學生是被動者、服從者，師生之間不能平等地交流意見，甚至不能平等地探討科學問題。反之，學生參與到科技創新活動中來，與老師一起制訂方案，共同探討解決問題的方法和措施，一起進行試驗驗證和分析研究，直到問題的解決，這種平等和諧的師生關系必然會活躍氣氛。在創新活動中，倡導教師以培養學生的創新思維為目的來改善師生關系，尊重學生的愛好、思維和行為方式，以平等、寬容、友善的態度營造一個民主、和諧、生動、活潑的學習氛圍，使學生能在輕松愉快的氣氛下表現自己，表達自己的思想和情感，激發他們的創新欲望。

3.尊重學生的個性差異，實施有針對性的培養模式。現代大學生總是能表現出極其鮮明的個性特征，不否認他們的創新性思維存在共性，但更要看到他們思維的千差萬別。因此，教師必須要有鼓勵大學生個性發展的全局觀，善于發現和掌握每個學生已有的思維發展水平，尊重他們的不同興趣和愛好，幫助和鼓勵他們的個性發展[2]。在學生參與創新活動過程中，教師可以根據學生特點，選擇適合學生參與的項目類別，如設計制作類、研究分析類等等。然后，針對學生的個性做相應的指導，引導、鼓勵學生充分發揮自己的聰明才智，發揮自己的想象力，從多個角度、多種思路，探討解決問題的方法和措施。

4.培養學生獨立研究的能力。培養創新性一個很重要的方面，就是要讓學生從頭到尾獨立完成整個項目，即確定研究題目→擬定設計方案→設計計算與校核→繪制圖樣→樣機制作→撰寫論文[4]。整個過程教師主要起引導作用，以啟發為主。在這個過程中，最難的部分就是引導學生擬定總體設計方案。這時，教師除提出設計思路外，還要反復、細致地引導和啟發。在此基礎上，要求學生必須以主人翁的態度，充分發揮創造力。教師提出問題或布置任務，師生共同進行討論與探索，這樣做既不影響學生的獨立思考，又能打開學生的思維，對學生的創新設計有極大的促進作用[5]。這是培養學生創新性最重要的環節，要盡可能幫助、引導學生獨立完成。實踐證明，在老師的耐心引導下，學生們完全能夠獨立擬定出比較合理的總體設計方案。

二、創新能力的培養

1.創新活動教會了學生創造性、探索性地學習。學生在學習過程中，只有具備了較高的積極性和自覺性，才能進行主動學習。而要做到這一點，就必須有吸引學生的學習內容。因此，要給學生提供一些“新”的題目，所謂“新”就是該題目的答案是未知的。本課題組所提供給學生參與的課題有：“鞋底敷層切紙機的研制”、“錘式大塊狀物料破碎機的設計”等等，在這里學生可以盡情地發揮自己的創造性和想象力，在探索中學習，在學習中創造。正是因為突出了這個“新”字，本課題組指導的學生以“軸向滑塊凸輪式差速器的設計、分析與制作”這一課題，參加首屆山東省大學生機電產品創新大賽獲得一等獎；指導的學生以“5HY型遠紅外蔬菜脫水機的改進設計與試驗”這一課題，獲得第十屆“挑戰杯”山東省大學生課外學術科技作品競賽一等獎；另外，近幾年指導的學生完成了“鞋底敷層切紙機三維設計”、“ATV沙灘摩托車傳動系的建模及仿真”、“蔬菜脫水機落料裝置的改進設計與試驗”等9項校級大學生科技創新活動科研課題。

2.參與科技創新活動，能激發學生的創新意識。培養創新素質至關重要的是培養學生的創新意識，沒有強烈的創新意識，便不能運用發散性思維獲得“猜想”，創新活動便無從談起。因此，應更多地教給學生“為什么”和“怎么辦”。每逢遇到問題時，要鼓勵學生多方位、多角度地去思考，要活躍大家的思維方法，從多個側面、各種角度審視問題，發揮聯想，訓練學生把不同對象放在一起進行比較的能力。教會大家解決問題時，重視的不是“唯一”，而是樂意把握“所有”[6]。一談到發明、創造，對于剛參與課題的學生來說會感到高不可攀、深奧莫測。但參與一段時間就會發現，發明創造就在自己身邊，就在所參與的課題中。開展科技創新活動，實際上是為學生創造了一個提前嘗試發明創造的機會，更是搭建了一個展現自我、充分發揮自己的聰明才智、發掘自身發明創造潛質的舞臺。只要勤于思考、注重實踐、刻苦鉆研、持之以恒，在所參與的課題中，就會創造出許多新技術、新產品、新工藝來。到目前為止，課題組在科技創新活動中，所指導的本科生共有37人次獲得國家專利。

3.科技創新活動為科技寫作提供了第一手素材。通過參與科技創新活動，對一項新技術或新產品，從該領域國內外研究動態及其現狀，本技術的結構原理、特點及其設計計算，到試驗數據及試驗結果分析等可以說了如指掌，這正是撰寫科技論文所必須的第一手素材。因此，當研究工作取得階段性成果之后，鼓勵學生積極地撰寫科技論文。參與本課題組的同學撰寫的科技論文，經修改后已公開發表29篇，其中核心期刊9篇。

三、對促進學生學習主動性的作用

1.參與科技創新活動，進一步激發了學生的學習興趣。學習是一個艱苦而枯燥的過程，有些同學就是因為長時間枯燥的學習，而漸漸的對學習失去了興趣。通過參與科技創新活動，讓學生認識到了基礎理論知識的重要性，認識到了參與研究工作時，自己在某些基礎理論知識方面的欠缺和不足，從而有力地激發了對理論課的學習興趣。也正是因為具備了這種高漲的學習動力，近幾年課題組所指導的學生有28人次獲得了獎學金，23人次被評為優秀大學生、優秀學生干部等。

2.參與科技創新活動，提高了學生的專業技術應用能力。通過參與科技創新活動，使學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力以及科技寫作能力都得到了明顯提高，這不僅為做好畢業設計提供了有力保障，更為以后的實際工作打下了堅實基礎。近幾年所指導的學生，有10位同學的論文被評為校級優秀畢業論文。

學生上學的目的是為了學習，當然這個“學習”指的是廣義上的學習，包括基礎理論知識的學習、專業技術技能的鍛煉和提高、道德修養的培養等等。讓學生參與科技創新活動，既能發掘學生的創新潛能，又能激發對基礎理論課的學習興趣，還有利于養成一種嚴謹務實、積極進取的學習和工作作風，可謂一舉多得。因此，讓學生參與到科技創新活動中來，是一條把學生塑造成為一名優秀大學生的有效途徑，為學生在以后的工作崗位上出色地完成各項工作，通往成功的彼岸奠定了堅實基礎。

參考文獻：

[1]施章清.創新教育與創新人才的培養[J].黑龍江高教研究.1999，（3）：50-53.

[2]劉紅磊.創新思維培養初探[J].決策&信息.2008，42（6）：160.

[3]陳曉文.基于知識的創新型人才培養研究[J].中南林業科技大學學報（社會科學版），2008，2（3）：127-130.

[4]張敏，秦霞.培養本科生科技創新能力的實踐探索[J].西南農業大學學報（社會科學版），2008，6（3）：168-170.

[5]潘燕.美國學校是如何加強對學生創新能力培養的[J/OL].http：//www.cnki.net.

[6]邵小芳.論大學生創新素質的培養[J].江蘇高教，1999，（5）：84-86.

作者簡介：孫傳祝（1959-），男，山東青島人，副教授。研究方向：機械設計與制造。