新工科背景下大學生創新團隊建設與能力培養的探索和實踐

張育林 王娜 張澤 劉寧艷 喬百杰 朱愛斌

摘 ?要：新經濟發展促使高校進行教學改革，加快新工科建設。該文闡述大學生創新團隊建設與能力培養的探索，遵循新工科人才培養模式，通過完善自主管理模式建設創新團隊，實施項目管理方案把關項目進展，鼓勵創新實踐培育優秀作品，全面提高學生的創新能力和綜合素質。這樣的探索實踐取得了預期的成果，為新工科建設背景下的人才培養模式改革提供新途徑。

關鍵詞：新工科；團隊建設；創新能力；人才培養；教學改革

中圖分類號：C961 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：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

新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起需要具備更高的創新創業能力和跨界整合能力的工程科技人才。為了應對新經濟發展對人才培養的新要求，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設[1-3]。加快新工科建設，助力經濟轉型升級[4]。在新工科建設背景下，培養學生創新意識，提高學生創新能力，對促進新經濟發展和建設科技強國具有重要的戰略意義[5]。

隨著當前科技的迅速發展和學科交叉滲透，科研活動更多地需要團隊協作進行研究探索?？鐚W科創新團隊是新時期科技發展的重要特征之一[6]。大學生創新團隊是指為提高大學生創新能力、實現學習及科研目標而相互協作進行創新活動并產生一定價值成果的群體組織[7]。以大學生科技創新團隊作為實現新形勢下人才培養目標的有效載體和形式，是我國研究性大學正在大力探索的人才培養方式[8]。為滿足新工科建設、卓越人才培養的需求，西安交通大學（簡稱“我?！保┓e極進行大學生創新團隊建設的探索，實踐表明創新團隊作為學生提升自我、培養創新能力的重要途徑，對于高校培養新時代的高素質創新人才具有重要意義。

一 ?完善自主管理模式，以團隊精神激活創新力量

為了能充分發揮大學生的積極性、提供寬松的學習實踐平臺，我校支持和鼓勵多個大學生科技類社團及項目活動隊開展創新實踐。近年來團隊不斷完善自主管理模式，形成了良好的創新團隊氛圍。以兩個具有代表性的創新團隊：慧魚創意組合模型隊和智能機器活動隊為例，介紹團隊創新管理和文化技術傳承模式建設。

（一） ?創新團隊概況

西安交通大學慧魚創意組合模型隊，簡稱西交慧魚（XJTU Fischertechnik Club），成立于2009年6月，是以德國慧魚創意組合模型為核心，開展機電一體化設計、創新實踐、研究交流等活動的學生學術科技類社團。西安交通大學智能機器活動隊，簡稱西交智機，成立于2014年6月，長期致力于開展基于三維掃描、3D打印、自動控制、激光快速成型等技術的活動。自成立以來，兩個活動隊采取以競賽為抓手，以項目為驅動的培養模式，積極開展各類技術培訓、技術講座、工程項目訓練，形成了嚴謹、活躍、團結、奮進的團隊文化氛圍。近年來，活動隊不斷實現新的突破，多次在機創賽、電賽、工訓賽等重大知名賽事中斬獲國家級獎項。

（二） ?管理模式建設

出色的管理可以增強團隊凝聚力，提高團隊工作效率，塑造團隊的融洽氛圍，因此管理在團隊中發揮著至關重要的作用[9-10]。團隊在發展過程中，建立和完善了一系列基本制度章程，規范了團隊各項工作，形成了內部職能機構。團隊管理主體均為在校本科生，教師對日?；顒娱_展進行指導和監督。在學生自主管理模式下，團隊能夠更好地激發學生學習和實踐的主觀能動性，引導學生積極開展創新實踐。

在內部職能機構建設方面，由指導老師統籌規劃隊內事務、隊長和分管負責人的任務分工，隊內事務由隊長統一具體組織協調，分管負責人協助組織隊內日常活動開展，下設機械組、電控組、宣傳組和顧問團，各部門分工明確、通力合作。團隊組織架構如圖1所示。

圖1 ?團隊組織架構

在梯隊建設方面，團隊格外注重新隊員的招新選拔。創新團隊人員的選拔是創新團隊建設的基礎[5]。每年秋季學期開學，兩個活動隊面向全校進行招新宣傳，通過報名表初步了解有意加入的成員，之后的面試環節重點就語言表達能力、邏輯思維能力和團隊協作能力對面試者進行進一步了解。本著讓更多學生參與課外科技實踐的初心，以及深入考察新隊員的考慮，大多數面試者都將有機會成為預備隊員，進入個人考核期。通過參加團隊的技術培訓、完成訓練任務、參加工程項目訓練等環節，逐漸精簡人員，擇優錄取，最終選拔20至30位預備隊員成為正式隊員參與團隊項目，以老帶新、相互滲透、形成梯隊，確保團隊發展活力。

在資源管理方面，目前校內場地和物品資源相對有限，因此團隊管理工作中也十分重視資源的有效管理和利用。團隊成立之初，場地僅有一間實驗室，隨著團隊的發展壯大和學校實踐教學中心的支持，場地資源問題逐步得到緩解，兩個活動隊擁有4個固定活動室，工位初步滿足隊內需求，并有空間得以布置不同競賽賽道。團隊定期會進行活動室空間布局的優化調整，以期實現空間利用率的最大化。同時嚴格執行活動室管理制度和隊內物資借用登記制度，規范管理隊內耗材和儀器設備，減少鋪張浪費和資產遺失，滿足日常訓練和項目開展的需求。

（三） ?技術培訓體系

由于加入團隊的新成員基礎不一，為了讓所有成員迅速掌握開展機電一體化項目的基本技術，團隊形成了以指導老師、高年級老隊員組成的顧問團為主講，多層次、全面系統的技術培訓體系，如圖2所示。每次培訓后都會安排實踐任務，幫助新成員進一步掌握技術要點，同時任務完成情況也作為個人考核和人員篩選的重要依據。此外，為保證培訓質量，每次培訓主講都會參考團隊往屆培訓資料，并根據競賽和項目的新場景、新功能的要求，調整培訓內容和方式，培訓過后收集培訓資料統一保存，以此確保技術的傳承和連貫性。

（四） ?項目訓練交流

進行前期的技術培訓后，團隊以項目為驅動，組織新成員自由組隊開展工程項目訓練，通過主題任務引導成員熟悉項目開展流程，進一步培養創新思維和團隊協作能力。工程項目訓練的開展需要管理團隊積極組織，也需要新成員主動參與，如智能門禁系統控制項目、循跡小車項目、基于電梯的機電綜合項目等，需要不同專業方向的隊員通力合作。以項目為背景開展工程訓練，既為創新團隊成員間的交流和學習提供了平臺，也極大激發了學生參與項目的積極性，能夠培養他們團隊協作的精神與能力。

團隊致力于為學生提供創新實踐平臺，同時也勇擔責任、主動作為，多次接待游學團隊、校企專家，也積極與中小學合作，開展夏令營、科學營等體驗活動，引領更多學生參與創新實踐。為了保持技術研發的與時俱進，團隊也積極與兄弟院校學生社團開展技術交流，取長補短，在各大競賽現場也會同優秀選手進行交流學習。此外，團隊多次參與學校的招生宣傳、科技成果展等，為擴大學校影響力、宣傳“西遷精神”貢獻自己的力量。

二 ?實施創新項目管理方案，為項目順利進展保駕護航

大學生在開展項目過程中存在經驗不足、進度安排不合理、缺乏長久動力等問題，這將直接導致項目進展和創新能力培養的失敗。經過團隊創新實踐的探索，針對此類情況，團隊借鑒工程項目管理思想，結合創新實踐項目的特點，完善并實施創新實踐項目管理方法，將項目實施劃分為五個階段，如圖3所示，通過制度、考核等方式確保項目進展順利。

（一） ?背景調研，題目分析

項目開展之初，項目組需要搜集和項目相關的信息，展開小組討論，找到項目研究的切入點。首先要明確作品適用范圍及要解決的問題，通過線上線下數據收集、文獻查閱、社會調研等形式了解現有產品現狀規模與市場前景，進行可行性分析，通過書面報告闡述項目背景與意義。

（二） ?方案提出，需求定義

項目組根據調研結果，提取用戶需求，并提出初步的系統方案。在定義用戶問題上，要明確誰是用戶，需求是什么，需求未被滿足的原因等。梳理前期工作后，詳細定義需求，包括功能性需求和非功能性需求，提交需求說明書。項目組成員需要進行頭腦風暴，多角度、全方位思考問題，分析項目條件限制、資源限制、成本消耗、團隊成員技能限制等，在此基礎上形成初步設計方案。

（三） ?系統設計，方案完善

明確項目需求后，根據需求說明書，項目組需要自頂向下進行詳細的系統設計。針對構思的功能需求將作品細分為多個不同功能模塊，分工開展模塊設計，并及時做好溝通和方案交流。在這個過程中，需要大量閱讀各種技術材料和產品方案，批判性地對現有產品取長補短，指導老師及時介入對方案進行指導把關，并分析和分享往年優秀作品設計理念和系統方案以拋磚引玉，引導項目組逐步形成詳細可行的設計方案。

除了設計方案完善之外，各項目組還需要制定實施計劃。制定項目實施進度計劃，屬于工程管理的范疇，按進度計劃有效控制項目的工期節點，是實現項目管理目標的主要途徑，在整個項目實施過程中，團隊中每名成員都要按規定時間節點完成各自的任務[6]。

（四） ?作品制作，項目實施

根據設計方案進行作品加工制作，是項目進展的關鍵，也是鍛煉學生動手實踐能力的核心環節。對于大部分自主設計的實物機械結構，學生充分借助三維建模軟件進行運動學仿真和原理驗證，滿足需求后根據模型進行實物加工制作。通常功能模塊設計制作過程需要好幾版的迭代與優化，方能滿足穩定性和可靠性需求，在迭代和優化過程中，學生能夠得到顧問團和團隊老師的針對性意見，也能夠在迭代改進的過程中進行更多創新思維的拓展。為了確保項目實施過程的連續性，團隊依托例會制度，定期舉行進度匯報考察各項目組進展，促進各組提高效率、確保項目順利進行。

（五） ?系統測試，項目驗收

作品設計制作完成后，需要進行反復多次的模塊系統聯調和功能測試，確保作品穩定可行。在這個環節，項目組根據實際運行情況與設計方案對比，對作品進行最終的完善，在項目驗收期前徹底完成系統的所有測試，保證運行成功率。在完成系統功能集成測試的過程中，還需要準備項目驗收的各種材料，如答辯PPT、視頻、設計說明書等，注重學生文檔撰寫和表達能力的訓練。

三 ?加強優秀作品培育，以創新實踐引導能力培養提升

建設大學生創新團隊的根本目的和最終目標在于培養創新性人才，團隊以項目和競賽為驅動，鼓勵學生進行創新實踐，廣泛參與學科競賽，重點加強優秀作品培育，在不斷挑戰中培養學生的意志品質，提升創新實踐與創業能力。

（一） ?鼓勵創新實踐，培育優秀作品

創新能力的培養關鍵在于實踐，這需要學生充滿好奇心、不怕失敗，具備自主學習和自我管理的能力，并學會使用合理的管理方法與創新方法。當前，高校學生參與創新實踐常常出現以下問題：概念不清晰，缺少調研，為創新而創新；對失敗恐懼，缺少創新愿望；缺乏主動性，執行能力差等。因此在團隊開展創新實踐的過程中，一方面通過規劃和制度讓團隊成員保持足夠的動力和危機感，另一方面適時點撥，引導學生了解創新思維和創新方法理論，鼓勵打破思維定勢。技術創新通常來源有兩類：采用全新的技術原理、利用已有技術的組合（功能組合、技術組合、材料組合或同類組合）。團隊也鼓勵充分利用形象思維的作用，如仿生（結構仿生、原理仿生、外形仿生）、移植等，打造作品創新點。

在團隊多年的探索和實踐中涌現出了許多杰出的作品（圖4）。一件優秀作品除了自身創新點突出之外，還具有以下三方面的特質：一是順應時代、功能完整，如“快遞助手”，其可拓展性高，功能完整性好，且融入前沿技術、緊隨物聯網時代發展潮流；二是面向需求、直擊痛點，如三層無避讓立體車庫，其針對小區家庭用車停車難問題，提出了一種具有高度自動化、多車位系統集成、起重裝置共用等優點的小型立體車庫方案，著力解決痛點問題；三是與傳統文化結合、特色鮮明，如“秦腔木偶”，其將現代機電系統與秦腔、提線木偶傳統藝術進行融合，集文化、教育、娛樂為一體，在弘揚中華優秀傳統文化方面具有積極意義。優秀作品不僅能夠傳播文化、理念和技術，還能起到引領示范作用。因此，優秀作品的培育大大豐富了團隊的資源積累。

（二） ?參與學科競賽，保護知識產權

學科競賽是大學生思維能力實戰化訓練和培育創新精神的有效途徑，也為新時代大學生展示創新能力和成果搭建了重要舞臺[11-13]。通過學科競賽可以提高學生應用專業知識解決實際問題的綜合能力，促進學生綜合素質全面發展[14]。團隊積極組織學生參加各項學科競賽，如全國大學生機械創新設計大賽、中國大學生工程實踐與創新能力競賽、全國大學生電子設計競賽、中國高校智能機器人大賽等，不僅激發了學生創新實踐的探索熱情和追求卓越的競爭意識，也在一定程度上對課程體系和教學內容改革有推動作用。近年來，團隊競賽成績年年突破，第八、九、十屆全國大學生機械創新設計大賽共獲全國一等獎14項、全國二等獎3項，2021、2022年全國大學生電子設計競賽獲全國一等獎1項、全國二等獎2項、多項省級獎項，2021、2022年中國高校智能機器人大賽共獲全國一等獎2項、全國二等獎4項等。積極參加各項學科競賽，不僅使學生的工程能力和工程素養得到提升，也在團隊內部營造了良好的創新氛圍。

除了學科競賽，團隊也鼓勵科創立項引導創新能力培養。通過參與大創項目的申請、立項、實施及結題，使學生了解科研項目的完整過程，應用專業知識解決實際需求，有利于之后更好地參與學術研究[15]。2021、2022年，團隊學生自主立項申請大創項目，共獲批國家級大創項目9項、省級大創項目2項、校級大創項目4項。團隊也十分重視創新作品知識產權保護，近年來共授權國家發明專利十余項。

四 ?結束語

面向新工科人才培養的需求，建設大學生創新團隊，提升創新能力，是培養創新型人才的重要途徑。通過大學生創新團隊的建設，完善自主管理模式、技術培訓體系和交流方案，為學生提供創新實踐平臺，實施科學的項目管理方案，提升學生的工程管理素養和綜合應用能力，確保項目實施順利，在鼓勵創新實踐的過程中，加強優秀作品培育，引導學生參與學科競賽、科創立項、專利申請。實踐證明，團隊創新人才培養模式的探索初見成效。

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