王續(xù)喬，　趙昌麗，　牛國臣，　董慧芬

(1. 中國民航大學(xué) 電子信息與自動化學(xué)院，天津 300300； 2. 天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué) 航空航天學(xué)院，天津 300350)

0　引　言

在國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略背景下，《國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》對我國邁進創(chuàng)新型國家和人才強國行列提出了目標要求，從堅持創(chuàng)新發(fā)展看，創(chuàng)新驅(qū)動實質(zhì)上是人才驅(qū)動，教育創(chuàng)新是為創(chuàng)新提供知識、技術(shù)和人才支撐，花大力氣抓好教育是創(chuàng)新發(fā)展的根本大計，尤其應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神[1]。

大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)通常貫穿于高等教育全過程[2]，當(dāng)前針對大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要有以下4種基本途徑，以學(xué)科課堂教學(xué)為中心的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式，以課外科技活動為中心的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式，以校外實踐為中心的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式[3]，以及以網(wǎng)絡(luò)課堂為中心的創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式。① 課內(nèi)培養(yǎng)途徑，多以面向受教群體的普適性能力培養(yǎng)；② 課外培養(yǎng)途徑，多見圍繞課題的師生自由選擇與互動；③ 校外培養(yǎng)途徑，多為學(xué)優(yōu)群體的體驗式實踐活動；④ 網(wǎng)絡(luò)培養(yǎng)途徑，多是個體單項關(guān)鍵技能的實訓(xùn)練習(xí)。課內(nèi)培養(yǎng)和校外培養(yǎng)作為專業(yè)人才培養(yǎng)方案的組成環(huán)節(jié)，系統(tǒng)性實施與一致化管理相對較好，而課外培養(yǎng)環(huán)節(jié)的過程控制則通常相對松散[4]。

近年來大學(xué)生科技創(chuàng)新活動發(fā)展蓬勃，以各類各級別學(xué)科競賽和科技項目為目標驅(qū)動實施的實踐活動是課外培養(yǎng)方式的重要構(gòu)成[5]，盡管我校大學(xué)生在該環(huán)節(jié)成績斐然，科技創(chuàng)新能力已然有一定提升，但在培養(yǎng)過程中也確存在一些問題，對師生造成了困擾。主要體現(xiàn)為：

(1) 師生互選在信息不對稱的情況下發(fā)生帶來了選題的盲目性，教師對于學(xué)生的技能掌握情況、學(xué)習(xí)的可塑程度了解不足，學(xué)生對于課題研究程度和教師指導(dǎo)風(fēng)格理解不夠，使得課題研究啟動或推進緩慢；

(2) 課題的良性演進需要人員的持續(xù)性投入，而大學(xué)本科階段的通行培養(yǎng)模式?jīng)Q定了本科生能夠真正進行較好設(shè)計開發(fā)的時間有限，非持續(xù)性研究往往造成有較好立意價值的課題半途荒廢；

(3) 已初步取得一定研究成果的課題，學(xué)生或具備創(chuàng)業(yè)熱情但無創(chuàng)業(yè)思維，或具備創(chuàng)業(yè)條件卻摸不清創(chuàng)業(yè)路徑，或具備創(chuàng)業(yè)資源而不知如何整合，對創(chuàng)新應(yīng)用和創(chuàng)業(yè)實踐的理解尚有待加強。

綜上所述，課外培養(yǎng)環(huán)節(jié)中盲目性選題、課題的非持續(xù)性研究、創(chuàng)新應(yīng)用與創(chuàng)業(yè)實踐承接不暢已成為影響大學(xué)生科技創(chuàng)新能力提升的關(guān)鍵問題，亟待解決。

1　基本思路

針對大學(xué)本科階段制定的科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)方式很多，國內(nèi)很多高校都開展了這方面的研究工作。文獻[6]中提出了將課外科技活動和校外實踐納入教學(xué)管理體系，形成覆蓋教育全程的完整的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。文獻[7]中強調(diào)了第二課堂對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要性，提出了以專業(yè)社團、課外科技活動、學(xué)科競賽、校企合作等方式規(guī)范建設(shè)第二課堂，用以作為學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的活動平臺。同濟大學(xué)從實驗教學(xué)入手，結(jié)合創(chuàng)新性實驗計劃于實驗教學(xué)建設(shè)，建立了從理論知識儲備、到實踐探索、到創(chuàng)新訓(xùn)練的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，取得了較好效果[8]。文獻[9]中針對大學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、專業(yè)技能、綜合素質(zhì)與社會需求存在的差距，特別是創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)及應(yīng)用方面存在的較大缺陷，以科技競賽為載體，實施了淡化專業(yè)限制、改變考評機制、開設(shè)創(chuàng)新實驗班等系列措施，一定程度地改變了學(xué)生被動吸收知識、重理論輕實踐、團隊協(xié)作能力差的面貌。國防科技大學(xué)以全程能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建了課內(nèi)實踐能力、全程基本實踐能力、課外創(chuàng)新能力的多層次、全方位的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系，經(jīng)過4年多的教學(xué)實踐，效果顯著[10]。此外，中國地質(zhì)大學(xué)、武漢科技大學(xué)、中國石油大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等在學(xué)生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)中進行了積極地改革嘗試，取得了一定效果[11-16]。

綜合我院實際情況，圍繞大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，課外科技活動、校外實踐活動以及兩者的有效承接，從“產(chǎn)”入手，開展“學(xué)”“研”“用”三階于一體的學(xué)生創(chuàng)新實踐能力系統(tǒng)培養(yǎng)方案。建立“三階一體”進階模式，明確各階次目標、進階條件、工作內(nèi)容；以學(xué)科競賽、科技項目為依托，吸納學(xué)生科技活動積極分子，開展課題研發(fā)工作，全程實施課外專題研討活動，選拔學(xué)生科技骨干；成立學(xué)生科技創(chuàng)新工作室，以學(xué)生科技骨干為主、指導(dǎo)教師為輔的方式對吸納進來的新一輪學(xué)生科技活動積極分子開展集中培訓(xùn)工作，并選拔優(yōu)秀學(xué)生進入各課題序列，跟隨進行課題研發(fā)工作。如圖1所示，高階次學(xué)生科技骨干進入“實踐應(yīng)用、創(chuàng)業(yè)運作”階段，中階次科技骨干承接上一年度課題，進入“專項研究、多元創(chuàng)新”階段，并對低階次科技活動積極分子開展集中培訓(xùn)工作，并依此常態(tài)化輪轉(zhuǎn)運行。

圖1“三階一體”學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系結(jié)構(gòu)圖

2　培養(yǎng)體系設(shè)計

2.1　建立“三階”方案，形成遞進階次

低階次培養(yǎng)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)廣泛的科技創(chuàng)新積極分子群體，主要面向大學(xué)本科一二年級學(xué)有余力且對課外科技活動有濃厚興趣的學(xué)生，開展“集中培訓(xùn)”活動，系統(tǒng)化的方式使學(xué)生掌握科技課題研究的基本要素，形成一定的基本實踐技能；開展“分類體驗”活動，短時進駐各類型課題組，完成指導(dǎo)團隊指定的任務(wù)，達標者可自行確定科技活動興趣方向。

中階次培養(yǎng)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)術(shù)有專攻的學(xué)生科技創(chuàng)新骨干，主要面向低階次培養(yǎng)環(huán)節(jié)中的優(yōu)質(zhì)學(xué)員，以創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目、企業(yè)基金等各類型科技課題和電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯、交通杯等各層次學(xué)科競賽為依托，開展“分類研究、多元創(chuàng)新”活動，培養(yǎng)其具備基本的科學(xué)研究素養(yǎng)，形成一定的科技研發(fā)成果。

高階次培養(yǎng)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)以需求為導(dǎo)向進行設(shè)計開發(fā)的學(xué)生科技創(chuàng)業(yè)骨干，主要面向中階次培養(yǎng)環(huán)節(jié)中已具備一定科技創(chuàng)新研究成果的學(xué)員，以創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、企業(yè)外協(xié)項目、創(chuàng)業(yè)實踐活動等為依托，開展“實踐應(yīng)用、創(chuàng)業(yè)運作”內(nèi)容，重點著眼成果應(yīng)用工作，對于實施較好的，指導(dǎo)團隊協(xié)助其對接企業(yè)孵化器，持續(xù)扶植其開展創(chuàng)業(yè)運作工作。

2.2　創(chuàng)立創(chuàng)新實體，實施系統(tǒng)培養(yǎng)

成立學(xué)生科技創(chuàng)新工作室，系統(tǒng)開展科技實踐基本技能培訓(xùn)、專題研討活動，建立良好的傳幫帶承接體系，為后續(xù)開展的各專項課題持續(xù)提供優(yōu)秀學(xué)生科技骨干。由教師、具有項目經(jīng)驗的研究生和高階次本科生科技骨干組成的指導(dǎo)團隊進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、感知技術(shù)與應(yīng)用示例、系統(tǒng)建模與仿真等多項理實一體化系列課程，期間穿插非例常性的新觀點與新技術(shù)專題報告，系統(tǒng)化的方式使學(xué)生掌握科技課題研究的基本要素，形成一定的基本實踐技能；經(jīng)過集中培訓(xùn)后，學(xué)員可最多選擇兩項意向課題進行“分類體驗”活動，短時進駐各類課題組，完成指導(dǎo)團隊指定的任務(wù)，任務(wù)達標者可自行選擇科技活動興趣方向。

2.3　凝練科技成果，開展應(yīng)用研究

對于已開展到一定階段、形成一定技術(shù)積累且有一定應(yīng)用推廣前景的科技課題，工作室做人員、場地、經(jīng)費的定向投入，開展面向?qū)嶋H應(yīng)用的專項研究，并形成一定的應(yīng)用成果?，F(xiàn)行課題依據(jù)研究平臺分類及教師研究方向確定，主要為地面機器人平臺應(yīng)用類、空中機器人平臺應(yīng)用類、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)類、虛擬現(xiàn)實類等，每項大類下分若干具體課題及子項課題。

2.4　對接市場需求，運作創(chuàng)業(yè)實踐

對于已形成一定應(yīng)用成果的課題，工作室將根據(jù)成果階段、推廣運作難易度等因素進行分類，積極指導(dǎo)其參與申報各類型創(chuàng)新訓(xùn)練項目、各層次創(chuàng)業(yè)大賽、入駐企業(yè)孵化器及對接校外企業(yè)，進行產(chǎn)品化轉(zhuǎn)化工作。

3　實施成效與分析

(1) 整體學(xué)研分布情況。 當(dāng)前在該體系下參研科技項目和學(xué)科競賽的學(xué)生35人，按階次劃分，三階層次7人，二階層次11人，一階層次17人；按課題方向劃分，主要集中在圖2所示4個方向，地面機器人類主要以地面輪式機器人為載體平臺開展的各類安全監(jiān)控、缺陷檢測及服務(wù)保障課題；空中機器人主要以旋翼類飛行器為平臺的本體控制及民航應(yīng)用課題；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要以基于位置的服務(wù)為背景的室內(nèi)定位相關(guān)課題；虛擬現(xiàn)實類課題由早期的單一3D呈現(xiàn)正逐步向以結(jié)合穿戴設(shè)備的浸入感較強的虛擬現(xiàn)實演進。以地面機器人類某一課題為例，2015屆課題學(xué)生負責(zé)人梁某畢業(yè)，其下一屆學(xué)生何某，同時也是課題原課程組的主力成員承接負責(zé)人職責(zé)，對課題所涉及系統(tǒng)進行了多處優(yōu)化，帶領(lǐng)新老成員將課題做得有聲有色，驗收優(yōu)秀，隨后積極參與了全國的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽地區(qū)階段的比賽，獲得了不俗的成績；隨后積極聯(lián)系校外企業(yè)進行專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓與成果推廣；在外地畢業(yè)工作后，仍時時關(guān)注課題進展，為課題組出謀劃策。從課題視角看，人員接續(xù)得以保障，梯隊層次已經(jīng)成形，課題推進持續(xù)有度。

圖2當(dāng)前工作室整體學(xué)研分布情況

(2) 個體創(chuàng)新能力成長?！叭A一體”學(xué)生創(chuàng)新能力系統(tǒng)培養(yǎng)歷經(jīng)5年改革試行，已初見成效。學(xué)生從一階層次開始即有目標性地進行意向興趣課題相關(guān)技術(shù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)入二階層次已能夠進行針對性地技術(shù)研究與開發(fā)，升入三階層次則已然可帶領(lǐng)小組成員完成成果轉(zhuǎn)化或推廣的部分工作。以當(dāng)前畢業(yè)設(shè)計同一課題方向的余某、張某、趙某3人為例，大一、大二期間3人學(xué)習(xí)績點大體相當(dāng)，余某從大一下學(xué)期即進入工作室參與某一方向課題(非其畢業(yè)設(shè)計課題方向)的學(xué)習(xí)，現(xiàn)為工作室三階層次成員，大二、大三期間學(xué)科競賽獲省部級以上獎項3項，參研科技項目4項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文1篇；而張某趙某按既定專業(yè)培養(yǎng)計劃學(xué)習(xí)；1人考研已被錄取、1人已確定出國留學(xué)深造，但現(xiàn)在同一方向課題研究的表現(xiàn)上，余某課題技術(shù)路線的梳理更加清晰、關(guān)鍵技術(shù)的把握相對準確、創(chuàng)新方法的運用更為合理、工作更能做到有的放矢。與此同時，余某在參與校企聯(lián)合推廣項目中表現(xiàn)突出。從個體視角看，學(xué)生創(chuàng)新意識漸序增強、創(chuàng)新思路愈發(fā)清晰、創(chuàng)新能力得以逐步提升。

(3) 課題研究與競賽情況。工作室依托校機器人研究所師資、場地、硬軟件等條件資源，自2012年開始至今，已累計面向本科階段學(xué)生群體開展“三階一體”學(xué)生創(chuàng)新能力系統(tǒng)性培養(yǎng)160余人次，獲得學(xué)科競賽獎項和參研各類科技項目人員127人次，其中獲得全國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽天津賽區(qū)二等獎1項；全國電子設(shè)計競賽天津市各級獎項3項；華北5省機器人競賽華北賽區(qū)各級獎項12項，天津賽區(qū)各級獎項15項；獲“盛群杯”單片機應(yīng)用競賽各級獎項4項；獲“北斗杯”全國青少年科技競賽各級別獎項2項；獲批各級別創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目18項；參研企業(yè)合作基金項目5項；部分成員參與了中航工業(yè)杯國際無人飛行器創(chuàng)新大獎賽、國際空中機器人大賽部分技術(shù)工作；此外部分骨干成員受邀為合作校航空俱樂部做自主飛行控制相關(guān)技術(shù)講座，并與該校課題組協(xié)作獲相關(guān)省部級以上競賽獎項2項。

4　結(jié)　語

面向大學(xué)本科階段學(xué)生，開展了“三階一體”學(xué)生創(chuàng)新能力系統(tǒng)培養(yǎng)的改革活動，改變了以往大學(xué)生科技活動中學(xué)生盲目性選題、課題的非持續(xù)性研究、創(chuàng)新應(yīng)用與創(chuàng)業(yè)實踐承接不暢的面貌，形成了凝聚力較強的科技活動工作室，參與課題的學(xué)生人數(shù)不斷擴大，課題種類不斷豐富，課題研究逐步深入。經(jīng)過5年有余的試行實踐，取得了良好的實施效果。與改革前相比，學(xué)生對科技項目的研究思路、技術(shù)路線及工作保障的理解更為清晰透徹，對如何開展技術(shù)創(chuàng)新工作越發(fā)熟練，已初步形成創(chuàng)新慣性?！叭A一體”學(xué)生創(chuàng)新能力系統(tǒng)培養(yǎng)長效機制的試行實踐為電子信息與自動化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地的團隊建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗，進一步為通信導(dǎo)航監(jiān)視天津市實驗教學(xué)示范中心及虛擬仿真實驗中心中學(xué)生課外科技活動建設(shè)內(nèi)容提供參考。

參考文獻(References)：

[1]袁貴仁.提高教育質(zhì)量[J].中國教育報，2015，11(1): 1-4.

[2]牛慶瑋，劉永紅，黃保.以科教融合育人觀為指導(dǎo)培養(yǎng)大學(xué)生科技創(chuàng)新能力[J].實驗技術(shù)與管理,2015, 32(1): 34-38.

[3]苑迅，郭輝，秦昌明.地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)與實踐教學(xué)體系構(gòu)建的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2011,28(8):1-4.

[4]楊曉慧. 我國高校創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)研[J]. 中國高教研究，2015,31(1):39-43.

[5]劉夢琴，鄺代治，馮泳蘭，等. 以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心構(gòu)建多元化實踐教學(xué)體系[J].實驗室研究與探索，2014,33(3):189-193.

[6]段成芳.培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)管理改革[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005,6.

[7]許志山.第二課堂建設(shè)與工科大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[D].福州：福建師范大學(xué)，2012.

[8]匡翠萍，劉曙光，鐘桂輝等. 實驗教學(xué)改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J]. 實驗室研究與探索，2012, 31(9): 86-88.

[9]丁珠玉，樊利，周勝靈.以科技競賽為載體培養(yǎng)工科學(xué)生創(chuàng)新能力[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)， 2012,37(4):205-208.

[10]徐小軍，尚建忠，潘存云，等.以全程實踐能力培養(yǎng)為核心的機電類大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系研究[J].高等教育研究學(xué)報，2010,33(3):111-113.

[11]任佳，王杰，梁勇. 多途徑加強大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探[J]. 實驗室研究與探索，2014,33(2):183-185.

[12]程磊，戚靜云，蘭婷，等. 基于“學(xué)科競賽群”的自動化卓越工程師創(chuàng)新教育體系[J]. 實驗室研究與探索，2016,35(6):152-156.

[13]張冬至，劉潤華，王平，等. 電類課程研究型教學(xué)模式與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014,31(3):17-19.

[14]周錦蘭，王宏，聶進. 多層次大學(xué)生創(chuàng)新實驗平臺的構(gòu)建與實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理，2011,28(4):17- 21.

[15]孫智杰，李勤，鄧玉林. 加強實驗教學(xué)示范中心建設(shè)為創(chuàng)新人才培養(yǎng)搭建平臺[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014, 31(3):128-131.

[16]鄭秋梅,李華昱,崔學(xué)榮，等. IT類創(chuàng)新人才“學(xué)生自由發(fā)展”培養(yǎng)模式探究[J]. 實驗室研究與探索, 2017(2):222-225.