呂 靜,劉洪芝,徐唐富儀,陳樹薇,田媛媛

(1.上海理工大學(xué) 環(huán)境與建筑學(xué)院,上海 200093; 2.上海理工大學(xué) 基礎(chǔ)學(xué)院,上海 200093)

在我國“科教興國”“人才強國”的方針指引下,大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成為人才培養(yǎng)工作的重中之重。當代大學(xué)生是最具創(chuàng)新力、最有活力的群體,其創(chuàng)新能力的強弱決定著國家尖端科技和經(jīng)濟社會發(fā)展的水平,影響我國的綜合國力和國際競爭力。隨著中國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展,社會對工科技術(shù)人才的需求逐步加大,據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù),目前工科學(xué)生占全國高校學(xué)生人數(shù)的35%左右[1]。

培養(yǎng)創(chuàng)新型工程科技人才是建設(shè)創(chuàng)新型國家、實施科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在,而我國高等工程教育中存在諸多問題,如人才培養(yǎng)模式單一、實踐環(huán)節(jié)薄弱、缺乏多樣性、適應(yīng)性和工程性,重論文、輕設(shè)計、輕實踐等,因此關(guān)于如何培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力已成為高校教育教學(xué)研究的熱點。

高校為更好地推進創(chuàng)新性人才的培養(yǎng),不斷修訂大學(xué)生培養(yǎng)計劃、改進培養(yǎng)模式。上海理工大學(xué)楊杰等基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類數(shù)值計算實訓(xùn)課程中存在的問題,提出了“IBT”教學(xué)模式[2]。何延宏等以土木專業(yè)為例,從學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識培養(yǎng)、知識培養(yǎng)、能力培養(yǎng)等多方面提出建議[3]。王承鑫等對“新工科”背景下實驗教學(xué)的改革問題進行探討,以土木工程實驗中心為例,提出了設(shè)置創(chuàng)新型實驗課程、單獨設(shè)置實驗課程等措施,重視大學(xué)生的實驗環(huán)節(jié),旨在培養(yǎng)“新工科”人才的實踐能力及創(chuàng)新能力[4]。有學(xué)者進行了混合式教學(xué)模式的研究,將傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂進行有機結(jié)合,提升教學(xué)效率[5-6]。 Zhang提出了一種灰色綜合評價模型,對高校的工程創(chuàng)新能力進行定量評價,從“資源轉(zhuǎn)換能力、社會影響力、家庭輻射能力和可持續(xù)發(fā)展能力”四大方面展開了研究[7]。Zhao等指出在新工科教育中學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的重要性,構(gòu)建了新的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐認知體系,以學(xué)生和社會需求為中心,具有信息交流、專業(yè)跨界、服務(wù)地方經(jīng)濟、評價體系完善等特點[8]。有學(xué)者指出工科大學(xué)生應(yīng)具備科學(xué)的思維方式、多元化的工程能力以及系統(tǒng)思維能力等[9]。對于建環(huán)專業(yè)而言,已頒布的“建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)規(guī)范”也已明確將學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為建環(huán)專業(yè)的培養(yǎng)目標。

本文從建環(huán)學(xué)生自身、學(xué)校制度、創(chuàng)新活動形式等方面,對我校建環(huán)專業(yè)大一至大四的學(xué)生進行了問卷調(diào)查,分析了存在的問題,并提出多層次培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的優(yōu)化方案。經(jīng)過幾年的實施和實踐,建環(huán)專業(yè)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力得到了提升,取得了階段性成果,對工科學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有實踐意義和指導(dǎo)作用。

一、學(xué)生現(xiàn)狀分析

自大學(xué)擴招以來,大學(xué)招生人數(shù)越來越多,大學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新意識和信念、創(chuàng)新技能和意志力不足。如何把握專業(yè)發(fā)展趨勢、激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)造力和想象力、培養(yǎng)學(xué)生的工程和創(chuàng)新能力以適應(yīng)當今經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展,尤其對于如何培養(yǎng)合格的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才是一個亟待解決的問題。通過對我校建環(huán)專業(yè)大一至大四學(xué)生的問卷調(diào)查,了解建環(huán)專業(yè)學(xué)生對創(chuàng)新的認識、態(tài)度及存在的問題,從而可以“對癥下藥”,有的放矢地開展創(chuàng)新能力培養(yǎng)的活動。

(一)思維受局限,缺乏創(chuàng)新想法

問卷調(diào)查結(jié)果如圖1所示,62.93%的建環(huán)專業(yè)學(xué)生對參與創(chuàng)新項目有興趣,超過36.64%的學(xué)生沒有創(chuàng)新的想法,不愿意主動開展創(chuàng)新活動。這一結(jié)果與學(xué)生參加校內(nèi)創(chuàng)新項目的情況一致,雖然參加校內(nèi)創(chuàng)新課程的人數(shù)較多,但多數(shù)學(xué)生對于創(chuàng)新活動缺乏興趣,且從未參加過任何形式的創(chuàng)新實踐活動,說明學(xué)生缺乏主動進行創(chuàng)新活動的興趣。

圖1 建環(huán)專業(yè)學(xué)生參加校內(nèi)創(chuàng)新項目情況Fig.1 Information of HVAC students participating in innovation projects

大學(xué)生所接受的中小學(xué)教育,大多以接受教師的知識灌輸為主,學(xué)生被動接受教學(xué)模式,學(xué)生學(xué)習的優(yōu)劣大多通過考試成績的高低來判斷[10]。在我國大學(xué)教育中,對于剛進入大學(xué)的學(xué)生而言,由于長期接受被動式的應(yīng)試教育,其思想還停留在過去被動接受知識的階段,并沒有意識到在大學(xué)階段應(yīng)該轉(zhuǎn)變學(xué)習模式。被動式的教育導(dǎo)致學(xué)生創(chuàng)新思維受限、主動思考能力不足,還停留在被動接受教師安排的任務(wù),沒有主動尋找感興趣問題進行學(xué)習和研究的興趣和能力,學(xué)生創(chuàng)新熱情不高,沒有創(chuàng)新想法,沒有參加創(chuàng)新活動。

學(xué)生更偏向于迎合評價機制,被動地根據(jù)評價標準來完成任務(wù),這抹殺了學(xué)生的差異性,限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)揮。如果在創(chuàng)新項目、創(chuàng)新課程等實施過程中對學(xué)生進行引導(dǎo),創(chuàng)建一個良好的學(xué)生進行創(chuàng)新活動的環(huán)境,有助于學(xué)生的創(chuàng)新意識形成。

(二)創(chuàng)新能力的匱乏

在信息時代,知識的增長速度越來越快,知識的更新替代周期不斷縮短。接受知識是最基本的能力,更為重要的是如何進行知識的選擇、整合、轉(zhuǎn)換和運用,這就需要學(xué)生具備主動理解、重新構(gòu)建、再創(chuàng)造的能力,創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力在其中發(fā)揮作用。

創(chuàng)新過程需要學(xué)生掌握一定的專業(yè)理論知識,具備較強的實踐動手能力。部分學(xué)生不重視理論基礎(chǔ)的積累和學(xué)習,導(dǎo)致在完成創(chuàng)新項目的過程中,無法按照計劃設(shè)計制作出原理正確和結(jié)構(gòu)合理的裝置,或裝置無法正常運行,但卻不知道問題發(fā)生在哪里,如何解決問題。另一部分學(xué)生則過分偏重理論,最終造成“紙上談兵”的現(xiàn)象,在實施、實驗過程中舉步難行。

學(xué)生綜合能力培養(yǎng)是開展創(chuàng)新項目的主要目的,在實施過程中,培養(yǎng)團隊協(xié)作能力、邏輯思維能力、解決問題等多方面的培養(yǎng)。由于學(xué)生受到專業(yè)知識、研究手段和技能的限制,缺乏教師的指導(dǎo)、時間的制約、資助經(jīng)費的不足等原因的影響,學(xué)生難以開展更廣泛、“天馬行空”的創(chuàng)新項目,導(dǎo)致創(chuàng)新內(nèi)容形式簡單、深度不夠,不具新穎性,結(jié)果不盡如人意。

(三)創(chuàng)新信念和毅力薄弱

近幾年,我國高校致力于創(chuàng)新能力的培養(yǎng),各級教育部門為學(xué)生設(shè)置了“大學(xué)生創(chuàng)新項目”并進行資助,大學(xué)設(shè)立了眾多創(chuàng)新課程及創(chuàng)新項目等,學(xué)生們積極參與其中,逐漸形成一個利于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的平臺和環(huán)境。但是,創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程是一個漫長、艱辛的過程,也是一個不斷發(fā)生狀況、出現(xiàn)問題、解決問題的過程。許多學(xué)生在初始階段有自己的創(chuàng)新想法,也雄心勃勃希望能做出創(chuàng)新產(chǎn)品。但是隨著時間的推移、創(chuàng)新過程中問題的出現(xiàn)、研究的難度不斷增加,42.24%的學(xué)生認為創(chuàng)新活動周期長,耗費精力過大,影響正常的學(xué)習和考試,部分學(xué)生不能將已承擔的創(chuàng)新項目順利完成,甚至中途退場、半途而廢。恰恰這些問題的出現(xiàn),正是對學(xué)生信念和毅力的考驗和磨煉,更需要他們有堅定的創(chuàng)新信念及堅持不懈的毅力堅持下去,才能有成功的可能性[11]。

二、高校創(chuàng)新能力培養(yǎng)中存在的問題

本研究從建環(huán)學(xué)生的角度研究高校體制中存在的問題,并基于關(guān)鍵問題進行深入分析,結(jié)果如圖2所示。65.95%的學(xué)生認為自身缺乏創(chuàng)新技能,是阻礙創(chuàng)新能力發(fā)展的最重要原因;56.03%的學(xué)生認為學(xué)校的課程死板,無法有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及能力;55.17%的學(xué)生認為學(xué)校的創(chuàng)新氛圍薄弱,不足以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣。針對以上學(xué)生給出的反饋,也基于現(xiàn)行高校的體制,分析了存在問題的原因如下。

圖2 從學(xué)生角度分析阻礙創(chuàng)新能力發(fā)展的原因Fig.2 Analysis of the reasons hindering the development of innovation ability of students

(一)課程設(shè)置的不完善

目前創(chuàng)新課程的設(shè)置重視程度不夠,僅僅停留在形式上設(shè)置創(chuàng)新課程,與其他課程的設(shè)置并無差別,教學(xué)方式刻板。在創(chuàng)新課程中,并沒有針對創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標和“量身定制”式的課程內(nèi)容。創(chuàng)新課程一般是通過課堂授課、考試或論文的方式進行,沒有新意。課程設(shè)置的不完善造成了事倍功半的結(jié)果,仍然以分數(shù)作為評價標準,沒有配套的評價和激勵機制,學(xué)生仍然沒有興趣也沒有能力開展創(chuàng)新活動,創(chuàng)新課程形同虛設(shè),學(xué)生的創(chuàng)新能力沒有得到改善和提升,沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。

(二)教學(xué)方式單一

創(chuàng)新培養(yǎng)的教學(xué)方式過于單一,主要還是采取授課的模式,學(xué)生被動接受知識。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不僅需要理論知識,更需要學(xué)生內(nèi)化成為自己的知識體系,從而主動運用知識解決問題。被動式的教學(xué)方式存在諸多弊端,師生之間缺乏互動和交流,學(xué)生不積極溝通、教師也無法提供有效的指導(dǎo),單一化的教學(xué)方式并沒有提升當代大學(xué)生創(chuàng)新的興趣及能力,反而挫傷了學(xué)生學(xué)習的主動性和積極性,導(dǎo)致學(xué)生聽課無動力、教學(xué)無效果,影響了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識的發(fā)展[12]。

從調(diào)查中學(xué)生希望參加更多創(chuàng)新性的實驗,能夠自己親自動手完成試驗,訓(xùn)練和培養(yǎng)自己的實踐能力,不只是通過被動授課的方式進行理論的學(xué)習,而是愿意在實踐活動中學(xué)習理論知識。

(三)硬件設(shè)施和資金不足

資金、設(shè)備問題一直是創(chuàng)新過程中難以規(guī)避的問題。大學(xué)生創(chuàng)新活動的開展過程中經(jīng)常面臨著創(chuàng)新儀器、試驗場地、資金缺乏等問題,尤其是精密的實驗更需要高精度實驗儀器及高要求的實驗條件。同時,除了硬件設(shè)施外,還需要軟件系統(tǒng)的支持。硬件、軟件設(shè)施的短缺也是造成大學(xué)生創(chuàng)新活動難以深入開展的原因。

三、大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式探索

培養(yǎng)大學(xué)生適應(yīng)當今經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展、把握專業(yè)發(fā)展趨勢、激發(fā)創(chuàng)造力和想象力,培養(yǎng)學(xué)生具有應(yīng)對各種建筑、各種工程,能創(chuàng)新性地解決特定問題的能力,成為合格的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才是一個重要而且緊迫的任務(wù)。

建環(huán)專業(yè)所從事的工作都是根據(jù)建筑各功能區(qū)的不同特性、運用先進的設(shè)計理念和新技術(shù),設(shè)計合理的空調(diào)方案,創(chuàng)建節(jié)能、綠色、宜居的建筑環(huán)境。每個建筑形態(tài)、功能各異,很難用一把尺子去衡量實現(xiàn)某一功能的方案、方法、措施是否合理、最優(yōu)。

基于對學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果(見圖3),結(jié)合建環(huán)學(xué)科的學(xué)科特點,我們從以下幾個方面進行了學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索。

圖3 學(xué)生培養(yǎng)體系改革方法的分析Fig.3 Analysis of the reform methods of students’ training system

(一)改革課程體系和授課模式

創(chuàng)新興趣的激發(fā)以及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)一直是建環(huán)學(xué)生培養(yǎng)體系的重中之重。為此,學(xué)院設(shè)置了不同專業(yè)、多樣性的創(chuàng)新課程,滿足學(xué)生的需求。具體措施如下。

1)增設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程2～3門,提高實踐類課程的比例達25%,增設(shè)專業(yè)領(lǐng)域新進展、新技術(shù)等選修課程。課程體系的改革,使學(xué)生了解行業(yè)的最新動態(tài)和新技術(shù)的應(yīng)用,開拓視野,增強學(xué)生的創(chuàng)新興趣和意識,加強學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。

2)改革創(chuàng)新課程的授課方式,由被動式授課改為互動式授課模式。以學(xué)生為主體,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,以學(xué)生的創(chuàng)新想法作為授課的內(nèi)容,有針對性地進行指導(dǎo)。強調(diào)師生間的交流、互動,給與學(xué)生思考和表達自己意見的空間,在相互交流中鍛煉和提高其創(chuàng)新思維能力。

3)改革考核方式,在考試、打分等考核指標以外,根據(jù)學(xué)生對獎勵措施接受度的問卷結(jié)果(見圖4),改進其獎勵措施,采用物質(zhì)獎勵、學(xué)分獎勵、獎學(xué)金評定加分獎勵、推免研究生深造加分等,起到有效激勵學(xué)生的效果。

(二)構(gòu)建創(chuàng)新平臺、組織創(chuàng)新活動

針對大學(xué)生開放、自由、思維活躍的特點,開展多樣化創(chuàng)新活動,積極營造創(chuàng)新的氛圍,不斷提升建環(huán)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新的積極性、創(chuàng)新意識以及團隊合作精神。每一個創(chuàng)新項目的實施,是一個需要教師的長期指導(dǎo)、持續(xù)跟進、不斷解決問題的過程,教師對學(xué)生的指導(dǎo)至關(guān)重要。

圖4 激勵學(xué)生參加創(chuàng)新活動的措施Fig.4 Measures in encouraging students to participate in innovation activities

1.開設(shè)創(chuàng)新性試驗、構(gòu)建創(chuàng)新試驗平臺

建環(huán)專業(yè)的學(xué)習過程中包含了大量的理論研究,實驗研究則可以進一步驗證理論,更可以在實驗中激發(fā)同學(xué)的研究熱情甚至是研究靈感。對學(xué)生的調(diào)查研究也證明,最能激勵學(xué)生參加創(chuàng)新活動的是,提供給學(xué)生感興趣、有價值的實驗創(chuàng)新項目,讓他們真正動起手來。為此,學(xué)院鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新項目,為申請創(chuàng)新項目的學(xué)生提供實驗室等試驗條件,將創(chuàng)新想法落實到實驗當中,做到實驗室的“落地”過程。我們建立了多個新能源、新技術(shù)、新材料的試驗平臺,為建環(huán)學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)創(chuàng)造了硬件條件,學(xué)生在我系已建成的建筑熱回收變風量系統(tǒng)節(jié)能、大空間室內(nèi)熱環(huán)境、超臨界二氧化碳熱泵、建筑太陽能一體化等試驗平臺上,完成了國家級、上海市級及校級創(chuàng)新項目20余項,并在各級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽中取得好成績。

2.組織創(chuàng)新活動、培育創(chuàng)新項目

在教師隊伍中,建立大學(xué)生創(chuàng)新活動的指導(dǎo)團隊,吸納部分學(xué)生參與教師的科研項目,有目的地組織學(xué)生成立創(chuàng)新小組、有計劃地申請各級各類創(chuàng)新項目,教師全過程參與指導(dǎo)。在創(chuàng)新活動中,鼓勵學(xué)生互相協(xié)作,求同存異,培養(yǎng)其團隊合作能力。在創(chuàng)新項目實施的過程中,鼓勵學(xué)生大膽嘗試,從最初創(chuàng)新想法的指導(dǎo),到設(shè)計實驗及搭建實驗系統(tǒng)的指導(dǎo)、成果的分析、開發(fā)等,引導(dǎo)學(xué)生申請專利,指導(dǎo)學(xué)生撰寫研究論文,形成了一個完整的創(chuàng)新項目實施完成的閉環(huán)過程,使學(xué)生解決問題、實踐創(chuàng)新的能力得到很大提升。

3.創(chuàng)新活動內(nèi)容和形式的升級

超過半數(shù)的學(xué)生認為高校應(yīng)該開展更多有意義、有樂趣的創(chuàng)新活動,同時利用現(xiàn)代化信息設(shè)備的優(yōu)勢,緊密連接線上與線下活動。為此,我們開創(chuàng)了關(guān)于學(xué)生創(chuàng)新活動的公眾微信號,及時更新各類創(chuàng)新活動的報名時間,推送關(guān)于創(chuàng)新小點子的文章,推送創(chuàng)新思維類培養(yǎng)的相關(guān)文章,做到讓學(xué)生更方便了解各類活動的開展時間,在課余時間也可利用零散的時間閱讀到關(guān)于創(chuàng)新的知識,在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新興趣及創(chuàng)新思維。基于調(diào)查,我們也發(fā)現(xiàn)70.26%的學(xué)生認為創(chuàng)新項目的側(cè)重更應(yīng)該放于線下活動,因此線下活動的籌備依舊是提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的主要手段。利用線上推廣、線下實踐、線上線下緊密聯(lián)合的方式,使得建環(huán)專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力上了一個新臺階。

(三)參加比賽、提升能力

引導(dǎo)并組織學(xué)生參加各級各類比賽,是快速提升學(xué)生專業(yè)水平和能力的良好途徑。 一方面可以完善專業(yè)知識結(jié)構(gòu),有更多的實踐鍛煉的機會,讓創(chuàng)新思想的轉(zhuǎn)化更為理性、科學(xué)并落到實處;另一方面可以與其他高校的學(xué)生同臺競技,在比賽中開闊眼界,了解同一創(chuàng)新領(lǐng)域內(nèi)的不同創(chuàng)新思路,創(chuàng)新思想相互碰撞并擦出火花。

學(xué)院每年以各類創(chuàng)新大賽為契機,組織教師和學(xué)生組隊參加比賽,以前期的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為基礎(chǔ),將所學(xué)專業(yè)知識用于解決實際工程問題,在各類比賽中實戰(zhàn)練兵,檢驗建環(huán)專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的可行性和合理性。建環(huán)專業(yè)的學(xué)生參加各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目的人數(shù)和比例逐年提高,并在國家級“世界暖通空調(diào)學(xué)生科技競賽中國區(qū)賽”奪冠,全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”、 全國高等學(xué)校人工環(huán)境學(xué)科獎(人環(huán)杯)、全國Car-Ashrae學(xué)生設(shè)計大賽、全國MDV中央空調(diào)設(shè)計應(yīng)用大賽等比賽中取得了全國一等獎2項、二等獎4項、三等獎6項,上海市 “科創(chuàng)杯”及“上汽杯”等上海市大學(xué)生競賽中連續(xù)多年獲獎。這樣的好成績,使學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維逐漸形成,實踐經(jīng)驗和團隊合作得到了加強,綜合素質(zhì)不斷提高,競爭力得到了很大提升。

四、小結(jié)

本文通過對建環(huán)專業(yè)學(xué)生進行問卷調(diào)查,結(jié)合學(xué)生的反饋及相關(guān)情況做了客觀的分析。文章對建環(huán)專業(yè)課程體系和授課模式進行了改革實踐,構(gòu)建了有助于學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的試驗平臺,組織線上與線下的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動,在教師的指導(dǎo)下學(xué)生完成了各類豐富多彩的創(chuàng)新活動,參加創(chuàng)新比賽促進了創(chuàng)新能力的提升。學(xué)院通過大學(xué)生創(chuàng)新能力多層次培養(yǎng)模式的建設(shè),在建環(huán)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面取得了階段性成果,這對工科學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的理論意義和實踐意義。