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車輛工程專業(yè)面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教改策略研究和實(shí)踐

2024-05-19 09:20:47周韶澤李婭娜
科技風(fēng) 2024年10期

周韶澤 李婭娜

摘?要:針對車輛工程領(lǐng)域中本科學(xué)生創(chuàng)新能力提升的需求,本文提出了車輛工程專業(yè)面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教改策略。該策略集中于創(chuàng)新意識的培育、目標(biāo)導(dǎo)向的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、跨學(xué)科的整合應(yīng)用、實(shí)踐與理論的結(jié)合和成果的保護(hù)與激勵五個核心方面,涵蓋了教學(xué)開始、進(jìn)行與結(jié)束的全過程。實(shí)踐結(jié)果證明,這些策略有效地提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐技能。本文的研究成果不僅為車輛工程及相近專業(yè)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了有價值的參考,同時也為教育模式創(chuàng)新提供了新的視角。

關(guān)鍵詞:創(chuàng)新思維培養(yǎng);目的導(dǎo)向;高等教育改革

在全球化加速和技術(shù)快速進(jìn)步的當(dāng)代,創(chuàng)新已成為推動社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵力量。軌道車輛工程領(lǐng)域向智能化、綠色化和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)發(fā)展,對工程技術(shù)人才的創(chuàng)新能力提出了更高的要求。在這樣的背景下,探索和分析有效的教學(xué)方法,以培養(yǎng)車輛工程專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力,成為教育改革的重要議題。

黨的二十大報告強(qiáng)調(diào)了教育、科技、人才在建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家中的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐作用,并指出高校需主動服務(wù)于國家戰(zhàn)略需求和行業(yè)企業(yè)的需求。在此框架內(nèi),激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力變得尤為重要[1]。

在大學(xué)教育的背景下,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)其創(chuàng)新能力是創(chuàng)新教育的核心。通過采用目標(biāo)導(dǎo)向教育OBE(OutcomeBased?Education)理念結(jié)合CDIO(ConceiveDesignImplementOperate)和LBL(LectureBased?Learning)教學(xué)模式,吳紅梅等人強(qiáng)化了教學(xué)內(nèi)容的整合、在線課程平臺的建設(shè)和課程設(shè)計(jì)的推進(jìn),旨在提升學(xué)生的理論知識、實(shí)踐能力、知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力[2]。張鐵成討論了“創(chuàng)造性思維與創(chuàng)新方法”課程的混合教學(xué)改革與實(shí)踐,重點(diǎn)是通過線上線下混合式教學(xué)活動,結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和現(xiàn)代信息技術(shù),提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力[3]。李剛討論了新工科背景下車輛工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系的研究與實(shí)踐,強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐教學(xué)的重要性和校企合作的深化[4]。鄒平研究了服裝專業(yè)卓越人才培養(yǎng)的方法和實(shí)踐,重點(diǎn)在于建立一個多維的培養(yǎng)模式,結(jié)合理論教學(xué)與實(shí)踐活動,以及創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練[5]。李丹提出將勞動理論教育與實(shí)踐結(jié)合,勞動教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合,并通過師資和平臺資源共享來促進(jìn)學(xué)生職業(yè)能力提升和專業(yè)技能發(fā)展[6]。

盡管已有眾多研究關(guān)注創(chuàng)新能力的培養(yǎng),但如何將這些理論和方法有效地融入車輛工程專業(yè)的本科教育體系中,特別是在適應(yīng)中國高等教育環(huán)境的情況下,仍然是一個值得深入探討的問題。本研究提出的教學(xué)改革策略,包括覆蓋教學(xué)全過程的面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教改策略,目的是進(jìn)一步培養(yǎng)本科學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過實(shí)施這些教學(xué)方法,期望能夠培養(yǎng)出既能適應(yīng)未來社會發(fā)展需求,又具有高素質(zhì)的創(chuàng)新型學(xué)術(shù)研究和工程技術(shù)人才。

1?存在問題分析

在探索車輛工程專業(yè)教育改革策略的過程中,目前面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)主要包括:

1.1?課程教學(xué)中缺乏創(chuàng)新能力培養(yǎng)

盡管專業(yè)課程旨在為學(xué)生提供廣泛的理論與技術(shù)知識,當(dāng)前的課程設(shè)置仍主要集中于傳統(tǒng)的知識傳授,而如何在課程教學(xué)中增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力則涉及很少。雖然在課外引進(jìn)了創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,但這些活動與課程之間的銜接不足,缺少統(tǒng)一的規(guī)劃,導(dǎo)致學(xué)生難以充分使用課堂上的知識進(jìn)行創(chuàng)新。

1.2?學(xué)生創(chuàng)新積極性不足

由于創(chuàng)新引導(dǎo)的不足、支持性學(xué)習(xí)環(huán)境缺乏、自我探索機(jī)會有限以及對創(chuàng)新成果認(rèn)可與獎勵的缺失,削弱了學(xué)生在創(chuàng)新方面的動力和滿足感。教師在課堂上往往過于強(qiáng)調(diào)知識的傳授,而忽視了對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。這使得學(xué)生在面對新的問題和挑戰(zhàn)時,往往缺乏獨(dú)立思考和解決問題的能力。由于課業(yè)負(fù)擔(dān)重,學(xué)生往往沒有足夠的時間和空間進(jìn)行自我探索和實(shí)踐,在實(shí)際操作中缺乏經(jīng)驗(yàn),對創(chuàng)新的理解和應(yīng)用能力有限。

1.3?學(xué)生獨(dú)立思考和跨學(xué)科創(chuàng)新能力需提升

雖然學(xué)生通過參與研究項(xiàng)目和競賽積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但在課程知識到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化過程中,仍需在理解的深度與廣度上獲得更多支持。學(xué)生在理解課程知識時,往往只停留在表面層次,缺乏對知識背后的深層理解,他們在將課程知識應(yīng)用到實(shí)際問題時,往往無法做出有效的判斷和決策。另外學(xué)生局限于單一學(xué)科,缺乏跨學(xué)科的視野。這使得他們在面對復(fù)雜的實(shí)際問題時,往往無法進(jìn)行有效的跨學(xué)科創(chuàng)新。

1.4?有限的教學(xué)時間內(nèi)整合創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在保障教學(xué)基本質(zhì)量的同時充實(shí)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,需在緊湊的教學(xué)計(jì)劃中加入創(chuàng)新內(nèi)容,這對于遵循傳統(tǒng)教學(xué)模式的教師而言是個難題,限制了學(xué)生創(chuàng)新思維和技能的拓展。

為了適應(yīng)中國高等教育發(fā)展的需求,針對上述問題開展創(chuàng)新教育改革的研究顯得尤為關(guān)鍵。教育改革研究應(yīng)專注于引入更多的創(chuàng)新教學(xué)方法和實(shí)踐活動,使學(xué)生在未來的職業(yè)和研究中能夠更有效地面對挑戰(zhàn)。

2?教學(xué)改革策略

面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)改革的重點(diǎn)在于基于掌握課程基礎(chǔ)知識上,加入激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維的內(nèi)容并提升其創(chuàng)新能力。對于軌道車輛工程專業(yè)而言,其未來發(fā)展將更加重視智能化、綠色化及環(huán)保,本文提出的教學(xué)改革策略覆蓋課程的起始、進(jìn)行與結(jié)束各階段,圍繞以下幾個關(guān)鍵方面展開。

2.1?課程起始階段

創(chuàng)新意識的培育:課程開始時,引入創(chuàng)新意識的培育。從課程開始就引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和創(chuàng)新構(gòu)思,詳細(xì)講解本課程的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及未來趨勢,說明創(chuàng)新設(shè)計(jì)的迭代過程和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要性。這一過程旨在全面啟發(fā)學(xué)生理解創(chuàng)新的全過程,同時強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新的價值所在。

2.2?課程進(jìn)行階段

課程進(jìn)行階段加入目的導(dǎo)向的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、跨學(xué)科技術(shù)的整合應(yīng)用和實(shí)踐與理論的結(jié)合三方面內(nèi)容。

目的導(dǎo)向的創(chuàng)新設(shè)計(jì):依托車輛工程專業(yè)的特點(diǎn),具體化創(chuàng)新概念。提出目標(biāo)明確的創(chuàng)新設(shè)計(jì)課題,如自動駕駛列車、列車物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等,鼓勵學(xué)生基于所學(xué)知識進(jìn)行自主探索和設(shè)計(jì)實(shí)施,以此培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力。

跨學(xué)科技術(shù)的整合應(yīng)用:推動跨學(xué)科技術(shù)的融合應(yīng)用,鼓勵學(xué)生結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù),進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作,創(chuàng)造創(chuàng)新的軌道車輛設(shè)計(jì),提高學(xué)習(xí)動機(jī),為其未來職業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

實(shí)踐與理論的結(jié)合:結(jié)合課程核心知識點(diǎn),利用學(xué)校創(chuàng)新平臺和講解已有案例,拓寬學(xué)生的視野。通過實(shí)際案例分析和項(xiàng)目實(shí)踐,加深學(xué)生對專業(yè)知識在實(shí)際創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)中的應(yīng)用理解。

2.3?課程總結(jié)階段

創(chuàng)新成果的保護(hù)與激勵:為提升學(xué)生的創(chuàng)新積極性,建立支持性學(xué)習(xí)環(huán)境,包含創(chuàng)新成果的認(rèn)可與獎勵,依托學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺,提供自我探索和實(shí)驗(yàn)機(jī)會。教育學(xué)生知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要性,并通過實(shí)踐活動,體驗(yàn)從創(chuàng)新設(shè)計(jì)到發(fā)表學(xué)術(shù)論文和申請專利的全過程。這些策略不僅有助于提高學(xué)生的問題發(fā)現(xiàn)、歸納、解決及應(yīng)用的綜合創(chuàng)新能力,對于就業(yè)、考研和創(chuàng)業(yè)也具有實(shí)用價值,提升學(xué)生的成就感和滿足感。

通過實(shí)施這些教學(xué)改革策略,培育具有創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力的軌道車輛工程專業(yè)人才,使其能夠有效應(yīng)用知識解決實(shí)際問題。

3?教學(xué)改革實(shí)施

結(jié)合了本文所提出的方法,以車輛工程“列車總線控制基礎(chǔ)”課程為例進(jìn)行實(shí)踐,實(shí)施了兩個學(xué)期的課程教學(xué)改革。在掌握本門課程知識基礎(chǔ)上,通過增加一些具體的實(shí)施措施,在多個環(huán)節(jié)上關(guān)注提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能的培養(yǎng),如鼓勵學(xué)生掌握查閱文獻(xiàn)、創(chuàng)新立意、迭代創(chuàng)新設(shè)計(jì)以及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的能力。將創(chuàng)新內(nèi)容作為課后作業(yè)布置給學(xué)生,然后將該作業(yè)在課堂上講解和討論。作業(yè)評價作為該課程平時成績的一部分。

3.1?創(chuàng)新意識與能力培養(yǎng)

在“列車總線控制基礎(chǔ)”課程開始的緒論中,課程教學(xué)融入創(chuàng)新教育元素,鼓勵學(xué)生掌握查閱文獻(xiàn)和創(chuàng)新立意能力。在緒論完成后,布置學(xué)生完成一項(xiàng)與當(dāng)前列車總線技術(shù)趨勢相關(guān)的研究項(xiàng)目報告,如分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)在軌道車輛列車總線中的應(yīng)用可能性報告,由新技術(shù)激發(fā)學(xué)生好奇心,自主查找資料彌補(bǔ)基礎(chǔ)知識缺陷。

3.2?目的導(dǎo)向的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在課程進(jìn)行中,在重要章節(jié)完成后,比如列車總線現(xiàn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和基本理論原理講述完畢后,為了啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維,進(jìn)一步貼近軌道車輛專業(yè)的前沿發(fā)展,布置設(shè)計(jì)和實(shí)施基于實(shí)際問題的“微創(chuàng)新”課題。例如,提出“列車工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”“無線列車網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計(jì)”和“物聯(lián)網(wǎng)高速列車網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測”等啟發(fā)項(xiàng)目,或?qū)W生自主擬定題目,這些項(xiàng)目鼓勵學(xué)生以小組團(tuán)隊(duì)形式,討論現(xiàn)有技術(shù)的局限和不足,利用新技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。此類項(xiàng)目使學(xué)生在深化對列車總線技術(shù)的理解的同時,學(xué)會如何將理論知識與新興技術(shù)結(jié)合,以解決具體的工程問題。將創(chuàng)新內(nèi)容以小型、高效的實(shí)踐活動形式融入傳統(tǒng)課程中。這些活動可以設(shè)計(jì)為課程的一部分,要求學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識的同時,結(jié)合原有知識開展設(shè)計(jì),并解決實(shí)際問題,從而激發(fā)其創(chuàng)新思維和提高問題解決能力。

同時,在實(shí)施這些項(xiàng)目時,還采用了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)策略,激勵學(xué)生利用課外時間,如通過互聯(lián)網(wǎng)資源和學(xué)校創(chuàng)新平臺的資源進(jìn)行自學(xué),包括閱讀課程相關(guān)內(nèi)容和專利申請材料與觀看教學(xué)視頻。這樣,課堂時間便可更多地用于進(jìn)行討論、實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目開發(fā)等活動。通過這種教學(xué)模式,旨在充分利用課堂時間,促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí),加深理解,并在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中實(shí)踐所學(xué)知識。

3.3?跨學(xué)科技術(shù)融合應(yīng)用與理論實(shí)踐緊密結(jié)合

除了采用目的導(dǎo)向的創(chuàng)新設(shè)計(jì),還積極鼓勵學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),學(xué)生可以獲得更多的、多元的創(chuàng)新素材。學(xué)生被激勵以課程學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新,并將這些創(chuàng)新應(yīng)用于發(fā)表學(xué)術(shù)文章、參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和知識產(chǎn)權(quán)專利申請中。通過課內(nèi)形成的創(chuàng)新想法,在學(xué)校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺開展實(shí)施,促使學(xué)生從多學(xué)科視角審視問題,提升他們解決復(fù)雜工程問題的能力。

3.4?創(chuàng)新成果保護(hù)與激勵

在課程的結(jié)束階段,課程改革除了著重于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新靈感和熱情外,還鼓勵學(xué)生撰寫學(xué)術(shù)論文和申請專利。以專利申請為例,為引導(dǎo)學(xué)生理解知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要性,通過實(shí)際操作讓學(xué)生體驗(yàn)從創(chuàng)新設(shè)計(jì)到申請專利的全過程。例如,以小組形式撰寫專利申請書作業(yè),使學(xué)生能夠參與、討論并反思整個過程。表現(xiàn)突出的項(xiàng)目將有機(jī)會接入校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,并可能獲得學(xué)校資金支持,幫助完成專利申請。

此外,創(chuàng)新成果的保護(hù)與激勵不僅僅局限于知識產(chǎn)權(quán)申請,還包括參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,建立一個激勵機(jī)制,認(rèn)可和獎勵學(xué)生的創(chuàng)新努力,為他們提供更多自主探索和實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。通過這樣的實(shí)踐,學(xué)生不僅能夠獲得必要的理論知識,還能夠在實(shí)際操作中學(xué)習(xí)如何將理論應(yīng)用于實(shí)踐。

4?教學(xué)改革成效評估

通過實(shí)施面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)策略于“列車總線控制基礎(chǔ)”課程,取得了有效效果。由于在原有教學(xué)內(nèi)容增添了創(chuàng)新內(nèi)容,讓課程更有活力,受到課程授課時間有限的影響很小。改革措施為學(xué)生提供了更多實(shí)踐機(jī)會,有效激發(fā)了他們的創(chuàng)新熱情,并促進(jìn)了創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的發(fā)展。通過連續(xù)兩個學(xué)期實(shí)施教學(xué)改革,該課程的具體成效表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1?課程創(chuàng)新培養(yǎng)成果

在本課程中,學(xué)生每個學(xué)期每班通過小組形式提交了16份該課程的發(fā)明專利申請書等創(chuàng)新項(xiàng)目作業(yè)。這些項(xiàng)目不僅成為評估學(xué)生綜合能力的重要依據(jù),也促進(jìn)了學(xué)生之間的互動與合作。例如,學(xué)生提出的創(chuàng)新題目包括“無人駕駛列車總線設(shè)備”和“列車物聯(lián)網(wǎng)無人售貨機(jī)”等,這展示了學(xué)生將專業(yè)知識與新興技術(shù)結(jié)合的能力。在這些專利作業(yè)中,成功轉(zhuǎn)換了3項(xiàng)發(fā)明專利申請。學(xué)生不僅豐富了學(xué)習(xí)體驗(yàn),也增強(qiáng)了實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

4.2?對學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的支持

本課程的實(shí)施是依托學(xué)校的“四位一體”培養(yǎng)體系。參與的學(xué)生積極申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目,貢獻(xiàn)于學(xué)校在國家級和省級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育項(xiàng)目的建設(shè)。在2022—2023學(xué)年,學(xué)校學(xué)生共參與了38項(xiàng)國家級、100項(xiàng)省級、104項(xiàng)市級與校級的科技創(chuàng)新競賽,獲得了81項(xiàng)國家級獎勵和758項(xiàng)省級獎勵。其中,直接由本課程啟發(fā)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)參與項(xiàng)目達(dá)到5項(xiàng),展示了本課程在促進(jìn)學(xué)校創(chuàng)新體系建設(shè)和提升學(xué)生創(chuàng)新能力方面的積極作用。

4.3?學(xué)生滿意度

通過每學(xué)期車輛工程專業(yè)其中四個班級學(xué)生對課程進(jìn)行評價和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)問卷調(diào)查,結(jié)果表明學(xué)生對本課程有較高的滿意度。在過去兩個學(xué)期中,學(xué)生對課程的評價平均分達(dá)到了98.97分(滿分100分),創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的滿意度在問卷調(diào)查中達(dá)到97.15分(滿分100分),反映出學(xué)生認(rèn)可課程的創(chuàng)新內(nèi)容,課程的實(shí)用性為學(xué)生考研、就業(yè)和自主創(chuàng)業(yè)產(chǎn)生積極的影響。

結(jié)語

本研究在探索和實(shí)施面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教改策略過程中,有效地提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐技能。這些改革舉措不僅積極響應(yīng)了國家對于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求,也為學(xué)校的創(chuàng)新體系發(fā)展提供了有效的方法。成效評估顯示,這些改革措施有效不僅為學(xué)生提供了更多的創(chuàng)新素材,提升了學(xué)生創(chuàng)新積極性和參與科技創(chuàng)新競賽的能力,還為學(xué)生的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展提供了有效幫助,并提高了學(xué)生的滿意度,從而為未來的教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作提供了有價值的經(jīng)驗(yàn)和參考。

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基金項(xiàng)目:2022年度遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目:培養(yǎng)創(chuàng)新能力的工科課程教學(xué)方法研究(31110150);2023年度大連交通大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量與教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目:以行業(yè)需求為導(dǎo)向激發(fā)“新工科”人才培養(yǎng)新動能——車輛工程專業(yè)改造升級探索

作者簡介:周韶澤(1977—?),男,壯族,廣西南寧人,博士,副教授,主要從事車輛工程創(chuàng)新教育和科研研究;李婭娜(1977—?),女,漢族,遼寧大連人,博士,教授,主要從事車輛工程教育和科研研究。

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