李光提,尹克榮,李玉道,束 鈺,張廣玲
(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院,山東 泰安 271018)
創(chuàng)新離不開(kāi)具有創(chuàng)新能力的人才參與,高校是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的孵化器,培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才是高校的首要任務(wù)。為此,各高校通過(guò)修訂人才培養(yǎng)方案,調(diào)整教學(xué)計(jì)劃,改革完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,拓寬實(shí)踐教學(xué)空間,增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)等措施,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能及創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維。但受教學(xué)計(jì)劃、實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)、實(shí)踐場(chǎng)所及設(shè)備等諸多因素制約,學(xué)生的實(shí)踐技能、分析及解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力得不到應(yīng)有鍛煉。結(jié)合工科專業(yè)特點(diǎn),通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生參與課外興趣小組、校內(nèi)、省級(jí)及國(guó)家級(jí)的各類科技競(jìng)賽活動(dòng),彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足,在提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、綜合分析及解決問(wèn)題能力、實(shí)踐動(dòng)手及創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)探求真知的熱情等方面進(jìn)行了有益的實(shí)踐與探索[1-2],收到了顯著成效。
課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容受人才培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱的限制,只能在一定程度上予以拓展,學(xué)生的個(gè)人主觀能動(dòng)性不能得到發(fā)揮,實(shí)踐動(dòng)手能力得不到充分保障,理論聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題的能力及在實(shí)踐環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探求真知的意識(shí)得不到鍛煉。為此,本文依托機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的資源優(yōu)勢(shì),在相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)過(guò)程中的興趣、愛(ài)好或需要拓展的內(nèi)容,成立機(jī)械及設(shè)計(jì)類、車輛交通類、數(shù)控加工類3個(gè)課外興趣小組。由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員和任課老師組成指導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)課外興趣小組的業(yè)務(wù)指導(dǎo)、答疑,在保證正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的前提下,課外興趣小組可以在相關(guān)老師的指導(dǎo)下,重復(fù)已做過(guò)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容、重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,在不破壞原實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上改造或升級(jí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
如在液壓傳動(dòng)課程的溢流閥啟閉特性實(shí)驗(yàn)中,采用常規(guī)用溢流閥加載的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容、要求、步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并分析出現(xiàn)異常結(jié)果的原因,并對(duì)學(xué)生提出能否采用其他液壓閥作為加載閥對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加載呢?如果可以,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出液壓系統(tǒng)原理圖及實(shí)驗(yàn)步驟。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)老師的啟發(fā),學(xué)生采用節(jié)流閥設(shè)計(jì)出了實(shí)驗(yàn)方案,并在老師指導(dǎo)下,順利完成了實(shí)驗(yàn),得到了滿意的實(shí)驗(yàn)效果,學(xué)生的個(gè)人主觀能動(dòng)性得到拓展,實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力得到了進(jìn)一步鍛煉。在此基礎(chǔ)上,老師又提出,能否在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上,通過(guò)加裝另一種型式的液壓閥實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的測(cè)試與控制呢?由此,學(xué)生開(kāi)發(fā)出了采用電液比例閥作為加載閥的溢流閥特性計(jì)算機(jī)測(cè)試與控制系統(tǒng)。通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的逐漸推進(jìn),學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際解決問(wèn)題的能力及在實(shí)踐環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探求真知的意識(shí)及創(chuàng)新能力得到了初步鍛煉[3]。
課外興趣小組僅局限于課程實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容范圍內(nèi),是驗(yàn)證及豐富課堂理論的有效途徑。實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目都有規(guī)范的指導(dǎo)書,實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法與步驟及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容等都有詳細(xì)要求,即使設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)也是在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書限定條件下,按照現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行部分的改造與更新,學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新意識(shí)僅局限于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件下的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,學(xué)生的主觀能動(dòng)性不能得到充分釋放。
為在教學(xué)大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步鍛煉提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、培養(yǎng)其探求真知的意識(shí)及能力,為學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)創(chuàng)意,發(fā)掘創(chuàng)新的暢想平臺(tái),由學(xué)院團(tuán)委主辦,實(shí)驗(yàn)中心、學(xué)生會(huì)承辦,設(shè)立了大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽,要求設(shè)計(jì)制作的產(chǎn)品與生活生產(chǎn)應(yīng)用相結(jié)合,與所學(xué)專業(yè)知識(shí)相結(jié)合,與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)相靠攏。參賽隊(duì)伍不受專業(yè)、年級(jí)限制,自由組合團(tuán)隊(duì)參賽。學(xué)院團(tuán)委會(huì)同機(jī)械與電子中心老師對(duì)參賽團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)方案、研究意義與價(jià)值進(jìn)行初步篩選,確定參賽團(tuán)隊(duì)名單。參賽團(tuán)隊(duì)在前期資料充分準(zhǔn)備或手工制作或在實(shí)驗(yàn)室由老師指導(dǎo)完成參賽作品的基礎(chǔ)上,由學(xué)院團(tuán)委聘請(qǐng)相關(guān)老師組成評(píng)審小組對(duì)各小組的參賽作品進(jìn)行答辯、產(chǎn)品功能演示,并對(duì)制作工藝、產(chǎn)品創(chuàng)新點(diǎn)給予點(diǎn)評(píng),確定進(jìn)入最終決賽的作品。對(duì)進(jìn)入決賽的作品,將接受5~7人專家組評(píng)審。根據(jù)PPT匯報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)演示、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)理念、推廣應(yīng)用前景及是否原創(chuàng)等綜合因素,評(píng)選出一、二、三等獎(jiǎng)。該項(xiàng)活動(dòng)的開(kāi)展,突破了局限于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟與方法,課堂理論知識(shí)與具體實(shí)踐得到有機(jī)結(jié)合,專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)知識(shí)得到具體運(yùn)用,學(xué)生的個(gè)性思維得到盡興發(fā)揮。通過(guò)作品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試等環(huán)節(jié),學(xué)生的探求意識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力、分析與解決問(wèn)題的能力明顯提高,創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力得到鍛煉[4]。
雖說(shuō)學(xué)院大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的成功舉辦,打破了專業(yè)、年級(jí)、課程之間的界限,彌補(bǔ)了課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足,加深了對(duì)課堂所學(xué)理論知識(shí)的理解,綜合所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力及實(shí)踐技能得到了具體鍛煉。但由此表現(xiàn)出的專業(yè)知識(shí)不扎實(shí)、綜合所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足、設(shè)計(jì)的參賽作品受已有的同類產(chǎn)品束縛,創(chuàng)新意識(shí)及能力明顯不足。
為彌補(bǔ)學(xué)生科研與創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的不足,探索以問(wèn)題導(dǎo)向的研究性實(shí)踐模式,倡導(dǎo)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、探索性、創(chuàng)造性的教學(xué)方法;為學(xué)生提供進(jìn)行科學(xué)研究、社會(huì)調(diào)查與咨詢等方面的機(jī)會(huì)與條件,從而培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)從事科研的欲望、興趣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,提高訓(xùn)練實(shí)踐能力、獨(dú)立工作能力及團(tuán)隊(duì)合作等方面的能力[5],學(xué)校設(shè)立了大學(xué)生研究訓(xùn)練(SRT)計(jì)劃項(xiàng)目。在學(xué)院充分發(fā)動(dòng)及相關(guān)老師的指導(dǎo)下,組織大二、大三的同學(xué)選題自由組隊(duì)申報(bào),經(jīng)學(xué)院初審,確定擬推薦為校級(jí)SRT計(jì)劃項(xiàng)目。學(xué)校教務(wù)處組織專家對(duì)各學(xué)院申報(bào)推薦項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)評(píng)審,確定立項(xiàng)項(xiàng)目,并對(duì)批準(zhǔn)立項(xiàng)的項(xiàng)目予以一定的經(jīng)費(fèi)資助。
通過(guò)計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書中相關(guān)內(nèi)容的填寫,鍛煉了學(xué)生“以我為主”進(jìn)行調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、分析論證、制定設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案等方面的能力。項(xiàng)目中期考核,及時(shí)總結(jié)成功與失敗經(jīng)驗(yàn),調(diào)整設(shè)計(jì)思路、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,在實(shí)踐中拓寬創(chuàng)新思維能力,為項(xiàng)目的順利進(jìn)行樹(shù)立了自信心。項(xiàng)目的結(jié)題及相關(guān)材料的整理上報(bào),學(xué)生的科研能力、獨(dú)立工作、自主思考的能力得到了系統(tǒng)鍛煉[6-7]。
學(xué)生探求真知的意識(shí)及實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力的提高,并不是一蹴而就的。為進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生參與創(chuàng)新性實(shí)踐活動(dòng)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí),逐漸掌握思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法、提高其創(chuàng)新實(shí)踐的能力。學(xué)院借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的資源優(yōu)勢(shì)、教學(xué)科研人員等專家的人才優(yōu)勢(shì),積極鼓勵(lì)扶持學(xué)生申報(bào)國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。學(xué)生個(gè)人或團(tuán)體在導(dǎo)師指導(dǎo)下自主選題申報(bào)、學(xué)院推薦、專家組評(píng)審、學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃管理委員會(huì)審核,批準(zhǔn)立項(xiàng)并報(bào)送教育部備案。以項(xiàng)目為載體,在充分調(diào)研及查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,積極探索實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新性,自主研究,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自主選擇設(shè)備和材料、自主實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析處理數(shù)據(jù)及撰寫總結(jié)報(bào)告等工作。指導(dǎo)教師作為指導(dǎo)者、咨詢者和參謀者,不過(guò)分參與具體細(xì)節(jié),只是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出建設(shè)性建議[8-9]。如由學(xué)院推薦的“太陽(yáng)能板自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置的設(shè)計(jì)”團(tuán)隊(duì)成員由3位大二自動(dòng)化專業(yè)的同學(xué)組成。選題源自居民家中的太陽(yáng)能熱水器不能很好吸收太陽(yáng)熱能的現(xiàn)狀。從課題的提出、查閱相關(guān)資料、方案設(shè)計(jì)、可行性論證到系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、整機(jī)安裝調(diào)試等具體工作環(huán)節(jié),都有學(xué)生自主完成。團(tuán)隊(duì)成員克服專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱、實(shí)踐技能不足等短板,邊學(xué)邊干邊問(wèn),自主完成了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì),硬件選擇、軟件編程,并首先在模擬太陽(yáng)能板上聯(lián)機(jī)試驗(yàn),得到設(shè)計(jì)效果后再移植到太陽(yáng)能板試驗(yàn)。國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施,充分調(diào)動(dòng)了參與學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí),實(shí)踐過(guò)程中鍛煉了綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能得到明顯提高,科研實(shí)踐活動(dòng)得到實(shí)際鍛煉[10]。
培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)興趣、鍛煉綜合素質(zhì)及展現(xiàn)創(chuàng)新能力;推動(dòng)大學(xué)生的課外科技活動(dòng)向更廣和更深的層次發(fā)展,是國(guó)家教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要和國(guó)家十三五規(guī)劃綱要提出的明確要求,更是高校及教育部門面臨的首要課題。國(guó)家和各級(jí)教育部門及學(xué)術(shù)團(tuán)體組織的一系列學(xué)術(shù)科技競(jìng)賽活動(dòng),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力、綜合分析及解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力、探求真知的科研態(tài)度等綜合素質(zhì)具有積極的推動(dòng)作用。通過(guò)創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、制作等具體工作實(shí)踐,為學(xué)生張揚(yáng)個(gè)性、發(fā)揮潛能、凸顯創(chuàng)新能力搭建了舞臺(tái),為優(yōu)秀人才脫穎而出創(chuàng)造了條件[11-12]。根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)。學(xué)生參加的主要賽事有山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等。
根據(jù)賽事組委會(huì)發(fā)布的競(jìng)賽主題與內(nèi)容,參賽選手在進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、方案構(gòu)思、分析論證、可行性分析的基礎(chǔ)上,提出初步設(shè)計(jì)方案,指導(dǎo)教師組織相關(guān)老師對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析論證,確定方案的可行性,提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的建議。參賽選手根據(jù)指導(dǎo)老師建議修改設(shè)計(jì)方案并提交學(xué)院參加院級(jí)選拔賽。學(xué)院組織專家對(duì)提交的預(yù)賽作品設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步分析論證,確定推薦參加學(xué)校選拔賽的優(yōu)秀作品,根據(jù)設(shè)計(jì)作品的制作難易程度撥付一定材料費(fèi)。經(jīng)過(guò)前期反復(fù)分析論證、修改,入選作品在相關(guān)老師指導(dǎo)下,進(jìn)行機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件圖、組裝圖繪制,零部件加工,整機(jī)安裝調(diào)試;控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、電器元件選購(gòu),安裝測(cè)試;形成第一代樣機(jī)產(chǎn)品,并測(cè)得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將樣機(jī)產(chǎn)品、設(shè)計(jì)等相關(guān)材料提交學(xué)校選拔競(jìng)賽組委會(huì)。由教務(wù)處為主,學(xué)生工作處、校團(tuán)委等部門組成的組委會(huì),聘請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)<覍?duì)提交的作品,通過(guò)樣機(jī)演示、PPT匯報(bào),評(píng)出一、二、三等獎(jiǎng),對(duì)一等獎(jiǎng)作品重點(diǎn)資助并推薦代表學(xué)校參加省級(jí)競(jìng)賽。參加省級(jí)競(jìng)賽的代表隊(duì)根據(jù)專家建議、樣機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中的缺陷與不足,進(jìn)一步優(yōu)化方案、改進(jìn)設(shè)計(jì)、修訂參數(shù),加工制作出第二代樣機(jī),并試驗(yàn)得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)與第一代樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較,為產(chǎn)品的改進(jìn)提供依據(jù)。樣機(jī)產(chǎn)品或演示視頻、作品負(fù)責(zé)人PPT匯報(bào)及相關(guān)佐證材料提交省級(jí)競(jìng)賽組委會(huì)。競(jìng)賽組委會(huì)根據(jù)樣機(jī)產(chǎn)品或演示視頻、PPT匯報(bào)及相關(guān)佐證材料評(píng)選獎(jiǎng)項(xiàng),并推薦出參加全國(guó)競(jìng)賽的作品名單。獲得全國(guó)競(jìng)賽的作品,根據(jù)第二代樣機(jī)的試驗(yàn)效果及一、二代樣機(jī)試驗(yàn)參數(shù)數(shù)據(jù),進(jìn)行局部調(diào)整或改裝、外觀美化,制作完成參加國(guó)家級(jí)競(jìng)賽的第三代樣機(jī)。
參賽選手從調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、方案論證、可行性分析、樣機(jī)制作到院級(jí)選拔賽、校級(jí)選拔賽、省級(jí)競(jìng)賽直至全國(guó)競(jìng)賽等諸多環(huán)節(jié)的歷練,課堂理論知識(shí)得到了具體運(yùn)用,綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力、在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力及實(shí)踐技能得到明顯提升,創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識(shí)及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、溝通協(xié)調(diào)能力及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及從事科研工作的能力得到進(jìn)一步鍛煉。通過(guò)外出比賽與其他參賽隊(duì)員的交流,開(kāi)闊了學(xué)生視野;通過(guò)觀察其他參賽作品,從中得到啟發(fā),為觸發(fā)發(fā)明創(chuàng)造的靈感提供了契機(jī)。
培養(yǎng)創(chuàng)新人才是社會(huì)發(fā)展的需求,更是當(dāng)前高等教育責(zé)無(wú)旁貸的責(zé)任。如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基本理論和專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上,在實(shí)踐環(huán)節(jié)中提高創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)業(yè)水平,是需要深入探索的重要課題。課外興趣小組、校內(nèi)、省級(jí)及國(guó)家級(jí)的各類科技競(jìng)賽提供了一個(gè)深化教學(xué)改革、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的有效途徑,經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、綜合分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力、探求真知的創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步提升。為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革,豐富實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容提供了成功范例。