創客教育理念融入工程訓練 提升學生創新創業能力

吳亞輝, 張英琦, 行志剛 (河南理工大學 工程訓練中心，河南 焦作 454000)

0 引 言

當前，國家推行創新驅動發展，實施“互聯網+”“中國制造2025”等重大戰略。以5G、人工智能、工業互聯網等為代表的新基建大力推進和以新產業、新技術、新業態為特點的新經濟蓬勃發展，要求高校培養大批創新型工程技術人才，加快工程教育改革及創新[1]。新工科將高等工程教育的著力點放在工程創新能力與工程實踐能力培養，把創新創業能力作為工程科技人才的核心能力，為高等工程教育的改革提供了一個全新視角和“中國方案”[2-5]。工程訓練中心是高校培養學生工程實踐能力和創新創業精神的重要教學基地[6]，“新工科”建設對工程訓練中心的建設和發展具有重要的指導意義[7]。如今工程訓練中心的發展進入了瓶頸期，長期存在訓練內容固定單一、學生被動接受訓練等教學問題亟需解決。理念是改革的先導，創客教育是一種鼓勵分享和協作，倡導將創意變為現實，培養學生創新、創造和創業能力的素質教育[8]。近年來，清華大學、西安理工大學等國內一批高校積極開展創客教育的探索，如成立創客教育基地聯盟、搭建校政企協同眾創平臺等，對推動創客教育的可持續發展，起到了示范和引領作用。南華大學、陜西理工大學進行了基于創客教育的工程訓練改革[9-10]，對解決以上問題提供了可行的思路，但仍不夠系統和全面。為此，在新工科背景下，中心基于創客教育理念，以國家級實驗教學示范中心為主要實踐平臺，開展教學改革的探索與實踐，為工程訓練教學未來的發展提供新的思路和經驗。

1 新工科背景下工程訓練教學存在的問題

工程訓練是高校實驗教學的重要環節，對于提高學生綜合素質和實踐能力一直發揮著重要作用，工程綜合訓練及創新訓練對學生創新創業能力和個性化培養有著獨特的優勢，但在新工科建設背景下，中心仍存在不少的問題亟待解決。

(1) 工程實踐教育設備落后。隨著工業互聯網、AR、人工智能等新科技的發展，要求學生在進行工程實踐時接觸認知相關裝備和技術，而現有實訓設備仍以普通機床為主，無法滿足需求。

(2) 工程實踐教育課程體系同質化且內容陳舊?，F有工程訓練課程及項目內容陳舊，滿足不了學生個性化需求，導致其參與訓練的主動性和興趣不足。

(3) 師資隊伍新工科教育能力薄弱?，F有工程訓練師資隊伍學科背景單一，多以機械、電氣專業為主，普遍存在著創新意識不強、工程創新能力薄弱的狀況，與新工科建設要求差距較大。

(4) 教學方式效率低下。在傳統的“師傅帶徒弟”工程訓練教學方式下，學生完全被動接受訓練，束縛其創造性思維的發揮，訓練效果較差。

2 工程訓練教學改革探索

教學改革往往是從教學理念的革新開始，這是教學改革的核心內容，教學理念的變化會引起教學內容、教學方式、教學環境等教學要素一系列變化。

新工科以應對未來、引領未來為理念，在培養目標上著眼于學生知識體系的綜合化和能力的全面發展，培養文理相融的復合型人才[11]。新工科建設將以創新創業教育為導向，把創新創業能力作為工程科技人才的核心能力。高校開展創新創業教育，首要任務是充分激發學生的創意熱情，培育學生的創客精神[12]。

創客教育是基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，鼓勵分享，倡導實踐，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育[13]。創客教育作為一種新型教育模式，是以技術為中心，整合各個科目知識的學習，不僅涉及科學與技術，還可涉及人文和藝術[14]。

工程訓練中心具有先進制造設備、“雙師型”教學隊伍等創新創業的基礎環境，學生受益面、開放度和共享度也有著其他教學平臺不可比擬的優勢。工程綜合訓練和創新創業訓練，對培養高質量、高層次的新世紀工程技術人才，起著其他課程所不可替代的作用[15]。

通過對新工科、創客教育、工程訓練的研究和現狀分析，發現三者共性在于人才培養目標和宗旨一致，教學理念和教學方式可以相互借鑒和支撐，選擇恰當的點進行有機融合將充分發揮各教學要素的作用，能提高學生創新實踐的興趣、激發創新實踐熱情和訓練創新實踐能力。

因此以培養學生創新創業能力為核心，以平臺建設為基礎，以訓練項目為抓手，將創客教育的理念和部分做法有機融入工程訓練中，由點、線到面，從完善工程訓練創新實踐平臺、內容體系、教學方法、師資隊伍等方面推動工程訓練教學全方位改革，有效解決工程訓練目前存在的問題，達到工程訓練教學改革目的。

3 工程訓練教學改革實踐

3.1 搭建跨學科交叉工程訓練創新實踐大平臺

加大資源整合與共享力度，促進機制改革，搭建設施先進的現代工程實訓大平臺。整合校內外教學資源，打破學院、專業、課程之間界限，構建由校內實訓基地、專業基礎實驗室、專業實驗室和校外實踐教學基地組成，集教學、科研、研發等功能為一體、橫向結合、縱向發展的國家、省、校三級教學平臺體系。該平臺體系依托現有的工程訓練、電工電子2個國家級實驗教學示范中心，機械設計、礦山電氣等虛擬仿真實驗教學中心，河南能化等大學生校外實踐教育基地以及智能制造綜合訓練、激光加工教學共享等協同育人平臺，通過理順關系、資源整合、建立協作機制，構建功能集約、開放共享和運作高效的實驗、實訓、實習平臺，以滿足新工科專業教學和實踐教學的需要，為提高學生創新實踐能力提供平臺支撐(見圖1)。

圖1 智能制造綜合訓練平臺訓練模塊及教學方式

3.2 構建多學科融合工程訓練內容體系

圍繞“新工科需要科學與工程和人文的交叉融合”[16]的理念，在原有工程認知、工程技能、工程綜合、工程創新多層次課程體系的基礎上，以智能制造為主線，引入科技、文史、外語等元素，構建融通識教育、能力訓練和素質培養為一體的螺旋遞進的內容體系[17]。① 開辦科創、歷史、文化、藝術等論壇、講堂、沙龍，培養學生立體化的視野和人文修養；② 增加“3D打印”“工業機器人技術”“智能制造概論”等智能制造訓練課程；③ 開設“機器人工程探索與實踐”“電控無碳小車創意設計與制作”等工程訓練特色公共選修課；④ 組織參加“互聯網+大賽”“全國大學生工程訓練綜合能力競賽”“金磚國家青年創客大賽”等創新創業競賽；⑤ 建立模塊化的綜合訓練項目庫。依托智能制造綜合實訓平臺，開發與數字化設計、智能加工、智能倉儲、物聯網通訊等相關的新項目，根據學生能力和興趣進行單項離散和多項綜合訓練，逐漸形成以項目為主要驅動的多樣化教學內容。

3.3 建立以學生為中心的創客化教學方式

以學生為訓練主角，把創客理念融入創意、設計、制作、展示等多個訓練環節[18]，建立創客化教學方式。采用“一立項三報告”階段化訓練模式，即訓練各階段分別提交立項申請、分析、設計、總結報告，貫穿訓練全周期。允許學生自由選題或自主命題；鼓勵學生按興趣、跨專業組成項目研究團隊；引導學生通過頭腦風暴、啟發式、探討式等多種方式進行自主創意；提倡成員分工協作進行設計、研發、制作項目產品；展示環節增加實物路演、現場問辯等創客方式，從而實現學生訓練由被動轉為主動、由任務驅動轉變為項目驅動。

3.4 打造“雙師多能型”工程訓練導師團隊

從素質、能力和結構等方面完善工程訓練指導教師隊伍，打造一支“雙師多能型”導師隊伍。首先，制定激勵政策聘請不同學科特別是具備交叉學科學術背景的優秀教師加入指導教師隊伍；其次，邀請校外知名創新創業導師或企業高水平工程技術人員到中心兼職任教；再次，遴選少量優秀學生作為訓練助教。對現有的“雙師型”教師隊伍則通過組織進修、培訓、研討等活動，持續推進“一崗多能”制度和企業掛職機制，同時引導教師適應訓練角色從主到輔的轉變，建立開放和學習的心態，在訓練過程中與學生一起探索、學習和進步，逐步發展成為“雙師多能型”的指導教師[19]。

3.5 發展個性化培養的大學生創新創業活動組織

為滿足不同專業學生的個性化發展需求，根據學生興趣愛好和培養目標不同，在原有科技創新教育基地基礎上，發展機器人俱樂部、云臺創客空間等個性化創新創業活動組織。按照“自我學習、自主管理、共同提高”的管理原則開展活動，秉承“玩中學，學中做，做中思，思中創”[20]的創客理念，通過進行創新創業教育、舉辦創客文化沙龍、開展技能培訓、組織開發創新創業項目、舉辦和參與各類創新創業競賽等手段，提高學生的創新創業素質和能力。組成項目研發團隊，鼓勵跨專業跨年級組隊，在研發過程中，相互學習和提高，完成多學科交叉融合。孵化大學生創新創業團隊，以“智能音樂手環”“tobe智能燈”等成功項目擴大知名度和影響力，在學校和社會產生品牌效應，帶動和吸引更多的學生投身創新實踐活動。

3.6 形成以成果為導向的多元化評價機制

打破考察學生設計方案及作品為主要手段的傳統考核方式，采取過程評價和結果評價相結合的評價辦法，形成以成果為導向的綜合評價機制。制定過程評價和結果評價標準，包括作品創意、訓練過程、訓練報告、作品質量，路演表現等評價因子。在過程評價上，量化訓練流程每個環節，綜合參考教師評價、團隊自評，側重考查團隊成員的貢獻度和團隊協作情況；在結果評價上，加大作品創意所占比重，增加實物路演、隨機問詢，現場答辯等環節，建立客觀有效的“創意+過程+作品+報告+展示+答辯”評價機制。

4 教學改革成效

自改革實施以來，學生參與工程訓練特別是雙創活動的積極性明顯提高，每年來中心參與創新創業活動的學生達2 100人以上，覆蓋了機械、電氣、材料等40多個專業。經過訓練后，學生綜合素質和創新創業能力明顯提升。近2年來，孵化出“極影車隊”“開心小葫蘆”“兔比科技”等多個創新創業團隊，項目在互聯網+大賽、ican國際創新創業大賽等多個比賽中獲獎，獲河南省、學校創業扶持資金和風投多項資助。學生團隊創新成果顯著，完成大學生創新創業訓練、創客項目等100余項，獲得學科競賽省部級以上獎135項，申請國家專利10多項。

5 結 語

培養引領經濟社會發展、具備交叉知識背景的復合型工程科技人才,是當前我國工程教育的重大使命[21]。雖然中心在學生工程實踐教育和創新創業教育方面取得了一些經驗和成果，建立起了技能訓練—創意實踐—綜合創新多層次創新訓練體系，但是仍存在一些問題，如師生對新工科及創客教育理念認識不足，參與創新創業活動的學生占在校生的比例依然較低等。此外，新科技融入綜合訓練平臺建設、與企業深入開展協同育人等許多問題都值得我們進一步思考和探索。今后，我們將繼續推進工程訓練教學改革，特別是新工科的探索與實踐，進一步推廣創客教育理念，為地方高校復合型人才培養提供經驗和幫助。