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    融合工程實踐教育的學生科技競賽活動改革創新

    來源:UC論文網2018-03-08 09:04

    摘要:

      [摘要]本文論述了依托大學生科技競賽活動進行工程人才培養的理念,指出了大學生科技競賽活動目前存在的問題和局限性,并探索了將學生科技競賽活動納入工程實踐教育體系,依托學生科技賽事,以優秀工程人才培養為...

      [摘要]本文論述了依托大學生科技競賽活動進行工程人才培養的理念,指出了大學生科技競賽活動目前存在的問題和局限性,并探索了將學生科技競賽活動納入工程實踐教育體系,依托學生科技賽事,以優秀工程人才培養為目標導向、以科技競賽關鍵難點為任務驅動的基于GOTD理念的學生工程能力和綜合素質培養模式。并提出了一種融合工程實踐教育思想的學生科技競賽活動創新改革的組織管理方案。


      [關鍵詞]科技競賽;工程教育;工程人才;工程能力;實踐教學


      [中圖分類號]G644[文獻標志碼]A[文章編號]1008-2549(2018)01-0021-03


      一依托大學生科技賽事的工程人才培養理念


      隨著國民經濟的快速發展和工業化建設的需要,國家對優秀工程技術人才的需求日益旺盛。現代工程愈來愈體現為“目標—研究—開發—設計—制造—運行—管理”等環節組成的工程鏈,這條鏈越往前技術含量越高,越往后經濟含量越高,所以需要懂管理、會經營、具有較強動手能力和創新能力的高素質工程技術人才[1]。


      工科大學生是我國工業現代化建設的主力軍,如何把他們培養成為優秀的工程技術人才是我國高等工程教育面臨的一個重要課題,而綜合工程能力和工程創新精神則是優秀工程技術人才的核心和靈魂。立足于全方位培養學生的工程實踐能力和工程創新精神,開辟適應現代工程技術背景需求和學生差異的創新性實踐教育培養模式,是高等院校工程實踐教育改革的工作目標和核心內容[2]。


      另一方面,隨著汽車工業的迅猛發展,我國作為汽車大國在向汽車強國邁進的過程中,未來實現汽車核心新技術的自主創新開發,形成國家汽車技術優勢,還需要大批優秀的車輛工程技術人才。


      汽車產業是一個大綜合體,涉及機械制造、電子、能源、材料、管理、營銷等眾多領域,現代汽車行業的迅猛發展要求學生的知識結構越來越廣,不僅包括傳統的車輛學科領域的專業知識,而且還延伸到其它學科領域。同時,作為廣大企業未來從事車輛相關領域新技術新產品開發的主流力量,未來的優秀車輛工程技術人才在深厚的專業知識的基礎上還應具備適應現代工程背景下的分析解決工程實際問題的操作能力以及綜合工程素質,包括設計、開發能力;與他人協調、合作能力;適應多種工作領域,工程管理能力、終生學習的能力等。學生還必須訓練自己的創造性思維能力,掌握創新方法與創新技巧,并靈活應用于實際。創新意識和創新能力最直接、最客觀的體現就是學生在工程實踐環節中體現出的解決實際問題的能力。


      基于知識傳授的高校課程教學較好地滿足了學生知識基礎積累這一任務,但良好的工程實施能力(包括工程設計與實施、分析與概括能力、實踐動手能力、創新力等)和優秀的個人素養(如責任感、自信心、領導組織能力、溝通能力與團隊精神、敬業精神與職業道德、處事靈活性、終身學習能力等)必須要在實實在在的工程實踐訓練中得到培養和完善。


      以科技競賽方式進行的大學生科技活動是增強學生創新意識,開展創新實踐,培養創新精神和工程實踐能力的重要載體。大學生科技競賽一般要求大學生運用專業知識分析問題、總結思路、設計方案,并實際動手完成具備特定功能和形態的技術產品實物,兼具創新性、趣味性和浸入式參與和操作實踐性的特點,這和基于CDIO理念的工程人才培養思想是一致的。同時,大學生科技競賽往往以團隊的方式組織開展,要求參與的學生具有較好的團結協作能力、人際溝通能力,以及組織領導能力等。因此,學生科技競賽活動具備的專業性、工程性、實踐性和創新性的特征逐漸被工程教育的從業者所認知,基于大學生科技競賽的工程能力鍛煉、創新人才及綜合素質培養模式等在國內外高等院校的工程教育和管理工作中得到了廣泛的關注[3-7]。


      二大學生科技賽事存在的問題及挑戰


      雖然目前高校大學生科技訓練或科技賽事活動“以活動促創新,以創新促成才”的基本理念逐漸形成了高等工程教育過程中的共識,但普遍的做法是為學生科技活動提供資金、場地、政策等硬件支持,尚缺乏從工程實踐教育和優秀工程技術人才培養的高度系統性對大學生科技競賽或科技活動的全程進行監控和管理,也缺乏相應的理論支持。因此現在高校學生的課外科技活動雖然很豐富熱烈,但基本上都體現為由學生受熱情和興趣驅使、自發組織、分散的校園學生社團色彩濃厚的活動。雖然通過科技賽事或活動對于學生本人的工程能力及綜合素質有一定提高,但由于缺乏統一的教育引導和管理,且學生因個人年齡和經歷等因素尚不完全具備系統的自我成長和自我發展的意識,導致校園科技活動整體上對學生綜合素質和實踐能力的貢獻有待進一步提高。缺乏工程教育思想下基于工程人才培養思路的系統引導和教育,其對學生整體的工程實踐和創新能力的鍛煉貢獻有限。而學生科技競賽活動本身也因為總體規模上學生參與度較低、沒有與現有的工程實踐教學和學籍管理體系深度契合、良好貫通,其系統化、規模化發展存在一定的瓶頸和障礙,真正把學生科技競賽活動納入高等工程教育理論體系進行指導和管理的工作尚沒有全面展開。因此,進一步探討大學生科技競賽活動現狀與存在的問題,結合卓越工程人才培養的目標,提出改進的對策,對增強創新實踐教育效果,促進創新人才培養具有重要的意義。


      三基于GOTD理念的大學生科技競賽組織及管理模式探索


      目標導向(GoalOriented)理論是人力資源管理中激勵理論的一種,它通過設定正確的目標,有效地激勵人們實施達到目標的努力程度和目標趨向行為,從而保證目標的實現。


      “任務驅動(TaskDrive)”是一種基于建構主義學習理論的教學方法,它將以往以傳授知識為主的傳統教學理念,轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學理念;創造了以學定教、學生主動參與、自主協作、探索創新的新型學習模式。


      大學本科階段工程教育的最終目標,是培養學生作為未來工程從業人員所具有的個人專業技術能力和綜合素質,所有的工程教育環節和教學活動,都必須圍繞這個目標而展開。大學生科技競賽作為工程實踐能力培養和工程素質、創新精神鍛煉的一個載體,也應該納入以卓越工程人才培養為目標導向的工程實踐教學體系。


      大學生科技賽事往往表現為一個探索、分析、設計、問題解決、制造實施、結果評估的完整工程過程,在這樣的一個工程實踐的過程中學生除了不斷積累新的知識、鍛煉知識運用能力之外,通過諸多實際工程問題的解決還可以獲得工程實踐的經驗并鍛煉其工程實踐能力。因此,學生科技競賽活動體現出明顯的“任務驅動”式自我學習和自我提升的特征,它讓學生有機會以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程,真正實現了“做中學”的知行合一的教育思想。況且,現在學生科技活動基本組織形式為學生團隊的集體作業,在這樣的一個由團體成員分工協作進行的過程中,學生個人的團隊精神、組織協調和管理能力、交流溝通和表達技巧、責任感和個人能動性等非技術層面的素質也會在潛移默化之中得到鍛煉和培養,而所有這些能力與素質,則是未來卓越工程技術人才必備的元素。從這個方面來講,學生從事科技競賽的活動所達到的結果,也正是目前高校工程實踐教育欲達到的目標。


      基于上述考慮,可以將大學生科技競賽活動融入到學校工程實踐教育的環節,以優秀工程人才的培養目標為導向,用工程教育的理念和思想指導學生科技競賽活動的過程管理。另一方面,根據學生科技競賽活動貫穿整個工程實踐過程的特點,可以將賽事過程中每個階段的關鍵任務科學地提煉出需重點研究突破的工程難題或科學問題,組織學生以“任務驅動”的方式進行自主研究、協同攻關。同時,基于能力鍛煉和素質培養的原則,可以有意識地安排針對性的專業知識教學、技能培訓和技術指導,從而達到依托學生科技競賽活動實現工程教育、達到學生工程能力和工程素質培養的目標,


      通過將GOTD(目標導向、任務驅動)的理念和工程實踐教學的思想融合到學生科技競賽活動的引導和管理中去,則有望克服學生科技競賽活動目前作為校園社團活動而存在的各種弊端,使其真正成為卓越工程人才培養的一個實踐教育平臺,從而開辟出一種“賽教結合”的工程人才培養模式。“賽教結合”的理念不同于一般意義上高校針對某一門課程教學以科技競賽或科技活動形式附加實踐教學環節的“賽課結合”的做法[8],是指用系統的工程教育和工程人才培養的思想貫穿學生科技競賽組織和管理的過程,將學生科技競賽活動納入工程實踐教學體系,并探索復合型優秀工程技術人才培養的創新模式。這不但是工程實踐教學體系的補充完善,也是學生科技競賽組織管理方面的改革創新,不啻為一個很好的探索和嘗試。


      四融合工程實踐教育思想的學生科技競賽管理創新實踐


      清華大學汽車工程系實踐教學課組的教師們曾經探索了在專業實習教學的過程中引入目標導向、任務驅動(GOTD)的管理理念,即以培養學生工程實踐能力和鍛煉工程素質為目標、以輔助解決企業現場技術和工藝問題為任務,將具體工程問題的解決貫穿實習的整個過程,從而開辟了一種新的校企聯合培養學生的模式和生產實習教學改進形式,取得了良好的效果[9-10]。


      我們在吸收前人的研究成果基礎之上,將GOTD的理念運用到大學生科技競賽活動的組織管理和指導過程中,提出了一種將學生科技競賽活動管理與工程實踐教學思想系統融合的理論,開辟了以學生能力鍛煉為目標導向、以參賽產品研發難點問題解決為任務導向的賽教合一的新型實踐教學方式;以期探索新穎的學生科技競賽管理改革和工程人才培養模式,挖掘促進車輛工程專業大學生實踐能力培養的改革措施和新途徑。


      目前汽車工程系學生參與的科技賽事主要為團隊方式進行的新型車輛產品研制和集成運用,體現出系統、完整的產品和技術研發項目工程實踐過程的特點。我們針對這樣的項目特征,有意識地在項目各個階段引入工程管理模式,按照相應的工程運行規律對于學生的研發活動給予全方位的管理指導,并在科技賽事的組織管理過程中依托參賽產品開發項目的指導和推進實踐活動潛移默化地向學生引入《產品開發管理》、《項目管理》、《經濟及成本控制》等管理學、經濟學方面的思想。同時,我們還根據賽事設置了技術報告和學術演講答辯等環節,在學生準備相關參賽材料的過程中有意識地給予《科技寫作與演講技巧》、《學術交流技巧》等旨在鍛煉學生工程素養的方面的教育和指導。而針對一般同學的專業知識學習多體現為課堂教學加課后解題的paperwork現狀,我們根據產品開發過程的需要,為大家組織諸如《MATLAB使用及編程》、《CATIA/SOLIDWORKS建模》、《ANSYS有限元分析及結構設計優化》等專門的工程設計工具使用技能培訓。通過這一系列的依托實際工程過程的工程思想傳輸和工程技能訓練,我們期望為學生將來走向工作崗位進行必要的基本能力入門引導、基本技能培訓和發展潛力的鍛煉,幫助他們完成由單純的課程知識學習者到優秀的準工程師角色的平滑過渡,提高其將來走向社會時的競爭力。


      科學研究能力的培養也是研究型大學本科教學的重要目標,我們將參賽產品開發過程中的關鍵技術難點進行提煉,提出一系列科學技術問題,通過指導教師團隊的甄別篩選,挑選出合適的項目,組織學生參與或開展成校內范圍的SRT(StudentResearchTraining)項目、挑戰杯科技競賽項目、機械設計競賽、電子設計競賽、汽車設計大賽等大學生課外科技活動項目,并在項目申請、成績考評、學分認定等方面實現了與原有專業實習實踐教學環節的替代和貫通。同時,我們還選擇有一定綜合性和難度的技術問題,開辟為本科生畢業設計課題,從項目選題、項目進行、技術攻關、項目總結等各個環節對學生提供全方位指導,在保證項目良好運行的同時給予學生從事工程科研實踐的空間,力求達到全面鍛煉學生工程科研實踐能力的教育目的。


      在“依托學生科技賽事、貫穿工程實踐教育的思想、培養創新工程人才”的理念指導下,實踐課組教師積極從事學生科技活動的指導工作,同時大力從事學生科技活動及工程實踐基地的建設工作,為學生提供充分發展的空間和自我成長的工程實踐平臺,開辟了形式靈活多樣的學生工程實踐訓練模式。汽車工程系的同學們在獲得工程能力和綜合素養鍛煉的同時也取得了優異的科技活動成績。


      五結論


      在現代工程科技背景下培養優秀工程人才應具備的工程實踐能力和綜合素質是高等院校工程實踐教育的核心內容。大學生科技競賽活動可以作為工程能力鍛煉和創新人才培養的實踐平臺已形成廣泛的共識。本文研究了如何把學生科技競賽活動組織管理和高校的工程實踐教學環節相融合的思想,探索了將大學生科技競賽活動納入專業人才培養方案和工程實踐教育體系的理論。在此基礎上基于卓越工程人才培養目標為導向、以大學生科技競賽關鍵難點問題為任務驅動的GOTD教育理念,提出了一種將工程實踐教學思想貫穿學生科技競賽過程進行引導和管理的創新型工程人才培養相結合的創新模式和校園學生科技競賽管理創新改革方案。通過多年來的工程實踐教育和學生科技競賽活動組織管理改革的實踐,驗證了這種創新人才培養模式和管理改革構想的有效性,對于研究型大學的工科專業提高實踐教學質量、實現工程科技人才的培養目標具有一定的指導意義。


      作者:邊明遠

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