通过科研实践引导与培养学生科技创新能力
陶波 朱晓辉 黎波 张兆坤
[摘 要]培养和提高大学生创新能力是当今高等教育的一个重要目标，大学生参与科研实践是提高创新能力的重要途径。通过竞赛，大学生能促进专业知识与实践的结合，培养其运用专业知识和自身素质解决现实问题的能力，提升创新意识和实践精神，并在大赛的实践中练就大学生的协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。通过企业实践，大学生可以实现自身素质与企业需求的匹配，明确自己的目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，从而进一步检验通过竞赛和科研项目培养的创新能力与科研能力。
[关键词]科研实践；科技创新；大学生培养
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0139-03
21世纪是知识经济的时代，也是以创新人才为特征的时代。构建高校创新人才培养体系，培养高素质创新人才，是高等院校需要解决的问题之一。培养和提高大学生的科技素质，对学生传播科技知识、科技方法，培育科技精神，并提高学生科技实践能力是高校培养学生整体素质的一个重要层面。开展科研实践活动，丰富活动内容，搭建科研实践平台，拓宽学生视野，是激发学生创新热情，增强创新意识，培养创新精神，锻炼创新能力，提高科技创新素质的重要途径。
一、国内外大学生科技创新能力培养模式现状
国外大学生培养模式大多是密切结合国家经济、社会发展的需要，始终坚持知识、能力、素质的辩证统一，并将其严格贯穿到教育的全过程。加强创新实践能力培养已成为国外大学的普遍做法，并成为大学制度化理念的一部分，代表了大学人才培养模式的改革方向。
美国培养模式主要特点是“产—学”模式，大学与企业合作紧密，创新活动内容广泛，并且高校与政府均为学生提供了良好条件。大学生不仅能接触到生产领域的各类问题，而且其创新更具针对性和应用性。日本培养模式与美国类似，它强调政府行为，高校、产业界双方承担教育责任，实行产学研合作教育、高校科技创新的制度化和规范化。德国培养模式是培养理论型、应用型人才双管齐下，在服务社会的同时，真正做到理论联系实际；德国创新平台面向产业集群，围绕产业为中小企业提供科技创新服务。[1]
国内高校大多采用双轨制实践教学培养模式培养学生。所谓“双轨制”，是在本科教学大纲、教学计划之内的一些实践教学活动（如：课程实验、课程设计、认知实习、生产实习）等基础上，不断扩展第二课堂（本科导师制、科研训练计划、学科竞赛等）。在丰富学生课余生活的同时，利用多样化的形式，在潜移默化中不断提升大学生的实践创新能力。[2]国内绝大部分重点大学如清华大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学等均采用双规制培养学生创新能力。然而，国内产学研平台的发展水平与国外优秀大学产学研平台差距甚大，比如国内企业忽视合作平台，不承担任何教育责任，易敷衍了事；高校亦对产学研认识不足，单纯将其看作解决学生实习问题的途径。
近年来，很多高校或学生自发组织形成了一些科技创新团队，这些团队是为了提高大学生创新能力，实现学习和科研目标而由相互协作的个体所组成的群体。创新团队能够以多方位、多层次的培养方式来培养学生，对大学生创新意识、创新思维和创新精神以及团队协作精神进行系统培养，这种模式也成为近年来培养模式研究的热点。
二、科研-竞赛-企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式
借鉴国外的培养模式，结合国内高校的实际情况，2011年9月，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室FOCUS团队（以下简称“FOCUS团队”）提出“通过科研提升学生科研素质与能力，通过竞赛培养学生创新发散思维，最后走进企业实践检验学生创新能力与科研能力”的系统人才实践能力培养模式。三年来，FOCUS团队在这种科研—竞赛—企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式上不断探索，逐渐形成具有自己特色的人才培养体系。
（一）科研项目：提升学生科研素质与能力
“通过科研项目培养学生科研素质和能力”是FOCUS团队学生培养的特色之一。一提到科研，多数人想到的是教授、研究生，很少人会想到本科生。然而FOCUS团队却是一个以本科生为主的人才培养平台——以本科生为主体，本科生自主选题，自主立项，自主实施，由研究生给予指导，以项目为导向的培养模式是团队的核心。
与竞赛不同，科研项目有它的特点，那就是必须要有严谨的科研素质和思维。项目周期长，对细节要求高，任何部分都要求做到精益求精。项目实施的每个过程都有严格的规范，大到项目立项、计划实施，小到零件命名、制图等。以团队中桥梁检测项目为例，队员们会为一个零件是设计成L型还是H型而持续讨论、论证。如此严格是因为团队要求任何一处设计都要求有根据，任何一个部件的选型都要有理由。队员们经过这样的一个过程，慢慢地、自然而然地就培养了一种严谨的工程习惯和思维，思考问题更加全面。
（二）科技竞赛：培养学生创新发散思维
大学生科技竞赛活动是增强大学生创新意识，开展创新实践，培养学生的创新精神的重要途径。大学生科技竞赛对于高等院校提高办学质量，培养应用型人才，创造市场经济效益等方面具有重要的作用。[3]
FOCUS团队提出通过比赛培养学生创新思维，并将此作为团队的人才培养模式之一。团队通过鼓励和指导队员参与竞赛，通过竞赛锻炼队员专业知识与实践的结合，培养队员运用专业知识和自身素质解决实际问题的能力，提升队员的创新意识和实践精神，并在竞赛实践中练就队员们的协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。竞赛是团队培养高素质人才的重要途徑之一。
以团队队员曾参加过的挑战杯为例。在参加挑战杯前，队员们调研发现现有的桥梁裂缝检测多采用车载式桥梁裂缝检测车载人进行检查，这种检测方式设备笨重、成本大、时间长、安全性差。队员们提出利用小型机器人替代大型桥梁检测车，利用机器视觉替代肉眼检测实现桥梁裂缝精确定位。然而，这其中有许多问题，如机器人如何吸附在桥面上、机器人吸附之后如何移动、如何跨越桥面上的障碍物、如何实现视觉检测、如何传输数据、如何减轻机器人的重量、如何避免误判等。队员们发散思维，去发现、分析和解决作品中出现的各种问题，提出相应解决办法，最终成功地研发出一台吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人，开发了与之配套的软件系统，并凭借该作品夺得了湖北省挑战杯一等奖、美新杯华中赛区一等奖、东莞工研杯特等奖等奖项。
（三）企业实践：检验学生实践能力与科研能力
现代高等教育强调人才培养、科学研究、社会服务三大功能。服务社会的重点之一就是服务企业。中小企业目前大多处于转型升级阶段，但是目前大多中小型企业由于缺乏相应的科研技术支持，与经济转型的要求形成强烈矛盾和差距。对于中小企业科研技术不足的问题，高校科研院所拥有最为丰富的科研资源。对于高校方面，大学生虽然有一定的科研技术能力，有实力的高校的科研团队众多，但高校学生和科研团队缺少一个平台实现理论与实践的结合，普遍存在大学生素质与企业需求不匹配的问题。鉴于上述背景，FOCUS团队在2012年至2014年连续三年赴企业进行社会实践活动。截至目前，团队赴中小型企业暑期实践队进行了社会实践活动3次，服务企业10家，累计共有56人次参与，帮助企业完成近30项课题。
该实践活动具体形式是由具有工程实践经验的本科生组成的小分队赴中小企业生产一线做研发，吃住在企业，在车间发现问题、解决问题，以企业实际项目、实际问题为导向开展活动，有别于传统的“大集体参观大企业”的实习模式。
通过该实践活动将学生所学的理论知识与接触的实际现象进行对照、比较，把抽象的理论知识逐渐转化为认识和解决实际问题的能力。团队成员通过实践活动能明确自己目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，检验大学所学理论知识，检验通过竞赛和科研项目培养的创新能力与科研能力，从而使他们在很短的时间里就能获得高效的能力提升。真正实现将大学生成长与小企业发展相结合、大学生创新与小企业需求相结合、大学生资源与小企业转型相结合。
（四） 规范化、常态化、多样化管理体制，营造创新环境
科研—竞赛—企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式在FOCUS团队中得到发展，并不断完善和延续，其生命力背后是一整套规范化、常态化、多样化的管理体制作为支撑。团队项目严格按照项目立项、市场调查、方案设计、加工制造、项目验收的规范进行，相比较以比赛为导向，队员更能够了解一个项目的具体流程，养成良好的科研习惯。团队坚持日报、周报和月报制度，项目组每周进行组内例会，例会中检查工作、交流问题、提出方案、总结经验，例会后进行总结，制成日报，记录项目进行的过程；每周所有项目组集中汇报，并由团队指导委员会现场指导；月末会将团队本月所有项目组工作汇总，制作团队月刊。此外，团队还有相应的管理制度，包括招新制度、预备队员、正式队员和骨干队员的三级队员梯度制度、队员培训制度等，这些制度保证了团队人事安排、队员梯队、老队员带新队员等，保证了团队发展的均衡性和持续性。
四、总结与展望
在科研—竞赛—企业实践“三位一体”的培养模式中，通过参与科研项目，大学生培養和形成了严谨的工程习惯和思维，提升了科研能力。通过竞赛，大学生促进了自身专业知识与实践的结合，培养了运用专业知识和自身素质解决现实问题的能力，提升了创新意识和实践精神，并在大赛的实践中练就了协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。最后通过企业实践，大学生可以实现自身素质与企业需求的匹配，明确自己目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，从而进一步检验通过竞赛和科研项目培养出的创新能力与科研能力。综上所述，这一模式具有很强的可操作性和指导意义。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 陈晓华，王德润.德国科技创新平台建设特点与启示[J]. 安徽科技，2014（4）：54-56.
[2] 金翠云，汪晓男，李大字.多模式培养大学生实践创新能力的探索与研究[J].中国电力教育，2013（17）：106-107.
[3] 陈福刚，谢述玲.大学生科技竞赛活动与创新创业能力培养的切合分析[J].时代青年：教育，2012（11）：64.
[4] 唐淼.科研实践是培养大学生科技素质的有效途径[J].世纪桥，2007（8）：111-112.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]培养和提高大学生创新能力是当今高等教育的一个重要目标，大学生参与科研实践是提高创新能力的重要途径。通过竞赛，大学生能促进专业知识与实践的结合，培养其运用专业知识和自身素质解决现实问题的能力，提升创新意识和实践精神，并在大赛的实践中练就大学生的协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。通过企业实践，大学生可以实现自身素质与企业需求的匹配，明确自己的目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，从而进一步检验通过竞赛和科研项目培养的创新能力与科研能力。
[关键词]科研实践；科技创新；大学生培养
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0139-03
21世纪是知识经济的时代，也是以创新人才为特征的时代。构建高校创新人才培养体系，培养高素质创新人才，是高等院校需要解决的问题之一。培养和提高大学生的科技素质，对学生传播科技知识、科技方法，培育科技精神，并提高学生科技实践能力是高校培养学生整体素质的一个重要层面。开展科研实践活动，丰富活动内容，搭建科研实践平台，拓宽学生视野，是激发学生创新热情，增强创新意识，培养创新精神，锻炼创新能力，提高科技创新素质的重要途径。
一、国内外大学生科技创新能力培养模式现状
国外大学生培养模式大多是密切结合国家经济、社会发展的需要，始终坚持知识、能力、素质的辩证统一，并将其严格贯穿到教育的全过程。加强创新实践能力培养已成为国外大学的普遍做法，并成为大学制度化理念的一部分，代表了大学人才培养模式的改革方向。
美国培养模式主要特点是“产—学”模式，大学与企业合作紧密，创新活动内容广泛，并且高校与政府均为学生提供了良好条件。大学生不仅能接触到生产领域的各类问题，而且其创新更具针对性和应用性。日本培养模式与美国类似，它强调政府行为，高校、产业界双方承担教育责任，实行产学研合作教育、高校科技创新的制度化和规范化。德国培养模式是培养理论型、应用型人才双管齐下，在服务社会的同时，真正做到理论联系实际；德国创新平台面向产业集群，围绕产业为中小企业提供科技创新服务。[1]
国内高校大多采用双轨制实践教学培养模式培养学生。所谓“双轨制”，是在本科教学大纲、教学计划之内的一些实践教学活动（如：课程实验、课程设计、认知实习、生产实习）等基础上，不断扩展第二课堂（本科导师制、科研训练计划、学科竞赛等）。在丰富学生课余生活的同时，利用多样化的形式，在潜移默化中不断提升大学生的实践创新能力。[2]国内绝大部分重点大学如清华大学、上海交通大学、华中科技大学、四川大学等均采用双规制培养学生创新能力。然而，国内产学研平台的发展水平与国外优秀大学产学研平台差距甚大，比如国内企业忽视合作平台，不承担任何教育责任，易敷衍了事；高校亦对产学研认识不足，单纯将其看作解决学生实习问题的途径。
近年来，很多高校或学生自发组织形成了一些科技创新团队，这些团队是为了提高大学生创新能力，实现学习和科研目标而由相互协作的个体所组成的群体。创新团队能够以多方位、多层次的培养方式来培养学生，对大学生创新意识、创新思维和创新精神以及团队协作精神进行系统培养，这种模式也成为近年来培养模式研究的热点。
二、科研-竞赛-企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式
借鉴国外的培养模式，结合国内高校的实际情况，2011年9月，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室FOCUS团队（以下简称“FOCUS团队”）提出“通过科研提升学生科研素质与能力，通过竞赛培养学生创新发散思维，最后走进企业实践检验学生创新能力与科研能力”的系统人才实践能力培养模式。三年来，FOCUS团队在这种科研—竞赛—企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式上不断探索，逐渐形成具有自己特色的人才培养体系。
（一）科研项目：提升学生科研素质与能力
“通过科研项目培养学生科研素质和能力”是FOCUS团队学生培养的特色之一。一提到科研，多数人想到的是教授、研究生，很少人会想到本科生。然而FOCUS团队却是一个以本科生为主的人才培养平台——以本科生为主体，本科生自主选题，自主立项，自主实施，由研究生给予指导，以项目为导向的培养模式是团队的核心。
与竞赛不同，科研项目有它的特点，那就是必须要有严谨的科研素质和思维。项目周期长，对细节要求高，任何部分都要求做到精益求精。项目实施的每个过程都有严格的规范，大到项目立项、计划实施，小到零件命名、制图等。以团队中桥梁检测项目为例，队员们会为一个零件是设计成L型还是H型而持续讨论、论证。如此严格是因为团队要求任何一处设计都要求有根据，任何一个部件的选型都要有理由。队员们经过这样的一个过程，慢慢地、自然而然地就培养了一种严谨的工程习惯和思维，思考问题更加全面。
（二）科技竞赛：培养学生创新发散思维
大学生科技竞赛活动是增强大学生创新意识，开展创新实践，培养学生的创新精神的重要途径。大学生科技竞赛对于高等院校提高办学质量，培养应用型人才，创造市场经济效益等方面具有重要的作用。[3]
FOCUS团队提出通过比赛培养学生创新思维，并将此作为团队的人才培养模式之一。团队通过鼓励和指导队员参与竞赛，通过竞赛锻炼队员专业知识与实践的结合，培养队员运用专业知识和自身素质解决实际问题的能力，提升队员的创新意识和实践精神，并在竞赛实践中练就队员们的协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。竞赛是团队培养高素质人才的重要途徑之一。
以团队队员曾参加过的挑战杯为例。在参加挑战杯前，队员们调研发现现有的桥梁裂缝检测多采用车载式桥梁裂缝检测车载人进行检查，这种检测方式设备笨重、成本大、时间长、安全性差。队员们提出利用小型机器人替代大型桥梁检测车，利用机器视觉替代肉眼检测实现桥梁裂缝精确定位。然而，这其中有许多问题，如机器人如何吸附在桥面上、机器人吸附之后如何移动、如何跨越桥面上的障碍物、如何实现视觉检测、如何传输数据、如何减轻机器人的重量、如何避免误判等。队员们发散思维，去发现、分析和解决作品中出现的各种问题，提出相应解决办法，最终成功地研发出一台吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人，开发了与之配套的软件系统，并凭借该作品夺得了湖北省挑战杯一等奖、美新杯华中赛区一等奖、东莞工研杯特等奖等奖项。
（三）企业实践：检验学生实践能力与科研能力
现代高等教育强调人才培养、科学研究、社会服务三大功能。服务社会的重点之一就是服务企业。中小企业目前大多处于转型升级阶段，但是目前大多中小型企业由于缺乏相应的科研技术支持，与经济转型的要求形成强烈矛盾和差距。对于中小企业科研技术不足的问题，高校科研院所拥有最为丰富的科研资源。对于高校方面，大学生虽然有一定的科研技术能力，有实力的高校的科研团队众多，但高校学生和科研团队缺少一个平台实现理论与实践的结合，普遍存在大学生素质与企业需求不匹配的问题。鉴于上述背景，FOCUS团队在2012年至2014年连续三年赴企业进行社会实践活动。截至目前，团队赴中小型企业暑期实践队进行了社会实践活动3次，服务企业10家，累计共有56人次参与，帮助企业完成近30项课题。
该实践活动具体形式是由具有工程实践经验的本科生组成的小分队赴中小企业生产一线做研发，吃住在企业，在车间发现问题、解决问题，以企业实际项目、实际问题为导向开展活动，有别于传统的“大集体参观大企业”的实习模式。
通过该实践活动将学生所学的理论知识与接触的实际现象进行对照、比较，把抽象的理论知识逐渐转化为认识和解决实际问题的能力。团队成员通过实践活动能明确自己目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，检验大学所学理论知识，检验通过竞赛和科研项目培养的创新能力与科研能力，从而使他们在很短的时间里就能获得高效的能力提升。真正实现将大学生成长与小企业发展相结合、大学生创新与小企业需求相结合、大学生资源与小企业转型相结合。
（四） 规范化、常态化、多样化管理体制，营造创新环境
科研—竞赛—企业实践“三位一体”科技创新能力培养模式在FOCUS团队中得到发展，并不断完善和延续，其生命力背后是一整套规范化、常态化、多样化的管理体制作为支撑。团队项目严格按照项目立项、市场调查、方案设计、加工制造、项目验收的规范进行，相比较以比赛为导向，队员更能够了解一个项目的具体流程，养成良好的科研习惯。团队坚持日报、周报和月报制度，项目组每周进行组内例会，例会中检查工作、交流问题、提出方案、总结经验，例会后进行总结，制成日报，记录项目进行的过程；每周所有项目组集中汇报，并由团队指导委员会现场指导；月末会将团队本月所有项目组工作汇总，制作团队月刊。此外，团队还有相应的管理制度，包括招新制度、预备队员、正式队员和骨干队员的三级队员梯度制度、队员培训制度等，这些制度保证了团队人事安排、队员梯队、老队员带新队员等，保证了团队发展的均衡性和持续性。
四、总结与展望
在科研—竞赛—企业实践“三位一体”的培养模式中，通过参与科研项目，大学生培養和形成了严谨的工程习惯和思维，提升了科研能力。通过竞赛，大学生促进了自身专业知识与实践的结合，培养了运用专业知识和自身素质解决现实问题的能力，提升了创新意识和实践精神，并在大赛的实践中练就了协作意识、团队精神、组织能力和竞争实力等综合素质。最后通过企业实践，大学生可以实现自身素质与企业需求的匹配，明确自己目标和肩负的责任，对企业运作、产品需求、沟通交流等方面有更加清晰的认识，培养企业追求的高可靠性、低成本性的收敛思维，从而进一步检验通过竞赛和科研项目培养出的创新能力与科研能力。综上所述，这一模式具有很强的可操作性和指导意义。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 陈晓华，王德润.德国科技创新平台建设特点与启示[J]. 安徽科技，2014（4）：54-56.
[2] 金翠云，汪晓男，李大字.多模式培养大学生实践创新能力的探索与研究[J].中国电力教育，2013（17）：106-107.
[3] 陈福刚，谢述玲.大学生科技竞赛活动与创新创业能力培养的切合分析[J].时代青年：教育，2012（11）：64.
[4] 唐淼.科研实践是培养大学生科技素质的有效途径[J].世纪桥，2007（8）：111-112.
[责任编辑：刘凤华]
