面向新工科的机械工程本科生科研创新能力培养

面向新工科的机械工程本科生科研创新才能培养〔〕:

摘要：提升本科生的科研创新才能，为国家培养高层次的创新型人才，一直是高等教育的重要任务，也是当前一项重大的历史使命。为了提升我国的科技创新才能，"新工科";建立应运而生，新工科的内涵要求机械工程领域培养创新才能和理论才能并重的复合型人才。本文对"新工科";本科生人才培养存在的问题以及相应的教学改革、教学创新和教学方法进展探究，建立科学的创新培养体系，以适应"新工科";背景下的复合型创新人才培养，具有重要的现实意义。

关键词：本科生；新工科；科研创新

本文引用格式：王永光,等.面向新工科的机械工程本科生科研创新才能培养[J].教育现代化,2022,6(60):4-6.

一"新工科";的国家驱动环境分析

当今世界格局快速开展，从前不久的中兴被美国商务部施行出口限制事件再到加拿大政府拘押华为公司首席财务官事件，以及中美贸易争端。发生这一系列事件的本质原因在于中国的科技创新才能还存在缺乏，在科技产品方面还没有足够的话语权，从而导致了国家利益话语权受制于人。

人工智能、5G等新技术的快速开展，推动着新一轮科技革命与产业变革的快速开展。为了效劳国家创新开展等一系列国家战略，推动中国制造向中国智造的变革，教育部发文并启动"新工科研究与理论";工程，以期满足将来工程开展新态势和新需求，打破现有产业、工业和教育等领域的瓶颈技术。可以看出，人才培养的新形式是实现新工科建立的基石【1】，而大学特别是工科大学是创新型人才培养最重要的基地，进步本科生人才培养质量，努力形成有利于创新人才成长的本科教育环境对推动科技创新具有重要的引领作用[2,3]。

二新工科的内涵及人才创新的新要求

教育部发文并启动"新工科研究与理论";工程以来，"新工科";作为一种新型工程教育，已成为高等教育教学改革的热点。"新工科";旨在培养学生的创新精神和理论才能，满足我国经济开展由数量向质量转变的需求，效劳中国制造向中国创造的转变。相对于传统的工科，"新工科";主要表达在新理念、新质量、新构造、新体系和新形式五个方面[4,5]。"新工科";更关注知识和技能的穿插性与综合性，尤其注重机电信息化、智能控制、工业4.0、互联网+等新技术与传统工业技术的交融创新。相比传统工科人才，将来新兴产业和新经济需要的是能打破核心关键技术、重大产业需求的复合型人才【6】。详细而言，新兴工科人才的核心竞争力主要表达在如下几个方面：〔1〕要在某一学科领域中不仅具备工匠精神，同时还需"学科穿插交融";的才能；〔2〕不仅能运用所掌握的知识去解决现有的问题，还有才能学习新知识、新技术，判断将来机械技术开展的新趋势，提出新的产业领域；〔3〕可以在学习新知识并提出新问题的根底上，创造新知识和新技术，兼具良好的道德品质与人文素养[3-6]。

三现阶段本科生科研创新的现状与存在的问题

〔一〕本科生的高涨热情与科研创新制度的不匹配

2022年，国家中长期教育改革和开展规划纲要(2022-2022年)明确提出:"要支持大学生参与科研活动，强化理论教学环节，促进科研与教学的统一与互动。";参与科研创新活动无论对专业知识的学习还是理论才能的提升都具有重要促进作用，这是本科生的共识，也是众多本科生的期望，希望自己可以参与到科研创新活动中，希望通过科研创新理论学习更多与专业相关的知识和技能。但是，当前受众多因素的影响，真正能参与到科研创新工程的本科生很少。一方面，众多本科生对如何进展科研创新活动不理解，缺乏专业的指导；另一方面，获取科研创新工程的信息通道不畅通，鲜有相关的途径去理解；尽管一般院校都有相关的科研创新之类的比赛举行，但能参与其中的人数相比于学生总人数而言还是太少。可以看出，本科生对科研创新活动抱有很大的热情和希望，但是科研创新制度的不匹配，极大地限制了本科生参与到科研创新活动中去，不匹配的科研创新制度难以挖掘本科生的科研创新才能。

〔二〕科研创新投入的不平衡

科研创新投入按照构造可大致划分为根底研究、应用研究和工业支撑这三项。根底研究是由国家战略任务和科学家自主创新驱动的科研探究，主要提醒自然规律的本质，大多以科学论文和科学著作的形式呈现；应用研究具有强烈的目的性，其成果主要以创造专利或模型的形式呈现；工业支撑是利用根底研究和应用研究成果促进国家经济高质量开展。根底研究通常由政府资助，大学和研究机构被委托为研究和开发主体；应用研究和工业支撑通常与消费理论相结合【7】。

据?国际在线?网站统计，从2022年到2022年，中国根底研究经费投入占5%左右，应用研究经费投入占10%左右，其余为工业支撑投入。本科生能参与的科研创新一般以应用研究为主，科研创新投入的不平衡也是影响现阶段本科生科研创新才能培养的一个重要因素。

〔三〕增强本科生创新培养的应用资助

虽然根底研究经费投入相对不平衡，但是在大学创新工程之中，根底科研工程比重较大，而应用研究较少。根底科研工程涉及的理论知识较为深化和系统，主要以政府资助的教师研究课题为主，鲜有学生能自己提出新的研究内容，学生缺乏自主创新的科研才能的培养。但是，为什么根底科研工程比重会过大呢？究其原因主要还是因为受到评价政策的影响，导致根底科研工程比重的过大，而根底研究工程对本科生创新才能和专业知识有更高的要求，反过来，又制约了本科生才能创新培养的起点，增大了其培养难度，限制了本科生科研创新的热情，所以很多本科生缺少了培养的时机，根底研究工程更适宜研究生培养。幸运的是，随着时代的开展，校企双赢合作形式，即包含根底研究、实验研究和理论应用，为本科生创新才能和理论技能的培养提供了新的有效途径。

〔四〕科研创新的盲目性

中国工程院院士、研究员刘先林曾说："技术创新，最关键的就是要注意抑制盲目性，要把实际应用作为科技创新的主体目的，不能搞无应用价值的科研。要把创新严密结合国家需要和市场需求，科技创新才能有生命力。";科研创新的盲目性很大程度上也受到科学论文数量评价政策的影响。虽然，目前中国的科学论文数量排名全球第一，但这并不表示我国已经成为科研创新才能强国。所以学校和教师需要增加应用研究和工业支撑的比重，让更多的本科生可以以较低的起点，通过校企合作参与到理论消费工程之中，促使本科生主动和积极的学习相关专业知识，增强理论与理论相结合的才能，从而提升本科生的科研创新才能。

四新工科下本科生科研创新解决对策

〔一〕基于TRIZ理论的新工科下本科生科研创新方法

为了科学和高效地进展创新与创造创造，解决工程和科技难题，根里奇-阿奇舒勒基提出了创新性问题解决理论〔TRIZ理论〕[8]。将TRIZ理论应用于指导新工科下本科生科研创新可以采取全教学过程管理的方法，可以应用于指导课程设计、实习理论及毕业设计等整个教学环节，遇到困难时，在教师的指导下应用TRIZ理论算法提出解决困难的方法，并由学生完成详细问题的解决；其次，可用于指导课外创业创新工程，如今创业创新工程存在的问题包括选题与现实脱节、以及选题虽创新但本钱过高，可以应用TRIZ问题库指导学生进展选题、工程分析以及解决问题；最后可以将其作为一门创新教学课程，同时构建理论平台，真正将创新融入到课程教学中。

〔二〕本科生科研创新课堂培养

传统的课堂教学由于学生考试、就业压力等方面考核等因素，使得本科教学趋向于应试教育的延续，舍弃了实用技术的教学和具有启发性的理论课程，存在"一切为了就业/学位";的问题。这样就使得学生学习的积极性受打压，学习才能、创新才能得不到培养[9]。针对这一问题，本科生的科研创课堂培养应突出表达以学生为主体，结合最新的科技学术动态，调动学生参与课堂讨论互动的积极性，变被动学习为主动；另外学校应鼓励学生充分发挥想象力与创造力，在学分上给与指导，正确引导其寻求解决方法和创新之道，从而培养学生的思维辐射才能，将课堂的创新教学延伸到学生全思维的培养之中。例如：苏州大学本科生创新才能培养方案依托"1+X";培训形式，校、院两级共开展科研导航论坛、育研家学术联盟、学术大讲堂等活动，通过?大学生课外学术科研基金工程?等形式，对学分进展了认定，将创新的培养从普通教室延伸到课堂之外，获得了良好的成效。

〔三〕基于工程理论的导师指导下的科研创新培养

在导师指导下的本科生科研创新工程中，本科生在导师指导下独立或以团队为单位完成工程的准备、分析和详细施行，充分培养学生独立自主性、创新意识和才能，锻炼团队合作才能[10]。在学校现有的理论及理论根底上，引入企业合作的工程理论工程，学生在院校导师以及企业外聘导师共同指导下解决工程施行中的问题，完成团队工程目的。在工程的施行和管理过程中，需要学生、导师和学校的充分有效的配合，才能发挥工程的最大驱动作用。首先，工程的施行主体是学生，由于学生还有很多专业课程，这就需要创新工程与课程相关联，便于学生理解，不能过于强调创新而无视对学生创新过程中创新才能和意识的培养；其次，导师要充分发挥自己带头人和带路人的作用，充分参与其中，及时指导和正确引导学生；最后学校需要加大支持力度，对优秀工程给予经费上的奖励和鼓励，充分调动本科生和导师参与科研创新工程的积极性。

〔四〕面向工业4.0和互联网+的创新才能培养

2022年，德国提出了"工业4.0";战略，旨在通过网络信息技术推动智能制造的变革与开展。我国的"互联网+";技术提倡利用5G等传输方式充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用。高等教育是面向工业4.0和互联网+的创新人才培养的主体，因此需要在强化专业课程的根底上，重视专业创新课程和信息化课程的建立，增加以工业数字化和智能化为特点的课程体系。鼓励与支持本科生参加高程度展览会，在理论中翻创始新的源泉，如图1(a)所示，在液压控制阀的教学中，区别于教材上传统的控制阀，在工业4.0的条件下，要求伺服电机控制器可以采集设备和元件本身信号，传输到云端数据库，智能化的监控消费设备状态和工艺稳定性，通过图1(b)的柔性机器人手臂去施行加工。可以看出，专业课程学习之外，还需要构建理论教学环节，通过前沿和创新的展会等学习参观，辅以学生根本理论才能训练，借助校企协同创新合作，培养学生的创新意识、创新精神和创新才能，实现学生从学习知识和技术，到创造知识和技术的创新培养。

五结语

"新工科";建立背景下，对机械工程人才培养的要求发生了变化，可通过引入科学的创新性问题解决理论〔TRIZ理论〕，完善本科生课堂教学，积极开展工程理论工程，以及面向工业4.0和互联网+等校企协同培养，多途径实现机械工程中本科生科研创才能的提升。

参考文献

【1】杨飒,杨小东.新工科建立背景下的协同育人形式探究[J].中国成人教育,2022,4:73-75.

【2】陈恩伦,易兰.新时代高等教育创新驱动开展的使命诠释[J].吉首大学学报(社会科学版),2022,40(2):63-69.

【3】李培根,许晓东,陈国松.我国本科工程教育理论教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究,2022,3:1-6.

【4】姜晓坤,朱泓,李志义.新工科人才培养新形式[J].高教开展与评估,2022,2(34):17-24+103.

【5】张海生."新工科";的内涵、主要特征与开展思路[J].山东高等教育,2022,6(1):36-42.

【6】汤丽萍.高校新工科人才培养形式改革研究[J].决策探究(下),2022,10:56-57.

【7】张莹莹.创新投入构造与全要素消费率[D].南京财经大学,2022.

[8]张翼