王续乔，　赵昌丽，　牛国臣，　董慧芬

(1. 中国民航大学 电子信息与自动化学院，天津 300300； 2. 天津中德应用技术大学 航空航天学院，天津 300350)

0　引　言

在国家创新驱动发展战略背景下，《国民经济和社会的发展第十三个五年规划》对我国迈进创新型国家和人才强国行列提出了目标要求，从坚持创新发展看，创新驱动实质上是人才驱动，教育创新是为创新提供知识、技术和人才支撑，花大力气抓好教育是创新发展的根本大计，尤其应着力培养学生的创新精神[1]。

大学生科技创新能力的培养通常贯穿于高等教育全过程[2]，当前针对大学生科技创新能力的培养主要有以下4种基本途径，以学科课堂教学为中心的创新能力培养方式，以课外科技活动为中心的创新能力培养方式，以校外实践为中心的创新能力培养方式[3]，以及以网络课堂为中心的创新能力培养方式。① 课内培养途径，多以面向受教群体的普适性能力培养；② 课外培养途径，多见围绕课题的师生自由选择与互动；③ 校外培养途径，多为学优群体的体验式实践活动；④ 网络培养途径，多是个体单项关键技能的实训练习。课内培养和校外培养作为专业人才培养方案的组成环节，系统性实施与一致化管理相对较好，而课外培养环节的过程控制则通常相对松散[4]。

近年来大学生科技创新活动发展蓬勃，以各类各级别学科竞赛和科技项目为目标驱动实施的实践活动是课外培养方式的重要构成[5]，尽管我校大学生在该环节成绩斐然，科技创新能力已然有一定提升，但在培养过程中也确存在一些问题，对师生造成了困扰。主要体现为：

(1) 师生互选在信息不对称的情况下发生带来了选题的盲目性，教师对于学生的技能掌握情况、学习的可塑程度了解不足，学生对于课题研究程度和教师指导风格理解不够，使得课题研究启动或推进缓慢；

(2) 课题的良性演进需要人员的持续性投入，而大学本科阶段的通行培养模式决定了本科生能够真正进行较好设计开发的时间有限，非持续性研究往往造成有较好立意价值的课题半途荒废；

(3) 已初步取得一定研究成果的课题，学生或具备创业热情但无创业思维，或具备创业条件却摸不清创业路径，或具备创业资源而不知如何整合，对创新应用和创业实践的理解尚有待加强。

综上所述，课外培养环节中盲目性选题、课题的非持续性研究、创新应用与创业实践承接不畅已成为影响大学生科技创新能力提升的关键问题，亟待解决。

1　基本思路

针对大学本科阶段制定的科技创新能力培养方式很多，国内很多高校都开展了这方面的研究工作。文献[6]中提出了将课外科技活动和校外实践纳入教学管理体系，形成覆盖教育全程的完整的大学生创新能力培养模式。文献[7]中强调了第二课堂对学生创新能力培养的重要性，提出了以专业社团、课外科技活动、学科竞赛、校企合作等方式规范建设第二课堂，用以作为学生实践创新能力培养的活动平台。同济大学从实验教学入手，结合创新性实验计划于实验教学建设，建立了从理论知识储备、到实践探索、到创新训练的创新能力培养体系，取得了较好效果[8]。文献[9]中针对大学生知识结构、专业技能、综合素质与社会需求存在的差距，特别是创新能力和实践能力的培养及应用方面存在的较大缺陷，以科技竞赛为载体，实施了淡化专业限制、改变考评机制、开设创新实验班等系列措施，一定程度地改变了学生被动吸收知识、重理论轻实践、团队协作能力差的面貌。国防科技大学以全程能力培养为核心，构建了课内实践能力、全程基本实践能力、课外创新能力的多层次、全方位的创新实践能力培养体系，经过4年多的教学实践，效果显著[10]。此外，中国地质大学、武汉科技大学、中国石油大学、华中科技大学、北京理工大学等在学生科技创新能力培养中进行了积极地改革尝试，取得了一定效果[11-16]。

综合我院实际情况，围绕大学生创新实践能力的培养，课外科技活动、校外实践活动以及两者的有效承接，从“产”入手，开展“学”“研”“用”三阶于一体的学生创新实践能力系统培养方案。建立“三阶一体”进阶模式，明确各阶次目标、进阶条件、工作内容；以学科竞赛、科技项目为依托，吸纳学生科技活动积极分子，开展课题研发工作，全程实施课外专题研讨活动，选拔学生科技骨干；成立学生科技创新工作室，以学生科技骨干为主、指导教师为辅的方式对吸纳进来的新一轮学生科技活动积极分子开展集中培训工作，并选拔优秀学生进入各课题序列，跟随进行课题研发工作。如图1所示，高阶次学生科技骨干进入“实践应用、创业运作”阶段，中阶次科技骨干承接上一年度课题，进入“专项研究、多元创新”阶段，并对低阶次科技活动积极分子开展集中培训工作，并依此常态化轮转运行。

图1“三阶一体”学生创新能力培养体系结构图

2　培养体系设计

2.1　建立“三阶”方案，形成递进阶次

低阶次培养环节，旨在培养广泛的科技创新积极分子群体，主要面向大学本科一二年级学有余力且对课外科技活动有浓厚兴趣的学生，开展“集中培训”活动，系统化的方式使学生掌握科技课题研究的基本要素，形成一定的基本实践技能；开展“分类体验”活动，短时进驻各类型课题组，完成指导团队指定的任务，达标者可自行确定科技活动兴趣方向。

中阶次培养环节，旨在培养术有专攻的学生科技创新骨干，主要面向低阶次培养环节中的优质学员，以创新训练计划项目、企业基金等各类型科技课题和电子设计竞赛、挑战杯、交通杯等各层次学科竞赛为依托，开展“分类研究、多元创新”活动，培养其具备基本的科学研究素养，形成一定的科技研发成果。

高阶次培养环节，旨在培养以需求为导向进行设计开发的学生科技创业骨干，主要面向中阶次培养环节中已具备一定科技创新研究成果的学员，以创业训练计划项目、创新创业大赛、企业外协项目、创业实践活动等为依托，开展“实践应用、创业运作”内容，重点着眼成果应用工作，对于实施较好的，指导团队协助其对接企业孵化器，持续扶植其开展创业运作工作。

2.2　创立创新实体，实施系统培养

成立学生科技创新工作室，系统开展科技实践基本技能培训、专题研讨活动，建立良好的传帮带承接体系，为后续开展的各专项课题持续提供优秀学生科技骨干。由教师、具有项目经验的研究生和高阶次本科生科技骨干组成的指导团队进行嵌入式系统开发、感知技术与应用示例、系统建模与仿真等多项理实一体化系列课程，期间穿插非例常性的新观点与新技术专题报告，系统化的方式使学生掌握科技课题研究的基本要素，形成一定的基本实践技能；经过集中培训后，学员可最多选择两项意向课题进行“分类体验”活动，短时进驻各类课题组，完成指导团队指定的任务，任务达标者可自行选择科技活动兴趣方向。

2.3　凝练科技成果，开展应用研究

对于已开展到一定阶段、形成一定技术积累且有一定应用推广前景的科技课题，工作室做人员、场地、经费的定向投入，开展面向实际应用的专项研究，并形成一定的应用成果。现行课题依据研究平台分类及教师研究方向确定，主要为地面机器人平台应用类、空中机器人平台应用类、无线传感器网络类、虚拟现实类等，每项大类下分若干具体课题及子项课题。

2.4　对接市场需求，运作创业实践

对于已形成一定应用成果的课题，工作室将根据成果阶段、推广运作难易度等因素进行分类，积极指导其参与申报各类型创新训练项目、各层次创业大赛、入驻企业孵化器及对接校外企业，进行产品化转化工作。

3　实施成效与分析

(1) 整体学研分布情况。 当前在该体系下参研科技项目和学科竞赛的学生35人，按阶次划分，三阶层次7人，二阶层次11人，一阶层次17人；按课题方向划分，主要集中在图2所示4个方向，地面机器人类主要以地面轮式机器人为载体平台开展的各类安全监控、缺陷检测及服务保障课题；空中机器人主要以旋翼类飞行器为平台的本体控制及民航应用课题；无线传感器网络主要以基于位置的服务为背景的室内定位相关课题；虚拟现实类课题由早期的单一3D呈现正逐步向以结合穿戴设备的浸入感较强的虚拟现实演进。以地面机器人类某一课题为例，2015届课题学生负责人梁某毕业，其下一届学生何某，同时也是课题原课程组的主力成员承接负责人职责，对课题所涉及系统进行了多处优化，带领新老成员将课题做得有声有色，验收优秀，随后积极参与了全国的创新创业大赛地区阶段的比赛，获得了不俗的成绩；随后积极联系校外企业进行专利技术转让与成果推广；在外地毕业工作后，仍时时关注课题进展，为课题组出谋划策。从课题视角看，人员接续得以保障，梯队层次已经成形，课题推进持续有度。

图2当前工作室整体学研分布情况

(2) 个体创新能力成长。“三阶一体”学生创新能力系统培养历经5年改革试行，已初见成效。学生从一阶层次开始即有目标性地进行意向兴趣课题相关技术内容的学习，转入二阶层次已能够进行针对性地技术研究与开发，升入三阶层次则已然可带领小组成员完成成果转化或推广的部分工作。以当前毕业设计同一课题方向的余某、张某、赵某3人为例，大一、大二期间3人学习绩点大体相当，余某从大一下学期即进入工作室参与某一方向课题(非其毕业设计课题方向)的学习，现为工作室三阶层次成员，大二、大三期间学科竞赛获省部级以上奖项3项，参研科技项目4项，发表学术论文1篇；而张某赵某按既定专业培养计划学习；1人考研已被录取、1人已确定出国留学深造，但现在同一方向课题研究的表现上，余某课题技术路线的梳理更加清晰、关键技术的把握相对准确、创新方法的运用更为合理、工作更能做到有的放矢。与此同时，余某在参与校企联合推广项目中表现突出。从个体视角看，学生创新意识渐序增强、创新思路愈发清晰、创新能力得以逐步提升。

(3) 课题研究与竞赛情况。工作室依托校机器人研究所师资、场地、硬软件等条件资源，自2012年开始至今，已累计面向本科阶段学生群体开展“三阶一体”学生创新能力系统性培养160余人次，获得学科竞赛奖项和参研各类科技项目人员127人次，其中获得全国创新创业大赛天津赛区二等奖1项；全国电子设计竞赛天津市各级奖项3项；华北5省机器人竞赛华北赛区各级奖项12项，天津赛区各级奖项15项；获“盛群杯”单片机应用竞赛各级奖项4项；获“北斗杯”全国青少年科技竞赛各级别奖项2项；获批各级别创新创业项目18项；参研企业合作基金项目5项；部分成员参与了中航工业杯国际无人飞行器创新大奖赛、国际空中机器人大赛部分技术工作；此外部分骨干成员受邀为合作校航空俱乐部做自主飞行控制相关技术讲座，并与该校课题组协作获相关省部级以上竞赛奖项2项。

4　结　语

面向大学本科阶段学生，开展了“三阶一体”学生创新能力系统培养的改革活动，改变了以往大学生科技活动中学生盲目性选题、课题的非持续性研究、创新应用与创业实践承接不畅的面貌，形成了凝聚力较强的科技活动工作室，参与课题的学生人数不断扩大，课题种类不断丰富，课题研究逐步深入。经过5年有余的试行实践，取得了良好的实施效果。与改革前相比，学生对科技项目的研究思路、技术路线及工作保障的理解更为清晰透彻，对如何开展技术创新工作越发熟练，已初步形成创新惯性。“三阶一体”学生创新能力系统培养长效机制的试行实践为电子信息与自动化创新创业基地的团队建设积累了宝贵经验，进一步为通信导航监视天津市实验教学示范中心及虚拟仿真实验中心中学生课外科技活动建设内容提供参考。

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