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新工科背景下多学科交叉融合的创新创业教育探索与实践

2021-01-15王绚王秀梅吴鹏房静

教育周报·教育论坛 2021年18期
关键词:创新创业教育

王绚 王秀梅 吴鹏 房静

摘要:多学科交叉融合的创新创业教育是培养新工科工程人才的新趋势。华北电力大学工程训练与创新创业教育中心作为开展工程教育、推动创新创业教育的实践育人平台,将多学科交叉的创新创业教育贯穿到人才培养全过程,初步构建起多学科交叉人才培养体系,培养出一批高水平研究型、新工科创新型人才。

关键词:创新创业教育;多学科交叉融合;新工科建设

1 引言

2015年,《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》确立了“到2020年建立健全高校创新创业教育体系、普及创新创业教育”的目标[1],创新创业教育成为我国高校实践育人的新方向。2021年,《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》强调“深化高校创新创业教育改革,将创新创业教育贯穿人才培养全过程”[2]。然而在实践中,高校创新创业教育却面临着教育趋同化、概念模糊化、内涵分散化、机制滞后化等现实问题[3,4],创新创业教育再创新成为一项十分重要而迫切的任务。当前,新经济形态对工程人才提出了新要求和新挑战,催生了以“多学科交叉融合”为特点的新工科专业的发展,推动了学科交叉、跨界培养模式的转变。基于多学科交叉的创新创业教育以培养跨界人才为目标,逐步成为高校人才培养的重要内容和重要载体。

2 创新创业教育的探索实践

我校创新创业教育正处于发展的关键节点,开展多学科交叉融合创新创业教育能够提高人才培养质量,更好地推进新工科建设,更好地服务国家创新驱动发展战略。华北电力大学工程训练与创新创业教育中心(以下简称“工创中心”)作为开展工程教育、推动创新创业教育的实践育人平台,充分发挥国家级综合性实验示范中心多学科的资源优势,面向“电力现场机器人”的技术需求及“电力特色机器人”的人才需求,不断探索多学科交叉融合的创新创业教育实践,把创新创业教育贯穿到课程体系、实践成果、实践活动、教学模式的每个环节中,构建了全方位、多层次、多学科交叉融合的工程创新人才培养体系。

2.1 完善多学科交叉的创新创业课程体系

将创新创业教育贯穿到课程教学中,完善多学科交叉的课程体系。在原有开设“机器人控制技术基础”、“单片机开发”、“足球机器人”等13门课程的基础上,增设了“模块化机器人”、“工程搬运机器人”、“电力行业机器人创新设计”、“旋翼机器人应用”、“电力系统虚拟现实技术” 5门课程。这些课程涉及机械、自动控制、人工智能等多学科知识,打破了专业课程间的学科壁垒,为思想碰撞创造机会和条件,真正让多学科交叉融合的新工科人才培养体系适应我校创新创业教育的定位和要求。

2.2 开展多学科交叉的创新创业实践活动

将创新创业教育贯穿到实践教学中,开展多学科交叉的实践活动。为了打破唯理论带来的局限性,培养学生的创新创业能力,工创中心通过建立机器人俱乐部和开设“专业+机器人”实验班,将多学科交叉融合的创新创业教育融入到实践教学环节。俱乐部通过常态化地开展各类科技活动,如机械建模、仿真、电路设计制作、上位机软件开发等公选课和技术培训,积极带动学生参与到创新实践活动中。按照“电力特色人工智能与机器人”实验班人才培养方案,实验班将学生科研创新能力作为重要培养目标,理论与实践相结合,突出基于成果开展教学,强调学生研究实践能力培养,加大研究实践课程比例。

2.3 开发多学科交叉的创新创业特色成果

将创新创业教育贯穿到成果转化中,开发多学科交叉的特色成果。立足我校“以优势学科为基础,以新兴能源学科为重点,以文理学科为支撑”的“大电力”学科体系的特点,组织有特色的实践内容。在原来主要围绕学科竞赛开展的“轮式循迹机器人的设计与实现”、“人型短跑机器人的设计与实现”以及针对电力行业需求开展的相对简单的如“飞行器盘煤装置”、“电力施工现场监控装置”的基础上,发挥多学学科交叉的优势,体现前沿技术,进一步提升实践成果的技术难度和综合性,开展,面向行业应用的创新研究成果,包括 “变电站巡检机器人”、“配电线路绝缘包裹机器人”、“风力发电系统飞行器巡检研究”和“电力线路绝缘修复机器人研究”、“具有三维重建功能的电缆隧道机器人”、“输电线路铁塔攀爬机器人”等等,丰富并完善了多学科交叉的实践体系,培育出一批了多学科交叉的创新创业教育特色成果。

2.4 探索多学科交叉的创新创业教学模式

将创新创业教育贯穿到组织模式中,探索多学科交叉的教学模式。创新成果具有多学科交叉、融合的特点,例如一款自动装置和机器人的制作,涉及机构或外形设计、需要设计电子线路和控制要件,因此需要机械、电气、自动控制等专业的学生共同完成。工创中心充分利用了多学科交叉实验示范中心的优势,探索出以实际工程问题为导向,以成果研究为载体,以理论教学为辅,以学生自主学习为主的CDIO教学新模式。指导教师围绕成果目标,介绍成果任务和主要的基本原理,进行技术讲座培训。学生根据任务要求自学相关课程,进行设计—制作—组装—调试—运行,通过分工和合作共同完成成果制作,最后完成成果设计实物和设计报告。

3 创新创业教育的保障体系

3.1 组建多学科交叉的师资队伍

工创中心探索多学科交叉人才培养规律,结合多学科交叉融合的新工科人才培养方案,充分利用国家级示范中心的资源优势,制定激励政策吸引机械、电气、自动化等7个院系的教师和12位企业导师,为创新创业教育建立了跨学科、跨校企的师资保障机制。

校内导师通过开设课程、举办技术讲座、开展“实践课程思政教育”、指导创新创业实践和竞赛活动,为学生提供内容更丰富、覆盖面更广、质量更高的跨学科创新创业实践内容。工创中心向校内导师全方位地开放中心的研究平台加工制作设施,吸引他们带领科研团队入驻中心进行学术研究,并为科研团队提供办公条件。

企业导师为学生提供契合企业重难点的研究选题,学生可以在企业导师指导下承接部分科研成果,使创新实践成果得到健康可持续发展。工创中心鼓勵企业技术人员作为兼职教师自带成果入驻中心,为企业提供研究平台,并组织学生开展研究和开发。此外,通过与企业合作共建实验室并授牌,有效扩大企业在学生中的影响力。

3.2 革新学生评价考核机制

创新创业教育更加注重考察成果研究中的设计与实现能力、多学科学生之间的合作能力、工程伦理和创新能力以及体现成果制作过程中所涉及学科的基本理论的掌握情况。工创中心将学习过程分为四个阶段,将成绩评价分为四大部分,革新评价考核机制,激发了学生的自主创新能力。四个阶段包括:成果总体方案设计,机械结构设计、控制电路硬件设计、控制软件设计阶段,实物制作、安装调试阶段,演示和答辩。各部分的占比分别为,设计能力占比25%、实践能力25%、文献使用能力、组织管理能力、团队协作能力、创新能力各占5%,对于工程伦理和职业素养、以及成果结束后的答辩情况、相关知识掌握情况等给予各占10%。评价考核机制的革新为我校培养综合型、应用型、创新型的新工科人才提供重要保障,实现了学生的理论学习为辅、自主学习为主的创新创业教育体系。

3.3 加强实践平台建设机制

工创中心充分发挥实验教学示范中心的优势,通过学校“双一流”建设,加强创新创业教育实践平台的建设机制。进一步完善了“3D打印实验室”,增加了高精度和彩色3D打印机;完善了“机器人实验室”,增加了服务机器人、旋翼机器人、人形机器人等76台套,提升和改善了机器人实践研究的条件;新建了“虚拟现实”实验室,为学生围绕电力仿真技术开展多学科学习和研究打下基础。此外,为了保障师生的赛课实践与教学研究,建立了常态化的7×24全天候实验室开放制度,学生完成理论学习后,可以随时到实践平台进行实践,在创新创业实践中查漏补缺,达到时空融合知行耦合的培养目标,切实深化高校创新创业教育,稳步提高学生创新实践能力。

3.4 出台学生激励参与机制

工创中心以培养学生自主性为起点,出台一系列激励参与机制,激发我校创新创业教育的活力和动力。第一,面向全校学生,每学期常态化地开展各类创新公共选修实践课程,2021年,共招收1052名(次)学生参加22门(次)创新实践课程的学习。第二,利用学校“课外能力素质学分”政策,开设创新实践成果,创新能力突出的学生,享受课外能力素质学分的“绿色通道”,中心给予他们优先选课机会。第三,举办创新俱乐部,学生可以接触高质量的跨学科创新实践内容、接触优秀的迭代创新项目,并围绕前沿问题定期开展研讨交流,吸引有志趣的学生。第四,举办“专业+机器人”实验班,按照学校实验班的培养方案,吸引了有更高追求的学生。

4 创新创业教育的创新性成果

4.1 组织与保障体制创新

作为学校独立建制的工程训练与创新创业教育中心,充分发挥自身的资源优势,进行多学科交叉融合的新工科人才培养探索实践,并建立了“打破固有学科专业界限,突破既有教学组织模式,革新传统学习方法”的新型组织模式与保障机制。明显不同于传统院系的人才培养模式,为多学科交叉融合的新工科人才培养提供了新的路径。

4.2 课程教学与学习模式创新

工创中心开发的以电力现场实际需求的自动装置或机器人设计为主要内容的课程,包含了多学科知识的综合运用;组织多学科专业的学生组成学习小组,面向现场实际的复杂问题,开展了以解决问题为导向,以成果研究为载体的CDIO教学模式。

4.3 跨界交叉师资队伍创新

围绕跨学科前沿领域,如“电力机器人”,从校内电力系、电子系、机械系、自动化系、计算机系招聘专业教师,从校外对口企业招聘企业导师,组建了跨学科、跨校企的师资队伍,并为这支队伍在教学津贴、科研环境与平台支持、成果共享等方面的制定了倾斜政策。为跨院系、跨学科专业培养新工科人才、推进创新创业教育提供了师资队伍保障。

4.4 产教融合培养模式创新

工创中心重视教师科研项目的转化,鼓励将教师科研问题转化为学生的学习成果,将科研成果转化为教学实验装置,将学生转化为团队助手。此外,工创中心与企业密切合作,共建实验室,共创科研成果,建立起产教融合的新工科人才培养的新模式。

5 结语

华北电力大学工程训练与创新创业教育中心承担着全校工程教育和创新创业教育双重任务,始终立足我校“以优势学科为基础,以新兴能源学科为重点,以文理学科为支撑”的“大电力”学科体系的特点,充分发挥国家级综合性实验示范中心的资源优势,展开学科交叉、跨界融合的探索与实践,将创新创业教育贯彻到课程体系、实践活动、成果转化、教学模式等各个方面。未来华北电力大学工程训练与创新创业教育中心将继续探索适合新工科人才和研究型人才培养目标的创新创业教育模式,培养一批“学科交叉、跨界融合”的一流人才。

参考文献

[1]关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见[EB/OL].

[2]关于进一步支持大学生创新创业的指导意见[EB/OL].

[3]吴学松.应用型本科院校创新创业教育现状、问题与对策[J].教育与职业,2020(05):56-61

[4]王秀梅,胡蝶,房靜,吴鹏.工程训练中心利用多学科综合优势开展创新教育的探索实践[J].实验技术与管理,2018,35(02):6-9

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