孙中波　刘克平　于微波

摘    要：长春工业大学以提高学生自主学习和创新实践能力为培养目标，在新工科背景下，拓展和重构自主学习型人才培养体系，采用产学研合作模式、科教融合理念与方法，依托机器人创新平台，探索自主学习型与创新型相结合的人才培养目标。根据自主学习型人才培养需求，完善培养方案、评价方式及保障机制，构建以机器人创新平台合作培养为导向、工程实践能力为依托、创新实践能力培养为目标的“3+3”自主学习型人才培养模式。

关键词：自主学习；新工科；机器人创新平台；创新能力

中图分类号：G642      文獻标识码：A      文章编号：1002-4107（2023）05-0013-03

近年来，随着新工科理念的提出，教育部积极推动和探索新工科建设并发布一系列建设文件，形成独具特色的中国工程教育模式，以创新性理念带动高等工程教育新发展[1-3]。因此，高校应打造和建设紧跟时代步伐的新工科专业，积极升级传统工科专业，更新教学理念，转变教学模式，提高教学质量，有效促进高等教育与社会教育的有机结合[4-5]。同时，应主动推动和落实《中国制造2025》提出的新要求，深化工程教育改革，培养面向新工业革命的新工科工程技术人才[6]。高校应积极引导学生构建自主学习意识，同时，加快创新能力培养步伐，增强学生的自主学习意识、创新意识和创新技能训练，为创新型国家的建设提供强有力支撑[7]。

自主学习是学生主动构建学习模式、学习方式，明确学习目标，自主决定学习内容、学习强度及学习方法，并通过自主学习监督和指导自己学习行为的能力，有助于促进学生自主学习意识、创新意识、创新能力的提升。

长春工业大学以机器人创新平台作为学生自主学习与创新能力培养和提升的创新基地，构建高等教育与社会实践相融合的应用研究型人才培养模式。学生依托机器人创新平台的实验、实践环境，利用网络等信息化教学手段及设备，根据研究兴趣开展相关学习活动，进行相关实践探索，培养其自主确定学习目标、学习计划并选择适合自身的学习方法的能力。学生利用学校所提供的学习资源，监控自己的学习过程，对学习时间进行有效管理，并对学习结果进行评价，促进其创新创业能力的有效提升。

一、机器人创新平台对学生自主学习能力培养的支撑要素分析

在新工科背景下，长春工业大学以自主学习与创新能力培养为目标，依托机器人技术与工程研究院的创新平台，联合吉林省智能机器人与视觉测控技术工程实验室和吉林省智能机器人科学与工程应用研究中心，利用其提供的设备和优质资源，开展大学生机器人科技创新活动，通过构建科学、合理的创新实践教学体系，从兴趣导向出发，指导学生自主学习，同时，通过提供参加实验室和研究中心的科技活动、科研项目机会的实践形式，使学生在参与项目中成长，开阔视野，提升技能，学以致用。

机器人创新平台的构建是基于多学科交叉与融合的理念形成的。一方面，能够充分发挥平台在实际工程项目研究过程中原始创新的源动力作用，促进平台与新工科培养体系有机结合，为科学技术和生产技术进步发挥支撑指导作用。另一方面，学生自主学习能力培养破解点在于能否从以教师为中心转变为以机器人创新平台（图1）

为依托，强调创新平台间的学科交叉渗透，以学生兴趣为导向，以科技活动、科研项目为牵引，教师辅助指导学生进行自主学习，使学生通过参与实际科研项目，达到自主学习与创新能力培养相结合的目标，实现机器人创新平台建设与学生自主学习能力培养模式的融合发展。

二、基于机器人创新平台的学生自主学习与创新能力培养模式构建

培养学生的自主学习能力是通过理论知识的融会、实践方法的贯通及创新意识的酝酿等模式，强化理论与实践教学的有机融合，让学生能够快速、准确地获取知识、创新知识[8-10]。教师应鼓励学生主动发现问题、深入思考问题、勇于提出问题，有效激发学生的想象力及创造力。同时，将创新思维训练融入课程和实践活动，鼓励学生开展原创性实践活动，培养创造性思维和批判性思维。长春工业大学构建和完善训练计划，基于“夯实基础—模块化提高型综合训练—创新训练”3个层次，使学生的科技创新活动实现从基础性、综合性、研究性到自觉性、主动性和开放性的转变，以“校内实验—工程实训—创新平台实践”3结合，构建“3+3”自主学习型人才培养模式（图2）。

（一）构建“夯实基础—模块化提高型综合训练—创新训练”3个层次训练计划

厚植基础，以学生自主学习为前提，通过设计科学、合理的学习目标，让学生了解自身所处学习阶段，并在教师教授与点拨基础上，根据自身能力及课程需求制定学习目标。

强化综合训练，分析学生内在需求。首先学生提出需求，然后教师将学生需求转化为具体学习目标。在机器人创新平台实际工程项目中，每个项目都以明确指标为导向，有利于进一步辅助学生分析所处阶段的任务，明确学习目标及所需掌握的技能。

强化学思结合，提升学生自主学习能力，使其善于“深思”“精思”。以前沿课题和任务为导向，为学生提供“学”和“思”的大平台，使学生在项目实施过程中，自主进行“学”与“思”，提高学生自主学习能力。

（二）强化“校内实验—工程实训—创新平台实践”3结合

在校内实验阶段，建立目标导向的师生共同体机制。根据教学任务要求，教师制定训练目标和学习内容，学生设计实验步骤和实施方案。教师应根据所设定的训练目标和学习内容有效激发学生学习热情，鼓励学生勇于探索创新实践方法，同时，应在学生学习过程中营造创新氛围和提供创新条件保障，充分重视培养学生的创新精神和创新意识，形成师生互相促进、互相交流学习的训练模式。

在工程实训阶段，构建以学生为主、教师为辅的工程实训教学模式。学生在实训过程中加强以“产品制作和加工为主线”的综合性和创新性训练，有效激发学习兴趣，培养工程意识。教师应推动理论与实践教学的有机融合，让理论教学起到良好的指导、辅助和促进作用。

在创新平台实践阶段，构建学生独立自主的实践教学模式。结合机器人创新平台项目导向，学生进入不同项目组进行实际项目训练。在这个阶段，教师应鼓励学生独立完成分配子任务，即自主制定具体学习计划、独立查找学习资料、预估计划完成日期、实现自我评价等任务。学生通过独立思考、提出解决方案、实施具体操作流程，达到有效培养自主学习能力的目的。教师将其所研究的科研项目的部分内容提炼成科技创新题目，让学生参与研究和设计，锻炼学生的实践能力和创新能力。教师与学生通过一系列科研项目、社会实践及专业比赛进行优化排列、组合、融合，在组合和融合中发挥各自优势，形成互补，提高学生创新与实践能力。

三、基于机器人创新平台的多维度学生自主学习与创新能力培养

（一）机器人创新平台下学生创新能力训练

1.在认识论方面，注重课程与时代需求融合

紧跟新时代的发展步伐，启迪学生深刻认识科技知识与机器人产业领域的深刻变革所引发的认识论和方法论改变，让学生能够快速掌握所学知识，培养学生的独立自主学习能力和创新能力，使其具备创新型工程师的能力和素养，适应机器人产业发展需求。

2.在系统论方面，强化现代化工程理念

进一步优化和丰富学生创新训练和实践教学内容，结合机器人创新平台，加强机器人设计、控制与优化技术实训，开发设置新的训练项目，修订人才培养方案，并与国际专业认证体系对标，培养学生独立自主分析问题和解决问题的能力，着力构建适应现代化工程技术发展的自主学习型人才培养体系。

3.在教学模式方面，实施研学相长模式

突破單一的技能训练模式，加强“以理论分析和工程项目为主线”的综合性和创新性训练，实施“研中学，学中研”的研学相长模式，有效激发学生学习兴趣，培养学生解决实际工程问题的能力。

4.在能力培养方面，强化学生创新意识与创新思维的培养与训练

以机器人创新平台为依托，充分发挥平台在学科竞赛体系下的优势，重视培养学生创新精神与创新意识，构建以赛助学和以赛促研的新模式（图3）。因材施教，建立多层次、多模块的教学内容体系，筑牢学生就业能力，夯实攻读研究生学位基础。实施开放式教学，积极创造有利条件，引导学生参与实际工程项目，全方位拓展和提升学生的创新能力。

（二）机器人创新平台下学生自主学习能力训练

高校承担创新人才培养的重要任务，因此，创新平台必须在传统的技能训练基础上，进一步优化和拓展学生自主学习能力，使学生适应课程内容和教学体系改革。高校应以科研合作为纽带，通过机器人创新平台的培养模式，积极开展开放性、多功能的科技创新活动，以技能为主、理论为辅，注重与企业工作岗位、职业资格标准、专业课程、各类学科竞赛、学生就业等的对接，营造“竞技、精技、乐技”的学习氛围，使学生的工作能力素养得以提升。充分激发学生的学习兴趣及潜能，培养学生在实践过程中的团队精神和创新能力。着力培养学生自主学习能力，紧跟现代化工业发展步伐，加强实践教学基地与平台建设，开发创新平台实践教学科研项目，弥补教学场地、设备等方面的不足，丰富教学内容，提升学生自主学习能力和创新能力。

（三）实施效果

在新工科建设大背景下，长春工业大学以机器人创新平台为依托，充分利用和共享优质教育资源和机器人创新平台，形成优势互补。近三年，所属创新团队教师指导学生参加“挑战杯”竞赛、“互联网+”大赛、“西门子杯”中国智能制造挑战赛、全国大学生电子设计大赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生智能汽车竞赛、吉林省高校大学生机器人大赛、工程能力竞赛和大学生创新创业训练等学科竞赛活动，获国家特等奖1项、国家二等奖4项、省级奖71项；指导研究生参加中国研究生电子设计大赛、中国研究生数学建模竞赛、机器人大赛、人工智能创新大赛、“挑战杯”竞赛、“互联网+”大赛等学科竞赛活动，获国家奖12项、省级奖100余项、申请专利30余件，发表SCI检索、EI检索和核心期刊论文50余篇。

长春工业大学以机器人创新平台为依托，深化产学研合作，构建了自主学习型和创新驱动型“3+3”人才培养模式。创新平台涵盖研究方向全面，自主学习型人才培养模式特色鲜明，极大地提高了学生参与实践和创新训练的积极性和主动性，培养了学生深入思考基础理论知识的习惯和积极解决创新实践问题的能力。

参考文献：

[1]  吴爱华，侯永峰，杨秋波，等.加快发展和建设新工科主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017（1）：1.

[2]  陆国栋，李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20.

[3]  林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38（2）：26.

[4]  李明俊，陈素华，汪月华，等.智慧点替代知识点：新工科授课要点之创新[J].高等工程教育研究，2019（2）：183.

[5]  杨文斌.产学深度融合新工科人才培养的探索与实 践[J].高等工程教育研究，2020（2）：54.

[6]  刘海峰，庞在祥，王晓东，等.新工科背景下智能制造虚拟仿真实训教学平台建设与应用[J].实验技术与管理，2020，37（10）：255.

[7]  黄乐丹.自主学习者对教师角色期待的研究[J].教育理论与实践，2019，39（24）：38.

[8]  叶晓勤.新工科背景下工程训练中心创新人才培养探究[J].实验技术与管理，2019，36（12）：274-277.

[9]  张俐丽，白雪，何胜阳.新工科背景下大学生创新能力培养模式探索[J].黑龙江教育（理论与实践），2018，72（12）：20.

[10]  王颖.应用型创新人才培养问题及对策研究[J].教育理论与实践，2016，36（36）：12.

编辑 陈晶