地方高校理工类大学生创新实践能力的培养及其试运行机制的探索

罗坚义 李远兴 曾庆光 张 梅 何 鑫 陈叶青

(五邑大学应用物理与材料学院，广东 江门 529020)

地方高校理工类大学生创新实践能力的培养及其试运行机制的探索

罗坚义 李远兴 曾庆光 张 梅 何 鑫 陈叶青

(五邑大学应用物理与材料学院，广东 江门 529020)

本文主要介绍五邑大学应用物理与材料学院近6年来在培养地方高校理工类大学生的创新实践能力方面所探索的一些做法和措施。首先，文中总结了学生课外科技活动在运行过程中必然会面临的5个共性问题；其次，针对这5个共性问题，作者所在教学团队所做的努力和所采取的改进措辞，并建立了一套行之有效的运行机制；最后，指出了这套运行机制试运用的情况和取得的一些成效。本文所介绍的经验和做法期盼能为地方高校在培养创新型人才方面提供可借鉴的宝贵经验。

创新实践能力；大学生课外科技活动；人才培养模式改革

1 关于大学生创新能力培养方面的问题

国家正在大力推进“大众创业，万众创新”，实施创新驱动的发展战略，其实施的关键在于人才。如何培养出具有创新创业意识和能力的人才，高校在这方面具有责无旁贷的责任和义务。广东正面临着传统制造业转型和技术升级的迫切需求，在广东省委、省政府提出了建设一批“广东省高水平理工科大学”的背景下，地方高校如何有效培养出具有创新实践能力的理工科类学生，更好地为地方经济服务，为地方经济实现技术创新和产业升级提供人才保障，显得尤为重要。

一般认为，理工类大学生创新能力的培养需要经过3个主要培养阶段： (1)理论知识学习能力的培养阶段(理解知识的阶段)；(2)实践能力的培养阶段(运用知识的阶段)；(3)创新实践能力的培养阶段(创造新知识的阶段)。第一个阶段的培养主要是通过课内学习、课外自学以及网络学习等多种形式进行的，第二阶段的培养主要是靠课内开设实验、课外实训、生产实习、毕业设计或论文等环节得到全面的培养。这两个阶段还只是属于模仿、学习和运用知识方面的培养，在高校各个专业的人才培养方案中都有具体的培养方案和计划，但尚未达到创新能力培养的层次。第三个阶段学生创新实践能力的培养目前并没有固定的章法可寻，甚至可以说这一方面正是国内许多高校在本科人才培养体系中所缺失的。对于“985”和“211”工程的研究型大学，可通过后续研究生阶段对学生创新实践能力进行系统的培养，但对于大多数非重点本科院校的学生来说，特别是广东的地方高校，大比例的生源来自广东，他们大多数不太愿意继续读研究生，希望本科毕业后直接就业，故这类学生的创新能力在高校中并没有得到应有的培养和训练。为了弥补这方面的不足，高校的普遍做法是通过开设创新型综合实训项目[1]、各类学科竞赛[2]、大学生创新创业项目[3]以及让本科学生提前进实验室参与教师的科研项目[4-6]等多种途径对学生的创新能力进行培养，概括起来就是通过给学生一个课题或者项目，学生利用课外的时间在老师的指导下完成一个作品的创作过程，类似于丹麦等地区高校实行的“基于项目的学习方式”(Program Based Learning, PBL模式)[7]。这种学习方式对培养理工科学生的动手能力和创新实践能力已被证明是非常有效的，也取得了很多成果(比如学生获奖、发表论文、申请专利和技术成果转化等)，但这种学习方式只适用于培养个别学习成绩较好或者比较主动渴望成功的精英学生，并未能大规模运用于人才培养模式中，并且目前也尚未形成一套比较有效的运行机制。

五邑大学是一所省市共建的地方综合性大学，60%以上的学科和专业为理工科类，70%以上在校本科生的专业为理工科，其理工类专业的培养目标是为地方产业经济培养卓越的工程师和技术人员，推动地方经济的产业升级和技术创新。五邑大学应用物理与材料学院主要针对光电材料与器件、新材料新能源、薄膜功能材料与器件等领域培养具有专业知识综合运用或创新能力的高水平工程师人才。经过我们近6年(从2010—2015年)不间断推行基于学生课外科技活动、“3+1”校企协同育人[8, 9]等多样化人才培养模式的改革和实践探索，总结出了一些宝贵的经验，并且初步探索出了一套行之有效的运行机制，在本文中提出了与国内教育同行分享，并且期盼本文所介绍的经验和做法有助为地方高校在培养创新型人才方面做出微薄的贡献。

2 学生课外科技活动运行中存在的共性问题

经过这几年的探索，我们发现学生课外科技活动在运行过程中不可避免地会面临一些困难或者存在着一些不足之处，其中共性的问题主要可概括为如下5方面：

2.1 学生科研项目或课题的不可持续性

学生课题的来源主要是各类学科竞赛题目、大学生的创新创业项目等，这类项目大多数是临时为了参加某个比赛，或者由学生自发组成课外科技小组对某个感兴趣的课题进行研究，其特点是持续时间较短，往往会由于各种原因(如比赛结束，组员的变动)项目将会被迫中止，存在着不可持续性。我们都知道，一个项目或者课题是需要有一定的研究周期的，往往需要持之以恒不断去攻克一系列的难题，甚至需要几届学生的不断努力和积累才有可能会成功。因此一般学生课外科技项目或作品，由于持续性不足，往往研究的深度不够，取得的成果也较为粗糙，尚处于比较初级的阶段。

2.2 学生投入时间和精力的不可预测性

一方面是本科生的主要精力是花在计划内的课程学习方面，课外科技活动只是他们的业余爱好，因此学生投入到项目中的时间和精力具有不可预测性；另一方面是学生兴趣的广泛或者易变，导致其投入在研究项目上的时间和精力具有不可预测性。例如某学生刚开始对某个项目感兴趣加入了课题组，后来可能由于学生社团活动较多或者学习上的压力，精力上无暇顾及，故中途放弃，也可能由于后来发现自己的兴趣不在科研上而选择放弃。因此，总会有学生在项目开展的中途选择退出，同样也会有新的成员在中途加入，故这给科研项目的开展带来了很大的不确定性。

2.3 学生课题组人员结构的不稳定性

正如2.2所述，一个方面，学生课题组不断有人中途退出，有人加入，人员结构极不稳定；另外，课题组的主力一般是高年级的学生(大三或者大四的学生)，但这些学生有可能因为要备考硕士研究生，或者出去企业实习，或找到工作后需要提前去上班等多种原因，最终选择放弃或者离开课题组，从而导致整个项目无法开展下去。

2.4 投入的人力和物力过大，导致教师的参与积极性不高

学生科技活动一般是发生在课余时间，指导老师只能利用晚上、周六日和节假日的时间来指导学生，教师需要牺牲大量的休息时间；由于低年级本科生理论基础都较差，指导老师需要手把手教会学生使用各类仪器和设备，甚至包括教会他们查文献、实验数据的处理和分析等基本功，故教师不太愿意带这类学生；高年级的学生基础较好，但他们的心思往往花在毕业后谋求出路方面，即使教会了他们做科研的能力，他们很快也会毕业走人了，指导教师又得重新培养一批。因此，投入过大，产出却很小，导致教师参与的积极性不高，特别在部分高校，教师的待遇是跟工作量挂钩的，课外指导学生，学校并没有给以计算多余的工作量时，许多老师更不愿意参与这类活动。

2.5 运行机制的缺乏，无法复制和推广

目前大多数高校学生课外科技活动的组织形式还是指导教师各自带着自己的学生在做自己的项目，各自为营，比较分散，并没有形成一套系统的运行机制，一些成功的经验也无法有效得到复制和推广，导致学生课外科技活动在学校管理层和学生的印象中，它类似于一种学生社团活动，而且学校往往也把它归属于校团委学生口所管辖的范畴，并不能被提升到人才培养模式的层次上。

3 改进的措施及其试运行机制的建立

针对上述学生课外科技活动运行中存在的共性问题，经过我们近几年的不断尝试和摸索，总结出了一些改进的措施,如图1所示，给出的是采用的措施与共性问题的逻辑关系图。

图1 措施与问题的关系图

(1)学生课题的不可持续性问题，可通过“选择合适的课题”和“建立学生学术梯队”的措施来得到解决。具体的做法是给学生选的题目应尽量与指导老师本身科研方向相关或者相近，这样做的好处是即使学生是流动的，但指导老师是相对固定的，他可以让一批批的学生来不间断去推动该课题向前发展。(2)为了做到这一点，指导老师在组建学生课题组必须考虑建立学生学术梯队，就是在分组时需要考虑高低年级学生的搭配，让高年级学生来帮带低年级学生，同时不断补充新生进来，保证不出现断层的现象，这样就可以保证该课题能持续进行下来。(3)在为每个课题组建立学生学术梯队的基础上，还需要为学生建立一套自我管理制度。这套学生自我管理制度类似于学生“三会”(团委会，学生会和自律委员会)的管理模式，完全由学生自我管理和自主培训，主要包括高年级学生培训低年级学生、每周定期举办学术讨论会、分工完成指导老师交代的任务、面试和招收新成员甚至是举办学术竞赛等工作，均为学生自主完成的。比如我们学院的“灯具与光学设计学生工作室”，成员由一年级到四年级的40多名学生组成，设有班长、副班长、学习委员和项目组负责人，制定了一套完整的自主培训计划(包括培训内容、电子教案、培训方案、培训计划和实习企业，一应俱全)和管理制度，每周定期举办学术报告会，并且与学院学生会共同承办了每年的“五邑大学LED灯具设计大赛”。这些活动都是学生自主完成的，指导老师在其中所起的作用就是为他们创造这样的一个环境，并提供如经费、场地等一切支持他们的资源，并且在空闲时候参与和指导他们的活动。有了这套学生自我管理制度，对解决“学生投入时间和精力的不可预测性”“人员结构的不稳定性”以及“指导教师投入过大”等问题都有很好的帮助。

上述只是从指导教师角度出发所介绍的改进措施和做法，下面从学院或学校层面上讨论为学生课外科技活动大规模运行保驾护航所采取的一些措施，主要包括如下几方面：

第一，学院需要为课外科技活动的师生们提供舒适的学习、讨论和交流的场所。为此，我院成立了“电路设计与制作学生创新工作室”“灯具与光学设计工作室”“薄膜材料与器件学生工作室”“发光材料学生工作室”等学生工作室。学院正在努力为每个学生工作室都配备上有投影仪的小会议室和茶水间，以及配有空调、书桌、书架和电脑等物品，为课外科技活动小组提供舒适的学习和交流场所，营造浓厚的学术氛围。这些工作室只供学生课外科技活动小组使用，并且只能作为学生学习、处理实验数据、实验设计与讨论等活动场所，但不作为在工作室内开展相关实验，开展相关实验工作需到相应的实验室去，以免课题组之间互相影响。工作室的管理方式采取室长负责制，由工作室内课题组的组长们推选出工作室的负责人(室长)，新加入课题组需以项目的形式向工作室负责人申请入驻工作室，由室长组织工作室内的组长们对该项目进行审核，批准后新课题组成员方可进驻工作室。

第二，为了减轻教师指导的工作量，同时鼓励协同指导和跨界合作，学院组织和成立以工作室为单位的教师指导团队，采取分散和集中指导相结合的模式。分散指导是指每个指导老师利用课外时间为自己所负责的学生课题组独立进行指导，集中指导是在每周固定的时间段(如每周周五的晚上)集中召开学术例会，在学术例会上，每组科技活动小组通过PPT口头报告的形式汇报近期的科研实验结果、提出存在的问题以及后续的研究计划，教学团队指导教师们全部参加，并当场给出指导意见。通过这种集中讨论和指导的方式，具有如下的特点： ①为学生与学生之间的学术交流提供平台；②锻炼学生做报告的能力以及提高学生的整体科学素养；③为指导老师之间的思想碰撞提供良好的环境；④有效凝聚了教师间的学术方向，形成稳定的教师科研团队。

第三，为了保障上百名本科生有序进入实验室开展研究工作，实验室实行全天候开放(包括寒暑假也对外开放)，并制定了一套详细预约管理制度，该预约管理制度具有如下的特点： ①所有设备和实验室房间实行统一管理，任何老师都没有特权拥有实验室房间的钥匙，统一归实验室管理员管理；②每台大型设备实行专人专管，一般由熟悉设备的专业教师担任；③使用设备者需经过设备管理员培训授权后方具有预约该设备的权限；④具有设备授权卡的学生或老师可到实验室管理员那里预约相关设备，并领用实验室相关房间钥匙和预约卡；⑤佩戴有预约卡的人方可进入实验室开展实验，并有义务管理和监督该房间内所有设备的使用和安全，直到实验结束交还房间钥匙为止；⑥实验室管理员负责定期举办实验室安全管理培训、实验室预约管理办法培训、定期抽查学生是否遵守实验室管理制度、定期采购实验室公用耗材、设备日常管理和维护等工作。

第四，为学生课外科技小组不断注入新的活力，学院必须注重新生入学教育在这方面的宣传力度。我院经过近几年的发展，学生参与课外科技活动的比例逐年上升，学生参与的积极性不断提高，已成为我院人才培养模式中的一大特色，主要得益于全院教师的积极参与和学院在新生入学教育周的有力宣传。我院在新生入学教育周中专门安排了介绍课外科技活动系列讲座和导师见面会等活动。首先，由分管科研的副院长做专题讲座，介绍学院课外科技活动整体情况和往年所取得的成果，并安排新生参观实验室和学生课外科技成果展厅；其次，由课外科技活动中高年级而且比较优秀的学长们为新生分享他们课外科技活动经验和心得；再次，安排实验管理员讲解实验室的设备管理和预约制度，以及实验过程中安全方面的注意事项等；最后，学院组织召开导师见面会或课外科技活动宣讲会，由各个指导教师分别介绍自己所带研究课题内容，并且宣布课题组的招新计划，欢迎感兴趣的新生踊跃报名加入。

第五，除了学院管理部门和全体老师全力参与和支持学生课外科技活动外，学校也需要制定相应的奖励政策。一方面，在我校每年的各类奖学金、优秀干部、“邑大之星”等各类学生名誉的评比中，按照相关管理办法给以课外科技竞赛中获奖的学生加分，或在同等条件予以倾斜考虑。另外，在学校每年选派优秀学生出境外学习和交流方面，除考虑学生成绩外，学生参加课外科技活动获得的成果也是其中比较重要的考虑因素。比如每年五邑大学都会从二年级到三年级学生中选派出50名优秀学生暑期到台湾大叶大学去学习和交流，全部费用基本由学校资助。这类学生除了学习成绩高之外，另一个重要的选拔标准就是学生课外科技成果。这类学生绝大多数是在校期间已参加课外科技活动并取得了较好的成绩，如已获得了各类学术竞赛的大奖，或者已发表了高影响因子的学术论文，或者已获得专利的授权等。另一方面，学校积极组织和举办由各类学术竞赛有机组成的科技节，极大丰富了学生的科技活动，同时也承认学生课外科技活动的第二课堂学分和部分实践教学环节的学分，也鼓励学生以课外科技活动的课题为基础进一步深入研究，并作为学生大四的本科毕业论文或毕业设计题目。这些奖励政策都极大激励了优秀学生加入课外科技活动中来，并且对学校的学风起到良好的引领作用，营造了浓厚的学术氛围。

4 机制试运行效果

上述所介绍的措施和各种保障制度构建了一个完整且适用于大规模学生课外科技活动的运行机制。通过这个机制，一年级新生可通过入学教育宣传快速了解各个课题组的研究内容，选择加入感兴趣的课题组和相应的学生工作室，然后通过学生自我管理系统，在高年级学长的培训和帮带下，快速生长起来，到了二年级之后基本就能与学长们一起承担具体的科研项目。由于有了上述这套运行机制作为保障，一个指导老师从一开始可能只能带3～5个学生，到目前一个老师可以轻松带10个学生，甚至几十名学生一起开展科学研究。我院近几年参加学生课外科技活动的学生人数从2010年初的10来人，到目前超过上百人同时提前进入实验室，参与学生课外科技活动，特别是今年2015级的新生中超过50%学生参与到课外科技活动中来，并且取得了可观的成效，概括起来主要体现在以下几方面：

4.1 学生参与的积极性高涨

我院每届学生超过1/3的学生参与过该活动(大约为60人)，目前学生同时参与课外科技活动的人数超过150人次。

4.2 学生竞赛获省级以上的奖项数和承担学生创新项目数年年攀升

以广东省大学生“挑战杯”课外科技竞赛为例，2011年我院学生作品获得第十一届广东省“挑战杯”一等奖仅有1项，到2013年第十二届一等奖增加到2项，到2015年第十三届获奖数量增加到6项目，其中包括特等奖1项，一等奖1项，二等奖3项，获奖数占我校理工类50%以上。省赛特等奖的作品最后进入了全国“挑战杯”决赛，并获得了国赛二等奖的历史最好成绩。每年学院学生主持国家级和省级创新创业项目和广东省大学生科技创新“攀登计划”项目数量也有大幅提升，目前已达到每年20余项目，获得资金支持超过20万元。

4.3 人才培养质量明显提升

一是我院考取研究生的数量不断攀升，从2012年仅考取了2名研究生，到近2年考上研究生的人数均达到15人以上，考上研究生占本专业学生的比例稳定在10%～14%，为全校最高；二是近5年来，我院学生参与发表学术论文40余篇，其中包括SCI收录中科院分区二区以上高水平论文6篇，申请发明专利10余项。三是参与该活动的学生，毕业后进入企业研发部门和技术主管岗位的几率明显提高，平均工资收入明显高于其他同专业学生。

4.4 教学团队教师的教学和科研水平明显提升

我校位处于广东地级市江门，在研究生招收方面不像广州和深圳等地高校具有地理位置优势，故我院每年招收的研究生数量非常有限，很多教师又承担了国家和省级的科研项目，开展研究工作面临着缺乏人手问题。通过上述运行机制，把本科生提前引入实验室，直接参与教师的科研项目，把本科生当作研究生来培养，经过这几年的发展，本科生已成为我院开展科研工作的一支主力军。同时，教师通过带本科生开展科研活动，自身教学和科研水平也得到提升。在指导本科生的教学团队中，2014年和2015连续2年，两名教师获得了广东省自然科学“杰出青年”基金的资助(资助金额为100万/项)，3名教师入选广东高校优秀青年教师培养计划，1人次获得南粤优秀教师，入选广东省高校“千百十”工程省级培养对象 2名，校级培养对象3名。该教学团队分别在2014年获得了五邑大学的校级工科类青年科研团队立项建设和在2015年获得广东省普通高校科研创新团队建设项目的立项。我院在人才培养模式多样化改革中也因此在2015年获批了一个广东省的协同育人平台。

5 结语

地方高校理工类学生创新实践能力的培养，目前并无固定章法可循，其中类似基于项目式的学习方式(PBL 模式)的课外科技活动已被证明是较为有效培养学生创新实践能力的方法之一，但这种学习方式只适用于培养个别学习成绩较好或者比较主动渴望成功的精英学生，尚未能大规模运用于人才培养模式中，并且目前还未形成一套比较有效的运行机制。五邑大学应用物理与材料学院经过近6年在这方面的不断探索，总结出了学生课外科技活动在运行过程中必然会面临的5个共性问题，分别为“学生科研项目或课题的不可持续性”“学生投入时间和精力的不可预测性”“学生课题组人员结构的不稳定性”“投入的人力和物力过大，导致教师的参与积极性不高”和“运行机制的缺乏，无法复制和推广”。针对上述5个共性问题，作者所在教学团队，分别从指导教师个人层面和学院或学校层面上采取了一系列的改进措施，从而建立了一套适应于大规模学生课外科技活动的运行机制。这套机制试运行的结果表明，该机制不仅有效提供了人才培养的质量，同时也反哺和促进了指导教师的教学和科研水平的提高，为地方高校在创新型人才的培养中提供了一种有效的培养模式，从而实行我校在人才培养方面提出的人才培养多样化新模式。

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EXPLORATION OF THE CULTIVATION OF INNOVATION ABILITY FOR THE COLLEGE STUDENTS OF SCIENCE AND TECHNOLOGY IN THE LOCAL UNIVERSITY AND ITS TRIAL OPERATION MECHANISM

Luo Jianyi Li Yuanxing Zeng Qingguang Zhang Mei He Xin Chen Yeqing

(School of Applied Physics and Materials, Wuyi Uninversity, Jiangmen Guangdong 529020)

Some explored ways to cultivate the innovative practical ability of students of science and technology in the local university are introduced in this paper. These measures have been carried out in authors’ school in recent six years. Firstly, five common problems, which will be inevitably faced in the college students’ extracurricular activities of science and technology, are summarized. In order to overcome these five common problems, our teaching team has made some efforts and taken some improvements in recent years. We have set up an effective operation mechanism. The effects and achievements through the trial running of this operation mechanism are pointed out in the last section of the paper. The experiences and practices introduced in this paper are expected to provide valuable experiences for the cultivation of innovative practical ability of students of science and technology in the local university.

innovative practical ability; college students’ extracurricular activities of science and technology; talent training model reform

2016-08-08；

2016-10-27

广东省自然科学杰出青年基金(2015A030306031)，国家自然科学基金(51402218)，广东高校创新团队建设项目(2015KCXTD025)，广东高校优秀青年教师培养计划项目(YQ2015160), 江门市科技计划项目(江科[2014]145号)，五邑大学青年基金项目(2013zk05, 2014td01),2016年广东省本科高校教学改革项目(GDJX2016012), 五邑大学教研教改项目(YJS-JGXM-14-05，JG2013013)。

罗坚义，男，副教授，主要从事大学物理、基础物理实验、半导体器件物理与工艺等教学工作，同时主攻光电材料与器件研究工作，luojiany@mail3.sysu.edu.cn。

罗坚义，李远兴，曾庆光，等. 地方高校理工类大学生创新实践能力的培养及其试运行机制的探索[J]. 物理与工程，2017，27(2)：65-70.