机械电子工程创新能力多维度培养模式

摘要：当代大学生是未来市场、战场的主力军，他们的综合能力将在很大程度上决定我国综合实力，其中学生的创新能力是促进社会进步、科技发展的核心能力之一。空军工程大学（以下简称“我校”）机械电子工程是实战化与新工科背景下为作战部队培养机械类指技融合的高素质、专业性技术军事人才而开设的专业。研究与探索如何培养和提高该专业学员创新能力对我军军事发展具有重要意义，文章从专业知识结构体系、教育教学模式、创新实践平台、教学手段方法、人才培养渠道五个维度深入分析我校机械电子工程专业学员创新能力培养存在的问题以及改进措施，实践表明改革后的人才培养模式取得较好成效。

关键词：军队院校；机械电子工程；创新能力；培养模式

一、我校机械电子工程专业创新能力培养现存问题

我校机械电子工程是近年来在机械工程及其自动化专业的基础上发展演变而来的新专业，通过部队调研、学员访谈、毕设指导及学科竞赛辅导等方式发现我校机械电子工程专业学员存在专业理论知识扎实，但创新思维、创新能力偏弱的问题，通过研究国内外创新人才培养理论、对比国内外高校人才培养模式等方式得出制约我校该专业学员创新能力发展的主要原因是专业知识结构体系陈旧、教育教学理念不先进、教育教学方法手段落后、创新实践平台落后、培养渠道狭窄等，其具体内容如下所述。

（一）专业知识结构体系陈旧

科学合理的知识体系是学员创新能力培养与提高的重要前提。以往机械电子工程专业人才培养方案主要是沿用机械工程及其自动化专业人才培养方案的内容，在知识结构体系上依然是以原来的机械类相关知识为主，而机械电子工程专业最大的特色应该是多学科多技术知识相互交叉融合渗透，因此沿用原来的知识体系会存在专业特色体现不明显、学员工程知识片面、综合运用知识能力差等问题，特别是近年来机电行业发展迅猛，新兴技术层出不穷，如3D快速成型、无人机、虚拟仿真、智能制造等先进工程技术，如果不能及时更新知识结构体系，学员的新技术储备得不到提升，会在很大程度上制约学员创新思维、创新能力的发展与提高。同时原来的知识结构体系还存在“重理论轻实践，重通识远装备，重经典轻创新”的问题，通过这样的知识结构体系培养的学员具有较强的理论基础、较强的逻辑分析能力，但在理论联系实际、快速适应岗位、创新解决问题等方面依然存在一定的不足，这与作战部队对创新军事人才的需求、实现新时代军事教育目标还存在一定的差距。

（二）教育教学模式不够先进

科学先进的教育教学模式是学员创新能力培养与提高的重要支撑。以往的教学理念为教师是传授知识的主体，学员是接收知识的受体，因此传统的教学模式更像是教师自说自话的独角戏，他们只需要依据教学大纲要求，在传统教室里将书本教材中的内容进行讲授，而学员扮演的更像是台下的观众角色，这种“独角戏”式的授课方式虽然在很大程度上降低了教师的教学难度，也减轻了教师教学的工作量，但是这种灌输式、填鸭式的教学方式没有关注学员的学习状态，不能激发学员学习的热情，也抹杀了学员的学习积极性与主动性，非常不利于创新思维和创新能力的培养。此外，学员课程成绩主要是依据课程结束后的笔试成绩来进行评估，而且试题中大多为记忆类的知识点，因此与其说是测验学员的学习情况，不如说是测验学员们对“背多分”突击复习策略的掌握情况，这样的成绩评估方式，不仅不能测验学员们真实的学习水平，而且容易让学员们养成平时松懈，考前突击的不良学习习惯。同时所学理论知识与实际实践不能有效结合起来，也容易让学员们产生学习无用的消极意识，非常不利于学员们实践能力、创新能力的培养和提高。

（三）创新教学实践平台落后

丰富先进的教学实践平台是学员创新能力培养与提高的硬性保障。但前期机械电子工程专业实验室建设存在较大的不足，很多课程实验因实验设备配套数量不足、设备故障失修或设备过于陈旧过时等原因而无法有效组织实施。此外，院校设置了鼓励学员进行创新实践的项目基金，但是因为基金申请信息不对称、学员申请书撰写不得法、项目实施过程缺乏监督指导等原因，很多有创新想法的学员未能及时成功申请以及落实。在学科竞赛方面因缺乏前辈经验交流、配套师资不足、资源配置不完备等原因，很多创意项目最终呈现的效果与目标效果相去甚远，打击了学员参赛的积极性和主动性，同时还未能有效培养和提高学员的创新思维和创新能力。此外，因为学员毕业设计的课题内容与实装、部队联系不够紧密，导致学员到部队后无法快速适应任职岗位的具体要求。

（四）教学手段方法落后

创新先进的教学手段方法是学员创新能力培养与提高的软性保障。传统教学手段主要是结合书本教材、多媒体课件在传统教室中进行授课，虽然多媒体课件能在一定程度上弥补书本教材的不生动、不形象的问题，但是很多抽象晦涩难懂的理论知识仅靠传统的教学手段方法很难达到较好的教学效果，如装备的液压系统工作原理、复杂机械系统设计等，而且传统教室也不便于进行翻转课堂、小组讨论、项目驱动等现代先进的教学方法，极大地限制了学员实践能力、创新能力的培养与提高。此外，因为军队院校本身属性特殊，学员毕业后直接分配到相应部队任职，因此对院校教育就提出了教学必须紧贴装备，紧贴部队，为备战打仗打下坚实的理论与实践基础的要求，但是目前军队院校教育又面临装备实践训练缺实装、科目训练风险大、组训难度大等难题，采用在传统教室观看装备相关影片或者是到装备现场简单观摩的方式只能让学员们形成对装备的简单认识，并不能知晓装备的工作原理，特别是对操作规程等知识掌握不到位，不能满足学员们对装备学习、操作训练的客观需要。

（五）创新能力培养渠道狭窄

丰富宽广的培养渠道是学员创新能力培养与提高的重要途径。因军队院校的特殊性，学员的培养渠道相对封闭，通常局限在本级院校内由本单位的教员根据院校教学实践条件建设的实际情况、教育教学大纲来组织教学与实验实践的相关教学活动，但是受多方面原因的限制，院校教学条件的建设不可能面面俱到，特别是在部队管理、岗位认知、战争模拟等方面与实际情况相去甚远，导致毕业学员到达任职岗位后不能快速适应岗位要求，存在大量对部队管理制度不适应、对装备使用操作规程不熟悉、对实际战场环境难把控等现象。此外，教员个人的知识是有限的，而科学技术发展是快速的、广泛的，如果单纯依靠教员的知识传授，这就可能导致培养的学员具有“只见树木、不见森林”的视野狭隘、知识片面、创新不足、思维固化等特征，难以培养出符合新时代军事教育方针所要求的高素质、创新型军事科技人才。

二、我校机械电子工程专业创新能力培养的改进措施

因作战部队对创新军事人才的迫切需求，对我校机械电子工程专业学员创新能力培养提出了明确要求，新工科建设为学员创新能力培养指引了方向，在对比分析我校该专业创新能力培养方面的不足后，学科组积极研究国内外先进教育教学理念、创新人才培养模式等，提出与实践了重构知识体系、革新教学模式、搭建实践平台、创新教学手段、拓宽培养渠道等方法措施，其具体内容如下所述。

（一）科学重构创新能力培养知识体系

针对该专业知识结构体系陈旧的问题，学科组主动作为，积极筹划，深刻理解机械电子工程专业类教学质量国家标准，深入剖析教育部关于创新人才培养相关报告及指南等文件，认真对比分析国内外、军内外机械电子工程专业人才培养方案，主动深入基层调研走访了解部队对该专业人才能力素质的需求，联合部队用人单位共同研讨制定适合该专业岗位需求的知识结构体系，最终形成由“突出基础理论、培养军事素养、点亮创新思维”的基础课，“突出专业技术、提升工程素养、强化创新思维”的专业基础课以及“突出专业技能、强调装备技术、提高创新与实践能力”的专业课组成的层层递进、环环相扣的创新能力培养知识体系。此外，在知识体系中加入适量恰当的思政元素，激发学员对科学技术的热爱，形成创新思维、创新能力培养与提高的强大内驱力。实践表明，这种知识体系下培养的学员具有扎实的理论基础，善于分析解决实际问题，同时还具有较强的工程实践能力与创新解决问题的能力。

（二）探索实践创新能力培养先进教学模式

针对教育教学模式不够先进的问题，学科组认真研究分析在学员创新能力培养方面成绩突出的国内外、军内外院校采用的教育教学理念，探索实践了由“专职教师课堂教学、部队主官专题座谈、名师大家大讲堂、科研学术研讨会”组成的多环节理论教学模式，让学员们学习基础理论知识，知晓任职岗位能力需求，了解国内外、军内外前沿科学技术，开拓学员知识边界，点燃学员学习兴趣，激发学员学习主动性，孕育学员创新思维。此外，还探索实践了由“基础操作实验、综合探究实验、自主设计实验”组成的多层次实验实践教学模式，在基础操作实验中，学员观察实验现象，学习实验原理，掌握实验方法步骤；在综合探究实验中，学员分析探究现象背后的理论本质，启发和锻炼学员应用所学知识分析解决问题的能力，催生学员创新激情；在自助设计实验中，学员自主设计与执行实验，解释实验目的与实验原理，培养与锻炼学员创新设计与实践能力。这种以学员为主体的教学模式能够有效地激发学员学习积极性与主观能动性，提升学员工程实践能力，强化学员创新能力培养。

（三）组织搭建创新教学实践平台

针对创新教学实践平台落后的问题，本学科组搭建了以院校长基金、金工实习、毕业设计、学员竞赛为支撑的创新教学实践平台。积极申请学校、学院关于支持实验条件建设的基金项目，开设了多个专业教室，购置了大量先进的实验装备（如3D打印机、工业机器人）与训练软件（数控机床虚拟仿真加工软件）等，为保障学员理论联系实际提供了良好的物资条件，同时让学员们切身感受所学知识与前沿科学技术之间的联系，点燃学员创新思维的小火苗；另外，本学科组多次在教学联系会上向学员讲解学员科技创新基金等项目内涵与申请流程等信息，该专业学员在2019、2020年申报学员创新基金共计5项；此外，在课上向学员们展示前辈们设计制作的作品，课间与学员积极交流参赛相关信息，激发学员对创新设计的热情，鼓励指导学员积极参加全国大学生机械创新设计大赛、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛等大型赛事。自2016年以来，该专业学员在机械创新大赛中荣获国家及省部级奖项共计33项，其中斩获2020年国家一等奖2项，而在成图大赛中获国家及省部级奖项共计54项，其中2020年在3D打印比赛项目中荣获了国家一等奖。通过参赛，进一步锻炼和提高了学员们的工程实践能力与创新能力。

（四）创新信息化教学手段方法

针对教学手段方法落后的问题，本学科组认真分析国内外、军内外创新教学手段方法，探索实践了基于互联网、智慧教室、虚拟仿真平台的信息化教学手段。借助互联网技术实现了“两线三课”（线上线下与课前课中课后）的创新教学模式，在课前将相关教学资源、调查问卷、预习作业等通过互联网推送给学员，激发学员学习兴趣，结合前沿科学技术拓宽学员知识眼界，催生创新思维；在课堂中借助智慧教室、智能移动终端、活动桌椅进行翻转课堂、项目驱动型教学，充分体现以学员为主体的教学理念，锻炼学员发现、分析、解决问题的能力，提高学员的工程实践能力与创新能力，通过抢答、积分、拉票、小组竞赛等方式调动学员的学习热情，发挥学员学习主动性和积极性；课后布置开放性、实践性、创新性的作业，让学员们进一步巩固与应用课堂知识，提高创新设计与解决问题的能力，此外，结合互联网教学全流程的相关数据有利于形成性考核评价的实施，也有利于端正学员学习态度，树立正确的价值观。针对装备教学缺实装、科目训练风险大、组训难度大、理论讲解抽象难理解等难题，本学科组积极借鉴国内外、军内外相关技术研究与应用，建设了“模拟驾驶、底盘发动机拆装、装备缩比模型”的硬件训练资源，开发了由“虚实结合、角色扮演、安全组训、科学考评”的3R（VR/MR/AR）装备维修训练系统以及液压仿真系统，让学员们能够走近装备、观察装备、感受装备并且在安全的环境下重复进行技能训练，有利于锻炼和提高学员的工程技术能力，通过虚实结合、角色扮演这种沉浸式教学方法让学员感受装备魅力、科技魅力以及协同操作的魅力，激发学员科学探索、创新创造的积极性。

（五）拓宽了创新能力培养渠道

针对学员创新能力培养渠道狭窄的问题，在国家军民融合发展战略的大背景下，本学科组积极与校内外、军内外院校、实践基地、作战部队联系，开拓了军内外院校、实践基地、作战部队的“四方联手”多维度创新能力培养渠道，共同为创新型军事科技人才的培养制定方法与策略，充分利用与共享校内外教学资源，通过校外院校参观见习，校外导师课题指导，实验装备共享等方式，开拓学员的眼界与思维，突破军事院校教育的封闭性、滞后性，借助实践基地完备的实践操作条件组织金工实习、课程设计，充分锻炼学员的工程实践能力。此外，探索实践了以“部队实习锻炼、综合演习演练、实弹打靶活动以及紧密联系装备的毕业设计”的多环节任职能力培养模式。安排学员到作战部队实习锻炼，参与实弹打靶活动，充分利用部队实战化的特点，让学员深入体验部队生活，熟悉战场环境，认识现代武器装备，了解所学知识在装备中的实际应用，激发学员知识学习热情的同时树立学员创新能力重要性的正确认识；邀请部队主官到校驻训，协助组织综合演练，通过模拟实际战场环境，让学员感受战时的紧张环境，体验多人协同作战氛围，锻造学员岗位适应能力。

三、结束语

军校学员是现代国防的后备力量，其工程能力与创新能力水平对国防建设、制胜未来战场具有重要影响。本文深入剖析我校机械电子工程专业创新人才培养方面存在的问题，针对这些问题探索与实践了多维度的学员创新能力培养新模式，包括科学重构课程知识体系、探索实践先进教学模式、组织搭建创新教学实践平台、创新信息化教学手段方法、拓宽创新能力培养渠道五个维度。实践表明，学员的创新能力在新的培养模式下得到了较大的提升，课堂上下能够创新性地分析和解决实际问题；在学科竞赛中，能够提出创新的设计方案，得到评审专家们的高度认可；在任职岗位中，部队主官反馈学员适应岗位的能力较之前的学员有了较大提升，胜任岗位职责的周期逐渐缩短。创新能力是社会发展、国防建设强有力的助推剂，虽然我国综合创新能力较国外发达国家还存在一定的差距，但是创新能力是一项可以通过一定方式培养和提高的能力，而青少年时期又具有思维活跃、好奇心强、接受知识能力强的优点，因此我们应该坚持长期探索与深入研究，牢牢把握学员创新能力培养和提高的黄金时期，不断优化创新能力培养方案、探索实践切实可行的有效措施，加强推广高效创新人才培养模式，共享研究与实践相关成果，相信在不久的未来，我国的综合创新能力将能跃上新的台阶。

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作者：文桃 瞿珏 王崴 杨洁 单位：空军工程大学防空反导学院