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摘 要：国家大学生创新性实验计划是高等学校本科教学质量与教学改革工程的重要组成部分。结合近几年指导创新性实验计划的经验和体会，从项目选题、学生选择、项目指导等方面分析了对项目开展有重要影响的因素。
关键词：创新性实验；创新能力；教学改革
Abstract： The national undergraduate innovative experiment plan is an important part of undergraduate teaching quality and teaching reform project in universities. Some important issues， such as project selection， student selection， project guidance were discussed according to the guiding experiences of author in recent years.
Key words： innovative experiment； innovation ability； educational reform
实践能力与创新能力的培养对机械工程专业学生成为合格的工程师起着至关重要的作用。在该专业实践能力培养方面，高校通常设有金工实习、生成实习、课程设计、毕业设计等环节，但这些实践环节对学生动手能力和创新能力的培养仍然不足。国家大学生创新性实验计划（以下简称“创新实验”）倡导以本科生为主体的创新实验改革，意在调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。为了保证创新实验的实施效果，很多院校对创新实验计划实施过程中的培养模式、发展策略等进行了研究探讨[1-5]。为了让更多的学生投入到创新实验中来，我校设立了校级创新性实验计划项目，并从中遴选优秀项目作为国家级大学生创新性计划项目。本文是笔者近几年对指导大学生创新实验的体会与总结。
1 项目选题方面
创新实验的选题应该能够调动学生的主动性、积极性和创造性，激发和培养学生的创新思维和创新意识。在项目实施过程中，逐渐培养学生掌握思考问题、解决问题的方法，提高学生的创新实践能力。
合适的题目对于创新实验的结果有重要的影响，要本着“兴趣驱动、自主实验、重在过程”的原则选择题目，不能片面地强调题目的新颖性。若题目太新、太大、太难，会导致学生在研究中遇到太多问题，导致压力大，甚至退缩，不能起到锻炼的目的。若题目太简单，则失去了锻炼的意义。因此，指导教师应根据学生的背景、基础、项目实施的时间长短，与学生共同确定合适的题目和研究内容，使学生得到充分的锻炼。在选题方面，如果让本科生像研究生那样通过查阅相关资料自己提炼出一个合适的题目，在现阶段还有一定困难，毕竟大多数本科生还没有接受过系统的科研训练，需要指导教师协助他们选择合适的题目。
在笔者指导过的一个小组中，有多名学生来自农村，家里种有葡萄、香梨和杏等水果。他们对自家水果在采摘、清洗、包装等过程中实现自动化非常感兴趣，对于解决这些自己经历过的生产过程中的问题，学生的积极性很高，认为能够解决这样的实际问题很有成就感。通过与学生一起分析筛选，排除过于简单、创新性不足、研究价值不大的题目，确定了两个方案，并且参加了2012年的全国大学生工业设计大赛，取得了新疆赛区优秀奖。
指导教师承担的科研项目也是学生创新实验的题目来源之一。从科研项目中确定创新实验的题目也应根据学生的专业、基础等因素进行选择，分离出一小部分本科生能胜任的工作。偏理论研究的题目不能太深，若学生无相关理论基础，则需要补充大量的相关知识才能开展研究，这会对学生造成很大的压力，而且，即使学生花了很多时间补充知识，最终完成的结果也不一定理想。在笔者所在学院组织的创新实验检查中，有一个题目是关于基于视觉的水果分拣，机械专业本科生对这个题目涉及的图像识别等内容没有任何基础，让学生在一年多的时间内靠自学完成这样一个题目是不可能的。因此，如何提炼出适合本科生的题目是一个重要问题。
在此类研究课题中，可以安排本科生与研究生一起工作，主要协助研究生进行实验等力所能及的工作，进而逐渐培养本科生的创新能力与动手能力。笔者指导的一个基于国家自然科学基金项目的创新实验项目，有两名本科生在课题组和研究生一起进行研究工作，协助研究生进行实验研究，在工艺实验研究方面取得了较好的结果。在选择实验研究题目时，很重要的一点是培养学生的探索能力，改变他们在以前物理、力学等实验过程中照葫芦画瓢，只是按步骤完成实验而不深入分析实验结果的习惯，培养学生对实验结果的分析解读能力。但在这种本科生配合研究生的研究工作中，要注意避免本科生完全依赖研究生。本科生必须实实在在地完成一部分研究工作，独立完成相应的研究报告，这样才能真正起到锻炼作用。
2 学生选择方面
研究、动手、创新，都对学生有很大的吸引力。学生通过参加创新性实验计划，可以获得毕业所需的创新学分，在很多奖、助学金的评选中，也会考虑是否参加过创新实验、创新大赛等活力，这些也是吸引学生的重要因素。参加创新实验的学生并不都是为了提高自己的能力，也有部分学生带有明显的功利目的。这些学生在项目进行过程中的投入往往不够，抱有应付想法的人较多，有些项目成员有四五个人，但过一段时间后实际进行科学研究的只有一两个人。因此，需要在项目开展前通过多种途径对学生的背景进行了解，吸收真正有锻炼自己动手能力、创新精神而且有较强自学能力的学生。
除了学生的动机以外，还有一个非常重要的因素影响创新实验的进程，就是学生的时间和精力。创新实验的研究主体是大学二、三年级的学生。二年级学生由于课程较多，而且学习过的专业课程较少，独立开展研究的能力不足，需要大量的时间学习新的知识。而三年级学生由于毕业时间临近，考研、找工作等因素又会占去他们很多时间。因此，在选择学生方面应考虑那些学有余力的学生。 有些项目属于交叉学科，仅靠一个专业背景的学生完成项目比较困难，需要根据项目特点，吸收相关专业的学生合作完成。笔者指导过的利用逆向快速成型与3D打印技术进行民族工艺品设计与制造的项目，项目组由两名工业设计专业的少数民族学生和两名机械制造与自动化专业的汉族学生组成，在研究过程中，学生的专业优势互补，合作非常成功，顺利完成了任务。
3 项目指导方面
对创新实验项目的指导也是保证项目顺利开展的主要因素之一。由于学生在心理、能力等方面还不够成熟，动手能力较弱，自制能力差，需要指导教师全程参与项目。在项目实施初期，为了使学生更快地进入角色，需要投入较多的时间对学生进行集中辅导，使学生快速入门，并结合学生的自学，使学生在短期内掌握项目所需的基础知识。这样就可以使学生将更多的精力投入到解决实际问题中去，而不是花大量的时间补课。在项目开展过程中，要根据遇到的具体问题有针对性的集中辅导，如实验仪器的使用、数据分析等。此外，还需要定期组织进展汇报，了解项目的开展情况，对学生遇到的问题及时进行指导。通过汇报还能锻炼学生的心理素质，提高学生的表达能力和交流能力。在项目进行中，如果学生将大量时间用在自学上，会导致项目进展缓慢，而且会使学生的信心和主动性降低，不利于项目的顺利完成。因此，作为指导教师，也应对项目投入足够的精力，遇到问题与学生共同思考，帮助学生分析解决问题的方法，给学生进行具体指导。
还可以建立研究梯队。在同一个研究小组中，吸收研究生、大四、大三、大二的学生共同参与研究，也可以吸收部分对研究有兴趣的大一学生进入团队。对于某一项创新实验，由于项目组人数和时间的限制，不可能吸收太多的学生，因此，建立创新小组、兴趣小组等可以实现梯队培养，可以从小组的研究题目中选取合适的内容申报创新实验或参加创新大赛，小组中高年级的学生可以起到传帮带的作用。这种方式则需要建立创新平台，教师要投入更多的精力，而且也需要稳定的经费保证。
4 学生的收获
通过创新实验的锻炼，学生在实践能力、科研能力等方面都得到了一定的提高。同按照规定步骤按部就班地做课本上的实验相比，创新实验对学生的科研思维、动手能力、实验结果分析能力方面的提高是非常明显的。对于要求做出实物的项目，除了要考虑理论基础，还要充分考虑零件加工与装配的工艺性等与制造相关的实际问题。这些问题是在课程设计、毕业设计等实践教学环节中很少遇到的。通过一些交叉学科的项目，学生对机械专业的应用领域有了新的认识，开阔了眼界。通过与项目组其他同学的合作，增强了学生的交流能力和表达能力。参加创新实验、创新大赛等经历，对于学生在今后就业、考研方面也有很大的帮助，也是增加其竞争力的条件之一。
在笔者自2009年起指导的三个大学生创新性实验计划项目中，有一个项目的成果参加了2012年全国大学生工业设计大赛，获得了新疆赛区优秀奖，并申报了一项实用新型专利，该项目组的五名学生获得了由阿特拉斯·科普柯集团颁发的“大学生优秀创新集体”奖。参加另一项目的一名本科生以第一作者身份在核心期刊发表了一篇学术论文，该生已通过研究生推免考试，准备在原创新实验的研究基础上进行深入研究。
5 结束语
国家大学生创新性实验计划是高等学校本科教学“质量工程”的重要组成部分，该计划旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。大学生创新性实验计划必将在今后吸引越来越多的学生参与，成为提高学生综合能力的重要平台。
参考文献
[1] 董婷，邵进，王唯.从“大学生创新性实验计划”的实施看学生创新素质的培养[J].高等理科教育，2012（5）：100-102.
[2] 刘一飞，张景华，俞海洋.实施大学生创新性实验计划，构建基于能力培养的创新人才培养体系实践与探索[J].实验技术与管理，2012，29（7）：21-23.
[3] 张友琴，王萍，朱昌平.以大学生创新性实验计划为契机培养创新型人才[J].实验技术与管理，2011，28（7）：167-170.
[4] 赵秀春，徐国凯，张涛.大学生研究性学习与创新性实验项目的探索与研究[J].中国电力教育，2013（8）：91-92.
[5] 刘大军，罗一帆，周合兵.基于大学生创新性实验计划下学生主体性的发展策略[J].实验室研究与探索，2011，30（8）：304-306.
关键词：创新性实验；创新能力；教学改革
Abstract： The national undergraduate innovative experiment plan is an important part of undergraduate teaching quality and teaching reform project in universities. Some important issues， such as project selection， student selection， project guidance were discussed according to the guiding experiences of author in recent years.
Key words： innovative experiment； innovation ability； educational reform
实践能力与创新能力的培养对机械工程专业学生成为合格的工程师起着至关重要的作用。在该专业实践能力培养方面，高校通常设有金工实习、生成实习、课程设计、毕业设计等环节，但这些实践环节对学生动手能力和创新能力的培养仍然不足。国家大学生创新性实验计划（以下简称“创新实验”）倡导以本科生为主体的创新实验改革，意在调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。为了保证创新实验的实施效果，很多院校对创新实验计划实施过程中的培养模式、发展策略等进行了研究探讨[1-5]。为了让更多的学生投入到创新实验中来，我校设立了校级创新性实验计划项目，并从中遴选优秀项目作为国家级大学生创新性计划项目。本文是笔者近几年对指导大学生创新实验的体会与总结。
1 项目选题方面
创新实验的选题应该能够调动学生的主动性、积极性和创造性，激发和培养学生的创新思维和创新意识。在项目实施过程中，逐渐培养学生掌握思考问题、解决问题的方法，提高学生的创新实践能力。
合适的题目对于创新实验的结果有重要的影响，要本着“兴趣驱动、自主实验、重在过程”的原则选择题目，不能片面地强调题目的新颖性。若题目太新、太大、太难，会导致学生在研究中遇到太多问题，导致压力大，甚至退缩，不能起到锻炼的目的。若题目太简单，则失去了锻炼的意义。因此，指导教师应根据学生的背景、基础、项目实施的时间长短，与学生共同确定合适的题目和研究内容，使学生得到充分的锻炼。在选题方面，如果让本科生像研究生那样通过查阅相关资料自己提炼出一个合适的题目，在现阶段还有一定困难，毕竟大多数本科生还没有接受过系统的科研训练，需要指导教师协助他们选择合适的题目。
在笔者指导过的一个小组中，有多名学生来自农村，家里种有葡萄、香梨和杏等水果。他们对自家水果在采摘、清洗、包装等过程中实现自动化非常感兴趣，对于解决这些自己经历过的生产过程中的问题，学生的积极性很高，认为能够解决这样的实际问题很有成就感。通过与学生一起分析筛选，排除过于简单、创新性不足、研究价值不大的题目，确定了两个方案，并且参加了2012年的全国大学生工业设计大赛，取得了新疆赛区优秀奖。
指导教师承担的科研项目也是学生创新实验的题目来源之一。从科研项目中确定创新实验的题目也应根据学生的专业、基础等因素进行选择，分离出一小部分本科生能胜任的工作。偏理论研究的题目不能太深，若学生无相关理论基础，则需要补充大量的相关知识才能开展研究，这会对学生造成很大的压力，而且，即使学生花了很多时间补充知识，最终完成的结果也不一定理想。在笔者所在学院组织的创新实验检查中，有一个题目是关于基于视觉的水果分拣，机械专业本科生对这个题目涉及的图像识别等内容没有任何基础，让学生在一年多的时间内靠自学完成这样一个题目是不可能的。因此，如何提炼出适合本科生的题目是一个重要问题。
在此类研究课题中，可以安排本科生与研究生一起工作，主要协助研究生进行实验等力所能及的工作，进而逐渐培养本科生的创新能力与动手能力。笔者指导的一个基于国家自然科学基金项目的创新实验项目，有两名本科生在课题组和研究生一起进行研究工作，协助研究生进行实验研究，在工艺实验研究方面取得了较好的结果。在选择实验研究题目时，很重要的一点是培养学生的探索能力，改变他们在以前物理、力学等实验过程中照葫芦画瓢，只是按步骤完成实验而不深入分析实验结果的习惯，培养学生对实验结果的分析解读能力。但在这种本科生配合研究生的研究工作中，要注意避免本科生完全依赖研究生。本科生必须实实在在地完成一部分研究工作，独立完成相应的研究报告，这样才能真正起到锻炼作用。
2 学生选择方面
研究、动手、创新，都对学生有很大的吸引力。学生通过参加创新性实验计划，可以获得毕业所需的创新学分，在很多奖、助学金的评选中，也会考虑是否参加过创新实验、创新大赛等活力，这些也是吸引学生的重要因素。参加创新实验的学生并不都是为了提高自己的能力，也有部分学生带有明显的功利目的。这些学生在项目进行过程中的投入往往不够，抱有应付想法的人较多，有些项目成员有四五个人，但过一段时间后实际进行科学研究的只有一两个人。因此，需要在项目开展前通过多种途径对学生的背景进行了解，吸收真正有锻炼自己动手能力、创新精神而且有较强自学能力的学生。
除了学生的动机以外，还有一个非常重要的因素影响创新实验的进程，就是学生的时间和精力。创新实验的研究主体是大学二、三年级的学生。二年级学生由于课程较多，而且学习过的专业课程较少，独立开展研究的能力不足，需要大量的时间学习新的知识。而三年级学生由于毕业时间临近，考研、找工作等因素又会占去他们很多时间。因此，在选择学生方面应考虑那些学有余力的学生。 有些项目属于交叉学科，仅靠一个专业背景的学生完成项目比较困难，需要根据项目特点，吸收相关专业的学生合作完成。笔者指导过的利用逆向快速成型与3D打印技术进行民族工艺品设计与制造的项目，项目组由两名工业设计专业的少数民族学生和两名机械制造与自动化专业的汉族学生组成，在研究过程中，学生的专业优势互补，合作非常成功，顺利完成了任务。
3 项目指导方面
对创新实验项目的指导也是保证项目顺利开展的主要因素之一。由于学生在心理、能力等方面还不够成熟，动手能力较弱，自制能力差，需要指导教师全程参与项目。在项目实施初期，为了使学生更快地进入角色，需要投入较多的时间对学生进行集中辅导，使学生快速入门，并结合学生的自学，使学生在短期内掌握项目所需的基础知识。这样就可以使学生将更多的精力投入到解决实际问题中去，而不是花大量的时间补课。在项目开展过程中，要根据遇到的具体问题有针对性的集中辅导，如实验仪器的使用、数据分析等。此外，还需要定期组织进展汇报，了解项目的开展情况，对学生遇到的问题及时进行指导。通过汇报还能锻炼学生的心理素质，提高学生的表达能力和交流能力。在项目进行中，如果学生将大量时间用在自学上，会导致项目进展缓慢，而且会使学生的信心和主动性降低，不利于项目的顺利完成。因此，作为指导教师，也应对项目投入足够的精力，遇到问题与学生共同思考，帮助学生分析解决问题的方法，给学生进行具体指导。
还可以建立研究梯队。在同一个研究小组中，吸收研究生、大四、大三、大二的学生共同参与研究，也可以吸收部分对研究有兴趣的大一学生进入团队。对于某一项创新实验，由于项目组人数和时间的限制，不可能吸收太多的学生，因此，建立创新小组、兴趣小组等可以实现梯队培养，可以从小组的研究题目中选取合适的内容申报创新实验或参加创新大赛，小组中高年级的学生可以起到传帮带的作用。这种方式则需要建立创新平台，教师要投入更多的精力，而且也需要稳定的经费保证。
4 学生的收获
通过创新实验的锻炼，学生在实践能力、科研能力等方面都得到了一定的提高。同按照规定步骤按部就班地做课本上的实验相比，创新实验对学生的科研思维、动手能力、实验结果分析能力方面的提高是非常明显的。对于要求做出实物的项目，除了要考虑理论基础，还要充分考虑零件加工与装配的工艺性等与制造相关的实际问题。这些问题是在课程设计、毕业设计等实践教学环节中很少遇到的。通过一些交叉学科的项目，学生对机械专业的应用领域有了新的认识，开阔了眼界。通过与项目组其他同学的合作，增强了学生的交流能力和表达能力。参加创新实验、创新大赛等经历，对于学生在今后就业、考研方面也有很大的帮助，也是增加其竞争力的条件之一。
在笔者自2009年起指导的三个大学生创新性实验计划项目中，有一个项目的成果参加了2012年全国大学生工业设计大赛，获得了新疆赛区优秀奖，并申报了一项实用新型专利，该项目组的五名学生获得了由阿特拉斯·科普柯集团颁发的“大学生优秀创新集体”奖。参加另一项目的一名本科生以第一作者身份在核心期刊发表了一篇学术论文，该生已通过研究生推免考试，准备在原创新实验的研究基础上进行深入研究。
5 结束语
国家大学生创新性实验计划是高等学校本科教学“质量工程”的重要组成部分，该计划旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，倡导以本科学生为主体的创新性实验改革，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，在校园内形成创新教育氛围，建设创新教育文化，全面提升学生的创新实验能力。大学生创新性实验计划必将在今后吸引越来越多的学生参与，成为提高学生综合能力的重要平台。
参考文献
[1] 董婷，邵进，王唯.从“大学生创新性实验计划”的实施看学生创新素质的培养[J].高等理科教育，2012（5）：100-102.
[2] 刘一飞，张景华，俞海洋.实施大学生创新性实验计划，构建基于能力培养的创新人才培养体系实践与探索[J].实验技术与管理，2012，29（7）：21-23.
[3] 张友琴，王萍，朱昌平.以大学生创新性实验计划为契机培养创新型人才[J].实验技术与管理，2011，28（7）：167-170.
[4] 赵秀春，徐国凯，张涛.大学生研究性学习与创新性实验项目的探索与研究[J].中国电力教育，2013（8）：91-92.
[5] 刘大军，罗一帆，周合兵.基于大学生创新性实验计划下学生主体性的发展策略[J].实验室研究与探索，2011，30（8）：304-306.