培养“六边形”创新人才的神奇课堂在哪里？

哈工程机电学院2020级学生门燕欢带着创意“沙漠草方格铺设机器人”走进《科技创新训练》课堂，受到指导教师李铁磊从实践指导到物资资源的全方位支持，让一次突发奇想“落地开花”，作品成功获得教育部创新训练计划项目资助，并计划参加2023年“互联网+”大赛。

这就不难解释，依托工程训练国家级实验教学示范中心开设于2003年的《科技创新训练》缘何深受学生喜爱，选课名额“一票难求”了。这门课在前不久又成功摘得教育部工程创客教育虚拟教研室举办的全国高等学校教师工程创客教学能力大赛特等奖。

《科技创新训练》课开设20年来，极其珍视学生哪怕最微小的创新想法，秉持着“以机电一体化项目为牵引，着力培养学生创新意识，创新能力和工程思维”的育人思路，成为助推学生在互联网+、挑战杯、工程实践与创新能力大赛等高水平科创竞赛中获奖近百项的“神奇课堂”。

指导教师王元昔（左起第三）在加工间指导学生

“就怕你没创意”

“我们想做一台沙漠草方格铺设机器人，它能替代人工在沙漠中自动铺设草方格，阻止沙丘移动……”当门燕欢第一次找到李铁磊时，讲述了他和小组成员的想法。

草方格的原料是秸秆或稻草，对于农作物废物回收利用提出了新的思路，指导教师李铁磊认为这是一个很好的创意。但他不动声色，连续追问了门燕欢几个问题：“你们做了哪些调研？你们做的机器人采用什么驱动方式？是否考虑了沙漠地带的实际情况？”

一连串的提问下来，门燕欢感觉自己像推上膛却哑火的炮弹。但因创意新颖，他还是得到了《科技创新训练》李铁磊的肯定，并毫不费力地获得创新实践的物质资源支持和教师指导。

400平米创新社区内，学生爆满

在《科技创新训练》课堂，可谓“有创意谁都了不起”，每年300人的选课名额却有400多学生申报，学生们五花八门的创意都是迈向做出实践成果或是科创赛事拿金夺银的“敲门砖”。

据课程组负责人李铁磊介绍，为了打通机类、电类不同类工科学生的创新需求，课程特别增设自主创新项目，学生只要带着创新想法来答辩，经过指导教师的可行性审核后，课程组就会为学生量身配备实物制作的所需资源以及创新导师。

学生调试草方格机器人

指导教师李铁磊与小组成员讨论改进方案

“我们的选题分析论证、系统设计、软硬件开发甚至作品演示答辩等各方面能力都得到了很大提升。” 门燕欢和小组成员在李铁磊的指导下，对沙漠草方格铺设机器人进行了优化。

工匠精神从工艺抓起

2012级本科生闫东升、梁善军、李志超找到课程指导教师佟岳军，他们想制作“8”字型无碳小车，参加全国大学生工程训练综合能力竞赛。

依据比赛遇规则这个“8”字型无碳小车不允许使用传统能源，只允许利用重锤下落产生的能量完成行走和避障动作。

“调试的时候，小车凸轮转向总是出现偏差”。小组成员多次调试也不能解决问题。

“凸轮加工工艺是从坯件外部切入，破坏了毛坯外形，打破了材料内部的残余应力平衡，引起材料变形，最终导致加工精度变差。指导教师佟岳军提出让小组改用内部切割，保证毛坯的外形完整，很快因精度差导致的转向问题得到解决。

小组成员梁善军在加工零件

小组成员在装配8字型无碳小车

“我们在小车的制作过程中遇到了很多问题，涉及加工方法、精度等级、装配次序都会影响小车运行。” 闫东升和小组成员在攻克一个个问题时，逐渐意识到制造工艺对于产品整机性能的重要性。

“工艺是产品质量的生命线”，课程负责人李铁磊表示，任何产品都要求工艺上的精益求精。

除了机械加工工艺，一块电路板线宽设置、过孔设置、元器件摆放及焊接都有工艺标准，工艺的好坏直接影响电路板散热和系统可靠性；一套嵌入式程序需求分析编制、功能模块划分、变量命名以及代码注释也有严格的标准，工艺水平将直接影响程序的可移植性和可扩展性……

“从最开始《科技创新训练》课程创建，我们就强调工艺的重要性，这不仅仅是涉及精美的问题，同时还是产品竞争力的问题。”李铁磊表示，真正的好产品需要制造工艺的迭代和积累，我们要为学生量身定制和养成工程师的基本素养，工匠精神从一开始就有蕴含在所有课程作品的设计中。

“六边形”创新人才的“入场券”

未来学院学生小组进行势能车制作

“小车在转弯时经常原地打转，我们该如何优化改进呢？”

“你觉得出现这个问题的原因是什么？”

“老师我们分析了，是转角和转速的问题。”

“非常好，那么有没有什么办法可以控制转角？”

几次尝试后，“老师，我们的问题解决了，给小车加装陀螺仪，在水平方向上限制他转角不得超过九十度否则回正。”未来学院李佳文小组在导师的循循善诱下，依靠自主学习研究就解决了小车原地打转的问题。

未来学院学生小组答辩

在未来学院创新引导课程的成果展示环节，学生李佳文和小组成员展示了制作重力势能小车所遇到的车速过慢、侧翻、舵机失控等项目遇到的“坎儿”，以及小组如何“过坎”的过程。

“阐述清晰、结构完整、对问题进行了深入剖析，并提出切实可行的解决方案，”课程评审专家认为学生小组在完成项目任务过程中，体现了综合能力和创新思维，一致给出最高分。

以培养引领海洋未来技术发展的领军人才为己任的未来学院“盯”上了李铁磊的教学团队，邀请团队为这个学校新工科建设先行先试的“试验田”开设《创新与实践（一）——工程认知与实践》课程，提升学生的工程实践能力。

“选的教学项目必须适中，太难怕直接影响大一学生的积极性，太简单怕学生觉得没意思。”为了更加匹配学院实践教学的新需求，从十多年积累的项目中进行挑选，课程组最终选择了电控重力势能车，在理论讲授环节增加变速齿轮运动学仿真，使学生能够使用基本的仿真工具，并鼓励学生通过自学，使用不同的控制电路板和图像识别及人工智能算法。

2017年国赛一等奖作品——电控重力势能车

“大一的学生通过电控重力势能车的制作，很快掌握了实践创新中的知识点和简单系统的工程化制作流程。这对他们后面要学习的一系列项目式课程是非常有益的。” 负责未来学院教学管理工作的穆琳琳说。

李佳文小组在实践过程中不断发现问题、分析问题、解决问题的过程，全部被记录到李铁磊课程组设计的社区积分管理的考评模式中，并转换成了相应的积分。

基于此次未来学院教学考核，李铁磊设计的积分管理从创新能力、知识掌握、素质规范、诚信意识、成本控制以及团队协作“六边形”素质进行过程考核，可以综合反映出学生的综合素质和能力。

“将考评模式与工训中心创新人才的孵化相结合。”李铁磊意识到这将可以帮助热爱创新的优秀学生继续拓展提升，同时也可以起到有针对性的指导作用。

智能+社团在研究物流机器人项目

通过课程选拔，工训中心已孵化出智能+、新能源车、机电一体化等三大社团项目。400平方米的社区每天课余时间都有多个科创团队在进行各类创新实践，挑灯夜战已是家常便饭。

“通过考评机制推荐优秀人才到社区孵化，进一步强化创新人才培养链条，这是我们从课上到课下有效延伸。”李铁磊表示。

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    哈尔滨工程大学    

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撰文 | 刘涛

排版 | 蔡定阳 齐思莹

编辑、责编 | 霍萍

审核 | 吕冬诗 金声