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【建苑】努力培养新工科创新人才——访学校首届青年教学名师称号获得者、机电学院副教授秦建军

部门:党委宣传部 供稿:汪洋海容 摄影:汪洋海容 审核:秦建军 高蕾 发布时间:2019-04-15
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  编者按:师者,传道授业解惑。教师的一言一行是学生学习的榜样。他们无私,把自己的广阔学识毫无保留地传授给学生。他们博爱,在学校辛勤栽培,只为学生终有一天能够成为栋梁之才。他们可敬,举手投足之间饱含修养,传递为人处事之道。党委宣传部(新闻中心)开设“建苑”专栏,聚焦学校优秀教师榜样,记录他们的事迹,彰显建大教师的风采。

  在秦建军的经历中,他指导学生参加科技竞赛、申请发明专利、在央视等媒体亮相,创造了学校荣誉里的许多个“首次”:首获全国“挑战杯”竞赛奖项,首获首都高校挑战杯竞赛特等奖,首获全国节能减排竞赛一等奖,首获全国机械创新大赛奖项,首获北京市机械创新大赛一等奖,在校本科生首获国家发明专利等等。

 

 

  平日里,他很少提及这些成绩,却常常把对于培养新工科创新人才的思考和理解挂在嘴边。“人才培养的成效要在职场看,要想到这些学生十年之后的样子,像14年毕业的本科生L,现在在著名的无人驾驶芯片公司带着清华、农大和科大等学校毕业的研究生,KPI考核在几十人的大团队排名第一,说明之前的培养理念和模式是可行的。”他希望在自己的教学生涯中,能够总结一套系统完善的新工科教学理念与方法,帮助学生通过各类竞赛平台,在解决实际工程问题的实践中提升能力,在日新月异的工科培养领域找到适合自己的位置,立稳脚跟。

  “新版工程教育认证标准要求我们培养‘能够设计针对复杂工程问题的解决方案’的高素质人才,机器人、人工智能等新工科专业受热捧也倒逼高校人才培养要立足‘前瞻性、大思维、跨领域、复合型’。”在秦建军看来,大学工科教育也要应需而动、顺势而为。启发式教学、工程思维导向、解决问题的实践等多种教学方式进入他的课堂内外,成为他培养新工科创新人才的尝试和经验。

  

  “下课不等于教学结束”

  人才培养不是企业流水线生产产品,需要体现每名学生的个性,在毕业生之间体现区别度,而这就需要老师首先在每学年都开设的同一门课程中讲出新意、讲出不同。传统的课堂讲习无非是一节课讲三五个知识点,配合三五个例题进行巩固练习。看似课堂内容充实、环节紧凑,但往往只有通过考试才能暴露学生学习存在的问题。“越是基础的课程越需要我们打破常规的套路。”秦建军积极转变授课方式,采用启发式教学方法,把生硬的知识点讲授转变为由社会关注的热点技术问题进而引入专业知识,把只有一个标准答案的配套习题转变为开放式的实际工程问题,让学生综合利用所学知识,思考解决实际问题。共享单车传动结构设计改进就是秦建军在课堂上布置的一个作业,学生们针对早期共享单车车型骑行费力问题,运用所学的机械结构设计相关知识,研究制定解决方案。“把学习的过程从书本延伸至生活,从课堂延伸至课下,最大程度保证教学和学习成效。”秦建军说。

  课程讲授方式创新的思路也运用到新专业建设层面。机器人工程是机电学院新获批的本科专业,同样也是时下社会非常热门的专业之一。新兴领域本来就缺少适用教材,加之专业理论相对空洞、知识理解难度不小,不少本科生对学习该专业存在畏难心理。为了解决这个难题,秦建军坚持问题导向,从学生的立场出发,首先明确他们选择机器人专业学习的目的和兴趣点,确定专业教学的大方向。其次,在缺少教材的情况下,秦建军决定从机器人实例反推技术手段,进而推演并系统讲述具体知识点。以扫地机器人为例,秦建军会带学生了解机器人全貌,并从结构、感知、规划、驱动、决策等各个角度,给学生讲清楚涉及到的知识。他意图通过这种方式,抓住学生的兴趣点,逐渐让学生从“感兴趣”发展为“懂内涵”。

  为了通过行业热点抓住学生的兴趣点再落脚到课程的知识点,秦建军常常“磨课”。在他看来,课程传授的内容应该引导到本专业时下最热最新的成果,增强人才培养的职场匹配度,让学生能够在毕业之时从容应对岗位工作。

  

  “获奖不等于创新能力”

  实践一直是工科学习过程中的一个十分重要的环节。在秦建军开设的专业实践课程里,有他总结形成的一套系统化培养模式。他认为,培养新工科背景下的创新人才需要“既看重通用能力,又嫁接专业能力”,每一个学生都应该能够做到“跨界”。

 

 

  实践课程的系统化教学首先表现在团队组建上。秦建军所带的本科生团队是成员在大一刚入校时根据兴趣爱好组成的实践团队,指导教师首先需要根据学生个体潜在的优势特长进行分工,包括计算、画图、制作、组织等职责,组内成员定期轮流担任组长负责统筹团队整体工作。秦进军表示,角色的不断转换是为了在实现团队内部优势互补的同时,帮助每名学生学会完整地管理和运作项目,并通过协作分工完成任务等通用能力。

  团队接触项目的难度依次递进、由浅入深,形成体系。据秦建军介绍,本科生四年学习过程中能够经历10余个真实项目训练,最终能带给他们丰富的知识和技术储备。团队在组建后的第一年里,要先接受大量专业基本功的培训,在此基础上开始接触各类科研项目,参加各类创新创业竞赛等。在大二、大三,团队成员会系统接受专业能力训练和领导力与项目管理能力训练,秦建军会根据每个团队的特点,给他们提供一些企业实践项目研究机会。等到了大四,学生还会直接走进企业实习,在企业工程师的指导下完成一项成果从概念产生到实物实验通过的全周期研发工作。现已在德国工作的H是秦建军指导的19级学生,在学校期间,秦建军发现他设计能力出众,先后安排他和团队去PTC中国、北方车辆研究所等企业同工程师一起完成项目。等到本科毕业,H已获得授权专利20多项,包括好多项发明专利,这个记录在全国也是不多见的,但是这些秦老师和这些学生并没有以此作为目标。

  

  “创建真实的情境”

  秦建军认为,在实践教学环节最重要的是培养方法的系统化,也就是科学的项目管理方法。实践课程中,团队要按照产品研发的全生命周期流程一步步完成各环节工作。期间,团队要建立严格的科研工作归档记录,并根据时间每周汇报项目进度。秦建军一直努力在学校模拟企业产品研发环境,把企业真实的项目管理方式引入校园,做好真实教学育人的情境(context)设计。

  实现学校首次获得全国节能减排竞赛一等奖的项目“无级变流量节水座便器排水装置”,是秦建军指导环能学院和机电学院学生联合完成的。一位机械专业的教师却指导学生获得了环境学科领域竞赛的一等奖,着实让人意外。“项目能够脱颖而出主要还是靠贯穿在产品研发过程中的工程思维模式,”秦建军认为,“虽然专业知识不同,但是解决工程问题的思路却是相通的。”在他看来,科学研究无非就是沿着发现问题、分析问题、解决问题的思路推进,产品研发也遵循提出概念、设计方案、制作测试、改进提升等环节流程最终成型。项目管理的过程贯穿始终,给排水专业、机械专业各自分工又协调互补,在“通用能力+专业能力”的模式下,像节水减排这样的生活小难题便能迎刃而解。

  “获奖不等于创新能力,也不应该作为学生追求的目标。”秦建军常用这句话提醒自己的学生。采访秦建军时他正在指导研究生和本科生联合团队研制以自主跟随为主要功能的“灵睿Ⅱ”移动机器人项目,这个项目也是在本科生课外科技作品的基础上逐步升级完善,去年获得了北京市科委专项经费的资助。而秦建军期待的是,在这一个又一个项目的背后,学生能够真正掌握解决新工科背景下的综合问题的能力。