電子信息類大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索

韓 超，査君君

（安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院，安徽蕪湖 241000）

2017年2月18日，教育部于復(fù)旦大學(xué)組織召開了關(guān)于新工科內(nèi)涵、建設(shè)與發(fā)展方法等內(nèi)容的研討會，針對新工科的建設(shè)達(dá)成了10項(xiàng)共識，即所謂“復(fù)旦共識”。2017年4月8日，清華大學(xué)、北京大學(xué)等60余所高校云集天津大學(xué)，就新工科建設(shè)具體實(shí)施方案與遠(yuǎn)景進(jìn)行了商討，確定了新工科的建設(shè)目標(biāo)與實(shí)施方案，即所謂的“天大行動”。2017年6月9日教育部在北京召開了“新工科研究與實(shí)踐專家組成立暨第一次工作會議”，標(biāo)志著新工科建設(shè)的全面啟動。2018年3月15日，教育部發(fā)布《教育部辦公廳關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》。從而掀起了高等學(xué)校新工科建設(shè)的熱潮。2018年4月2日，教育部下發(fā)了教技〔2018〕3號文件，即“教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計(jì)劃》的通知”，為新工科建設(shè)指明了具體方向。本文基于普通工科高校并以安徽工程大學(xué)的具體情況為例，融入新工科建設(shè)內(nèi)容，從課程設(shè)置、教學(xué)方法改革等角度對電子信息類大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)進(jìn)行探索，為提高大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力提供思路和方法[1-9]。

1 課程設(shè)置

大學(xué)生知識體系的建立，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)總是要通過課程體系來實(shí)現(xiàn)，因此課程體系的構(gòu)建是本科教學(xué)的最為重要的環(huán)節(jié)[10]，在目前全國上下新工科建設(shè)如火如荼的大背景下，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念和標(biāo)準(zhǔn)，以安徽省的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，引入人工智能內(nèi)容，形成了以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以信息領(lǐng)域新技術(shù)為導(dǎo)向，掌握信號與信息處理的理論、方法和技術(shù)的課程體系。課程設(shè)置完全符合2018年1月30日中華人民共和國教育部發(fā)布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》（簡稱《國標(biāo)》）。按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程、工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程、專業(yè)類課程、工程實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)課程、人文社會科學(xué)類課程。規(guī)定畢業(yè)總學(xué)分為180學(xué)分，其中通識必修課為60學(xué)分，占33.3%；通識選修課為7學(xué)分，占3.9%；學(xué)科基礎(chǔ)課為34.5學(xué)分，占19.2%；專業(yè)核心課為23.5學(xué)分，占13.1%；專業(yè)方向課為6學(xué)分，占3.3%；實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)為45學(xué)分，占25%；社會責(zé)任教育為4學(xué)分，占2.2%。課程分類及其學(xué)分分配比例如表1所示。圖1為用不同顏色表示相應(yīng)類別的課程及分學(xué)期開設(shè)課程的情況。在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，在第一學(xué)期開設(shè)了電子信息導(dǎo)論課程使學(xué)生了解本專業(yè)的概況、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識；第二學(xué)期開設(shè)了認(rèn)識實(shí)習(xí)使學(xué)生了解公司的生產(chǎn)流程、關(guān)鍵技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維，同時開設(shè)了專業(yè)所需相關(guān)軟件課程培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；第三學(xué)期開設(shè)工程訓(xùn)練課程以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力；第四學(xué)期開設(shè)工程訓(xùn)練、軟件基礎(chǔ)訓(xùn)練以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和基礎(chǔ)工程能力；第五學(xué)期開設(shè)FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)大實(shí)驗(yàn)；第六學(xué)期開設(shè)ARM體系結(jié)構(gòu)與匯編語言綜合實(shí)驗(yàn)、專業(yè)相關(guān)軟件；第七學(xué)期開設(shè)專業(yè)軟件訓(xùn)練，至此學(xué)生通過認(rèn)真學(xué)習(xí)，已掌握了本專業(yè)的重要軟件知識和實(shí)踐創(chuàng)新的基本能力。第七學(xué)期開設(shè)的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)，考察學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，通過開設(shè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)課程，使學(xué)生深刻了解本專業(yè)相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)流程、技術(shù)要點(diǎn)難點(diǎn)、發(fā)展趨勢及前景，增強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。最后通過第八學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生利用本專業(yè)知識解決復(fù)雜問題的能力，從而使學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力達(dá)到新的高度。此外針對當(dāng)前熱門的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開設(shè)了linux相關(guān)課程，針對人工智能技術(shù)開設(shè)了機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別等課程以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)及社會發(fā)展的需求。

2 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)是培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要途徑，是學(xué)生獲取知識和能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此教師必須緊跟時代的步伐，學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)，不斷進(jìn)行教學(xué)模式、教學(xué)方法的探索和改革[11]。對于普通工科高校而言，專業(yè)基礎(chǔ)理論課的課堂教學(xué)要改變教師單一講解、填鴨式教學(xué)、學(xué)生被動接受的教學(xué)模式，可采用理論講授-課內(nèi)實(shí)驗(yàn)-工程應(yīng)用專題講解-分組研究的課堂教學(xué)模式，從而改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式、豐富課堂教學(xué)手段、拓展課堂教學(xué)內(nèi)容。通過理論講解使學(xué)生掌握本課程的基本理論知識；通過課內(nèi)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握該門課程的基本實(shí)驗(yàn)技能，在實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用相關(guān)軟件對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真，就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而言宜以設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)為主；通過工程專題訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生的基本工程能力，了解工程的流程，培養(yǎng)工程倫理及社會責(zé)任感；通過分組研究，使學(xué)生能夠充分利用課余時間，發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，體會到“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的意境，培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱、協(xié)作精神、分析問題及解決問題的能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，教師對每一組同學(xué)的研究內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評，并將實(shí)驗(yàn)、匯報的結(jié)果作為平時成績考核的一部分。綜合型實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要一環(huán)，綜合型實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要設(shè)計(jì)知識覆蓋面較廣、包含當(dāng)前主流技術(shù)、具有一定深度的綜合性實(shí)驗(yàn)，多位教師參與指導(dǎo)，以培養(yǎng)學(xué)生對本專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力。此外，注重學(xué)生的認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作，建立學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)踐基地，為學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)提供必要的場所和平臺。目前我們已經(jīng)與蕪湖市多家國內(nèi)知名企業(yè)建立了良好的合作關(guān)系，每年有本專業(yè)的學(xué)生在企業(yè)工程師和學(xué)校教師共同指導(dǎo)下完成相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，如認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。在課程考核方面，考核總成績分為平時成績和考試成績兩部分，每一部分給出相應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)和評分細(xì)則，并對考核成績進(jìn)行分析，分析結(jié)果為下一輪的教學(xué)活動提供教學(xué)參考、為進(jìn)一步的教學(xué)改革提供依據(jù)。通過持續(xù)的教學(xué)改革，目前我校電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性逐漸提高，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣增強(qiáng)，教學(xué)效果較好。

圖1 課程配置圖

表1 課程分類及其學(xué)分分配比例表

3 實(shí)踐創(chuàng)新活動

第二課堂是課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充，是培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，積極充分地發(fā)揮第二課堂的重要作用，也是和當(dāng)下倡導(dǎo)對大學(xué)生增負(fù)、新工科建設(shè)的理念高度吻合的。宜將創(chuàng)新實(shí)踐活動、學(xué)科競賽納入學(xué)生的必修課程之列，每生4年必須修完相應(yīng)的學(xué)分。每位教師需指導(dǎo)一定數(shù)量的學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動或者學(xué)科競賽等。學(xué)生根據(jù)自己興趣選擇相應(yīng)的創(chuàng)新實(shí)踐活動或相應(yīng)的學(xué)科競賽。我校電子信息類專業(yè)的同學(xué)可參加的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目有國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、校級大學(xué)生創(chuàng)新研究項(xiàng)目等。學(xué)科競賽有國家級的、省級的電子設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、省級大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、數(shù)學(xué)建模、中國智能制造挑戰(zhàn)賽、全國大學(xué)生工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽、省級互聯(lián)網(wǎng)+大賽、市級專利大賽、校級專利大賽、校級互聯(lián)網(wǎng)+大賽等。學(xué)生根據(jù)自己興趣和專業(yè)知識背景選擇相應(yīng)的賽事和賽事內(nèi)容，使每位同學(xué)均得到鍛煉。此外，通過建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽等創(chuàng)新實(shí)踐活動社團(tuán)，通過能力強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富同學(xué)的傳幫帶，提高新同學(xué)的學(xué)習(xí)效率、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識、提高協(xié)作能力、擴(kuò)大學(xué)生的受益面，彌補(bǔ)師資力量的不足。制定相應(yīng)的考核制度對學(xué)生和教師進(jìn)行考核。教師根據(jù)學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、學(xué)科競賽等活動中取得的成績、在團(tuán)隊(duì)中任務(wù)的完成情況給學(xué)生相應(yīng)的考核成績。學(xué)校根據(jù)學(xué)生所獲得的學(xué)習(xí)成果[12]、教師的工作量、學(xué)生反饋等對教師進(jìn)行考核。

4 持續(xù)改進(jìn)

時代的持續(xù)發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，促使高等教育的整個教育教學(xué)活動也必須改革、創(chuàng)新，從而為社會的發(fā)展提供必要的高素質(zhì)的建設(shè)者和接班人，以實(shí)現(xiàn)社會高效、可持續(xù)地健康發(fā)展。圖2為高等學(xué)校教學(xué)活動持續(xù)改進(jìn)的框圖。在學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋、用人單位的用人反饋以及教師的教學(xué)反饋?zhàn)饔孟?，制定科學(xué)合理的課程體系。從而為教師通過先進(jìn)的教育教學(xué)理念、科學(xué)高效的教學(xué)方法和手段使學(xué)生獲得課程體系所包含的知識、實(shí)踐、創(chuàng)新方法等內(nèi)容，為培養(yǎng)出具有理論知識、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才提供必要的支撐。形成課程體系-學(xué)生-教師和社會需求-課程體系，周而復(fù)始的、良性循環(huán)的、自我完善的教師教育教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的完備的工科教學(xué)模式。即建立具有自我完善和修復(fù)功能的教育體制和相應(yīng)的系統(tǒng)。從而自發(fā)、持續(xù)地推動教育教學(xué)活動的不斷完善和發(fā)展。就課堂教學(xué)而言，目前學(xué)生的學(xué)習(xí)活動受電子產(chǎn)品尤其是手機(jī)等的影響較大，該問題目前尚未能很好地解決。下一步擬采用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，使用超星公司的軟件和相應(yīng)的系統(tǒng)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)的強(qiáng)大功能，開展智慧課堂教學(xué)，以新技術(shù)帶動課堂教學(xué)的信息化改革、活躍課堂氣氛、提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、教學(xué)活動參與度，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)效果。

圖2 教學(xué)活動持續(xù)改進(jìn)框圖

5 小結(jié)

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，新工科建設(shè)如火如荼的大環(huán)境下，本文從電子信息類專業(yè)的課程設(shè)置、課堂教學(xué)、實(shí)踐創(chuàng)新活動等方面探討電子信息類工科人才實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程體系構(gòu)建、教學(xué)模式轉(zhuǎn)變、教學(xué)方法改革等問題，并以電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例給出了相應(yīng)的課程設(shè)置案例，從而給電子信息類人才實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供一些改革思路和建議。