新工科背景下實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

張雁 呂丹桔 張晴暉 狄光智

摘? 要： 實(shí)踐教學(xué)作為提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是新工科建設(shè)背景下教學(xué)改革的重中之重。學(xué)院改革課程體系，形成一體兩翼的三課堂實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式;構(gòu)建多層次實(shí)踐教學(xué)體系，聯(lián)系校內(nèi)校外，搭建創(chuàng)新基地和平臺，實(shí)施產(chǎn)教融合，科教協(xié)同，以賽促學(xué)等一系列的措施，使學(xué)生不斷將理論知識轉(zhuǎn)化為技能，提升了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 新工科; 實(shí)踐教學(xué); 創(chuàng)新基地; 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）06-102-03

Abstract： As a key path to improve students' practical innovation ability， practical teaching is the most important part of teaching reform in the construction of emerging engineering education. Through the reform of curriculum system， a three-classroom practical and innovative ability training system of one body with two wings was formed in the teaching process. A series of measures were taken， such as constructing multi-level practical teaching system， connecting the school to the society， building innovation base and platform， implementing the production-education integration and science-education cooperation， and promoting learning through competitions etc. Those measures make students continue to transform theoretical knowledge into skills， and improve their practical innovation ability.

Key words： emerging engineering; practical teaching; innovation base; innovation ability

0 引言

目前我們進(jìn)入了以信息經(jīng)濟(jì)、智能工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)社會、在線政府、數(shù)字生活為主要特征的高度信息化社會。創(chuàng)新是引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的第一動力，技術(shù)創(chuàng)新成為社會發(fā)展的核心驅(qū)動力。社會對人才的需求更加注重能夠?qū)⒗碚撝R與社會生產(chǎn)力的發(fā)展相結(jié)合的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。2016年提出的“新工科”，形成的“復(fù)旦共識”和“天大行動”，為高等工程教育的改革探索提供了一個(gè)全新視角?！靶鹿た啤笔窃谛驴萍几锩⑿庐a(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟(jì)背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略選擇，是今后我國工程教育發(fā)展的新思維、新方式[1]。

1 新工科對高校人才培養(yǎng)的要求

新工科的內(nèi)涵定義為以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化，塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]?！靶鹿た啤迸囵B(yǎng)具有“新素養(yǎng)”、“新視角”、“新能力”、“新思維”工程實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才[2]。建設(shè)新工科給高校人才培養(yǎng)體系提出了新的挑戰(zhàn)，對學(xué)生的綜合素質(zhì)、適應(yīng)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、社會責(zé)任感等方面提出了更高的要求。面對新的發(fā)展形勢和發(fā)展目標(biāo)，高校必須積極開展教學(xué)改革探索，把創(chuàng)新能力培養(yǎng)融入人才培養(yǎng)體系。營造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育氛圍，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育全方位貫穿、深層次融入專業(yè)教育，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)造能力[3]。

2 構(gòu)建實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的模式

根據(jù)社會和市場對人才的需求，培養(yǎng)以“學(xué)以致用”為特征，具有研發(fā)創(chuàng)新潛力和服務(wù)實(shí)踐能力[4]的人才，學(xué)院以“教為不教，學(xué)為創(chuàng)造”的教學(xué)理念，堅(jiān)持“厚基礎(chǔ)，寬口徑，強(qiáng)能力，高素質(zhì)”的改革思路，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié);完善實(shí)踐教學(xué)，加強(qiáng)雙創(chuàng)教育。構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程。高校實(shí)踐教學(xué)是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)境或生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)技能和創(chuàng)新能力的教學(xué)活動，是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，提高學(xué)生解決問題能力的必要過程，是提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5-6]。

學(xué)院根據(jù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)，形成了“第一課堂+第二課堂+第三課堂”一體兩翼的模式，如圖1所示。第一課堂是基礎(chǔ)，以課程為主線，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺和任課教師為主，培養(yǎng)學(xué)生基本能力和應(yīng)用能力。第二課堂融入社會生產(chǎn)實(shí)踐，以校企合作為主線，校外實(shí)訓(xùn)基地和企業(yè)講師團(tuán)為主，拓展學(xué)生工程實(shí)踐能力。第三課堂將科研與教學(xué)融合，以創(chuàng)新基地和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師為主，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。以第一課堂為主體，通過產(chǎn)教融合和科教協(xié)同，構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的實(shí)踐能力培養(yǎng)模式。

2.1 第一課堂：構(gòu)建多層次實(shí)踐教學(xué)體系

基于校內(nèi)實(shí)驗(yàn)平臺的第一課堂中設(shè)置的實(shí)踐課程，是一個(gè)循序漸進(jìn)的體系，是理論教學(xué)不可替代的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。

⑴ 課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置在有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的課程中，它是直接針對課程理論教學(xué)的知識點(diǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，主要以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。該環(huán)節(jié)的實(shí)踐過程能直接啟發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識的深入思考、勤于動手、勇于創(chuàng)新，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)效果。

⑵ 課程實(shí)習(xí)

以課程理論與實(shí)踐結(jié)合為主，進(jìn)行綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生至少應(yīng)獨(dú)立設(shè)計(jì)完成一個(gè)模擬系統(tǒng)。通過課程實(shí)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生邁出將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題的第一步。

⑶ 專業(yè)綜合實(shí)習(xí)

專業(yè)綜合實(shí)習(xí)融合多門主干課程融，遵循CDIO理念，以學(xué)生、項(xiàng)目為中心，由多名教師合作，分模塊，分步驟地指導(dǎo)學(xué)生完成。工程項(xiàng)目的選題來源于科研或企業(yè)中的實(shí)際問題，定位是綜合性、工程性和前沿性。突顯解決工程問題的思路與能力，其具體表現(xiàn)為：發(fā)現(xiàn)工程問題，制定技術(shù)方案，分解工程子模塊及最終解決問題。如電子信息工程專業(yè)的綜合實(shí)習(xí)項(xiàng)目“語音多功能信號發(fā)生器”，涉及五門課程知識：電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)、虛擬儀器開發(fā)、數(shù)字信號處理和語音信號處理，五個(gè)開發(fā)工具：Multisum，Protel，C，LabWindows和Matlab.

項(xiàng)目實(shí)施貫穿任務(wù)驅(qū)動的項(xiàng)目設(shè)計(jì)和工程分解的處理方式，由學(xué)生主導(dǎo)完成，如圖2所示。首先，由教師設(shè)定總?cè)蝿?wù)及其子任務(wù)需求，由學(xué)生制定解決方案，交由教師審核后，由學(xué)生獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)中遇到問題，由學(xué)生提出，教師提供技術(shù)支持。項(xiàng)目完成后，學(xué)生進(jìn)行作品答辯。

2.2 第二課堂：拓展學(xué)生工程實(shí)踐能力

結(jié)合學(xué)院的辦學(xué)特色和優(yōu)勢，主動對接地方重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，積極拓展校外資源，建立合作聯(lián)盟。與省內(nèi)、外信息技術(shù)（IT）相關(guān)產(chǎn)業(yè)/企業(yè)共建校外實(shí)踐教學(xué)基地。把實(shí)踐基地作為課堂，讓具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員作為指導(dǎo)教師，以企業(yè)真實(shí)的生產(chǎn)任務(wù)、工程項(xiàng)目為內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)戰(zhàn)的環(huán)境中提高動手能力。一些項(xiàng)目的子任務(wù)延續(xù)擴(kuò)展，可作為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，企業(yè)的指導(dǎo)教師作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的導(dǎo)師之一。一些有實(shí)際需求的論文選題，可使論文的設(shè)計(jì)更具有現(xiàn)實(shí)意義。

在此過程中，學(xué)生一方面能了解本專業(yè)的發(fā)展和社會的需求信息，更加明確自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而有針對性地自主學(xué)習(xí);另一方面，提高了專業(yè)素質(zhì)和解決實(shí)際問題的能力，在企業(yè)生產(chǎn)和科研院所的氛圍中，通過自身的參與和實(shí)踐，培養(yǎng)服務(wù)意識、實(shí)踐能力和創(chuàng)新性思維。同時(shí)也縮短了學(xué)生畢業(yè)后融入社會工作角色轉(zhuǎn)變的適應(yīng)期。

企業(yè)文化融入學(xué)生課外科技活動，邀請企業(yè)技術(shù)專家進(jìn)校為學(xué)生作系列電子產(chǎn)品維修技能培訓(xùn)，進(jìn)一步推進(jìn)應(yīng)用技能型專業(yè)人才的培養(yǎng)，提升學(xué)生的專業(yè)技能、職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)就業(yè)競爭力。

第二課堂是拓展學(xué)生工程實(shí)踐能力的一大陣地，是第一課堂的有效延伸。它將基礎(chǔ)理論知識與創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)有機(jī)融合，全面提升學(xué)生創(chuàng)新型發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

3 第三課堂：提升創(chuàng)新能力

3.1 搭建創(chuàng)新基地平臺

學(xué)院成立“創(chuàng)新基地”，作為開放創(chuàng)新性專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。創(chuàng)新基地由學(xué)生自主管理，是不同專業(yè)、不同年級學(xué)生交流和學(xué)習(xí)的場合。組建教師團(tuán)隊(duì)，分工合作，對學(xué)生進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、通信協(xié)議設(shè)計(jì)、信號處理等方面的有針對性的指導(dǎo)。創(chuàng)新基地開放性項(xiàng)目由學(xué)生自設(shè)主題或教師指定，具體實(shí)施模式如圖3所示。學(xué)生可以參加多個(gè)項(xiàng)目，但只能負(fù)責(zé)一個(gè)項(xiàng)目，教師可以指導(dǎo)多個(gè)項(xiàng)目。

此培養(yǎng)模式激發(fā)了學(xué)生的興趣，挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，發(fā)揮每位教師的特長，對學(xué)生的指導(dǎo)更加到位。創(chuàng)新基地，成為了學(xué)生們在“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目”等科技創(chuàng)新和各類學(xué)科競賽的孵化工作室，也是大家課余時(shí)間自由探索知識，發(fā)揮思維空間的平臺。

3.2 科教協(xié)同，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提升創(chuàng)新能力

教師在課堂教學(xué)內(nèi)容中融入最新學(xué)科前沿知識，將自己科研項(xiàng)目中的研究成果和問題，以案例教學(xué)的方式引導(dǎo)學(xué)生思考，開闊學(xué)生視野，提高學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)研究興趣。

⑴ 學(xué)生參與教師的科研活動

學(xué)院通過鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)有余力的學(xué)生參與到教師實(shí)際的科研及應(yīng)用項(xiàng)目中，積極思考，勇于探索，在真正的研發(fā)過程中得到學(xué)習(xí)和歷練。如應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的“林業(yè)廳科技項(xiàng)目管理平臺”，“學(xué)生考勤系統(tǒng)”;基礎(chǔ)研究方面，涉及圖像處理和人工智能算法的“木材識別”和“云南野生鳥類的識別”，信號處理分析的“植物莖干超聲回波信號特征提取”等，依托林業(yè)院校的背景，突顯林工融合的特色。部分同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題來源于科研課題，為后續(xù)的研究生學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

⑵ 以賽促學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力

學(xué)科競賽是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要舉措[7-8]。競賽隊(duì)伍主要由創(chuàng)新基地培育孵化產(chǎn)生，指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的不同專業(yè)，不同特長進(jìn)行組隊(duì)，同學(xué)之間以老帶新。在每個(gè)競賽隊(duì)伍中，同學(xué)根據(jù)專長，在競賽各有專攻。成員分工協(xié)作，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，又發(fā)揮了他們各自所長，使得項(xiàng)目開展更為順利。近年來，學(xué)院在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、中國大學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、泛珠三角大學(xué)生計(jì)算機(jī)作品賽等競賽中獲得較好的成績。以競賽為驅(qū)動的學(xué)習(xí)，能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，開拓思維，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和能力。

4 結(jié)束語

隨著對工程教育發(fā)展的不斷探索，學(xué)院以一體兩翼的實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)模式，多層次的實(shí)踐教學(xué)體系，強(qiáng)化了IT類專業(yè)學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)能力。搭建創(chuàng)新基地，以項(xiàng)目驅(qū)動方式，科學(xué)實(shí)踐，以賽促學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。對創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的探索，可以拓展到工程應(yīng)用類各專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)過程中，對提高學(xué)生的就業(yè)競爭力和崗位適應(yīng)性，滿足社會對創(chuàng)新型人才的需求，提供有力的支撐。

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收稿日期：2019-01-28

*基金項(xiàng)目：2016年“云南省本科高校試點(diǎn)學(xué)院（系）轉(zhuǎn)型發(fā)展”項(xiàng)目（2016）

作者簡介：張雁（1973-），女，云南祿豐人，博士，主要研究方向：智能信息處理。