面向拔尖學(xué)生的跨學(xué)科交叉實(shí)踐教學(xué)改革探索

陳彥 鄧科 徐利梅 李輝

[摘 要] 針對(duì)拔尖學(xué)生這一特殊群體，應(yīng)以跨學(xué)科的交叉學(xué)習(xí)內(nèi)容和注重實(shí)踐的培養(yǎng)方式作為教學(xué)手段，通過(guò)前沿性、挑戰(zhàn)性技術(shù)項(xiàng)目的歷練滿足學(xué)生的高階學(xué)習(xí)需求，全面展開(kāi)學(xué)生選拔、課程內(nèi)容設(shè)置、教師配備、過(guò)程控制、榮譽(yù)體系構(gòu)建等多個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，才能培養(yǎng)出具有開(kāi)闊視野和創(chuàng)新能力的科技精英人才，同時(shí)提供可供借鑒的精英人才培養(yǎng)模式范例。

[關(guān)鍵詞] 跨學(xué)科;拔尖人才;創(chuàng)新;實(shí)踐

[基金項(xiàng)目] 電子科技大學(xué)跨學(xué)科集成創(chuàng)新人才培養(yǎng)項(xiàng)目支持“面向5G時(shí)代的可見(jiàn)光通信驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（For英才實(shí)驗(yàn)學(xué)院）”（2019KXK029）

[作者簡(jiǎn)介] 陳 彥（1978—），女，四川成都人，講師，博士，研究方向?yàn)闊o(wú)線光通信、可見(jiàn)光通信與組網(wǎng)。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）37-0182-02? ? [收稿日期] 2019-12-28

一、引言

2005年春節(jié)，溫家寶同志在看望錢學(xué)森時(shí)，錢老問(wèn)：“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才？”一句話道出錢老對(duì)中國(guó)科學(xué)的關(guān)懷和擔(dān)憂。為破解“錢學(xué)森之問(wèn)”，我國(guó)教育部聯(lián)合中組部、財(cái)政部于2009年出臺(tái)了“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)的試驗(yàn)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“拔尖計(jì)劃”），力求在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面“小范圍、大突破”，為人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略輸送合格的后備軍，培養(yǎng)具有“創(chuàng)新精神”“全球視野”和“服務(wù)社會(huì)的覺(jué)悟”的拔尖人才成為高等教育的迫切需求。

二、培養(yǎng)方式和手段探討

許多高校針對(duì)拔尖學(xué)生設(shè)立了專門的實(shí)驗(yàn)學(xué)院、實(shí)驗(yàn)班、試點(diǎn)班、特色學(xué)院、基地班等平臺(tái)。如清華大學(xué)清華學(xué)堂、浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院、電子科技大學(xué)的英才實(shí)驗(yàn)學(xué)院、武漢大學(xué)弘毅學(xué)堂等。這些針對(duì)本科生進(jìn)行的精英培養(yǎng)普遍采用單獨(dú)組班，配備高水平的師資，提供最優(yōu)越的學(xué)習(xí)條件和環(huán)境。

電子科技大學(xué)2009年成立了英才實(shí)驗(yàn)班項(xiàng)目，吸納報(bào)考電子科技大學(xué)的拔尖學(xué)生展開(kāi)針對(duì)性的精英培養(yǎng)。一開(kāi)始其培養(yǎng)模式也只是單純以最優(yōu)師資和學(xué)習(xí)條件作為保障，對(duì)每年招收的50—80名左右的拔尖學(xué)生進(jìn)行專門培養(yǎng)。我國(guó)教育部于2010年6月啟動(dòng)了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，吹響了我國(guó)大規(guī)模工程教育改革的號(hào)角。實(shí)踐是創(chuàng)新的重要來(lái)源，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力已經(jīng)成為高等教育教學(xué)改革的重要方向，也是拔尖人才培養(yǎng)的首要目標(biāo)。2017年2月教育部再次啟動(dòng)“新工科”建設(shè)計(jì)劃，經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐和摸索，形成了以跨學(xué)科教育為培養(yǎng)手段的趨勢(shì)和共識(shí)。

隨著新工科建設(shè)的推進(jìn)，英才班也更名為英才學(xué)院，培養(yǎng)方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。我們認(rèn)為將跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容與側(cè)重實(shí)踐的教學(xué)形式改革相結(jié)合，才能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和全球視野。

為此2018年，電子科技大學(xué)開(kāi)始針對(duì)英才學(xué)院開(kāi)展“跨學(xué)科交叉創(chuàng)新實(shí)踐”培育項(xiàng)目，對(duì)精英學(xué)生以能力塑造為根本目標(biāo)，以挑戰(zhàn)性科學(xué)（或工程）問(wèn)題為牽引，以多學(xué)科知識(shí)交叉融合應(yīng)用為手段，強(qiáng)力推進(jìn)工程教育向以跨學(xué)科為特征、以項(xiàng)目為牽引的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變，是培養(yǎng)創(chuàng)新型、引領(lǐng)型人才脫穎而出的趨勢(shì)。學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)具有前沿、新穎、挑戰(zhàn)、跨學(xué)科、跨專業(yè)等特點(diǎn)。

三、針對(duì)拔尖學(xué)生的跨學(xué)科交叉創(chuàng)新實(shí)踐培養(yǎng)案例分析

把綜合性、跨學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合起來(lái)，以此培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，是一個(gè)涵蓋學(xué)生選拔、課程內(nèi)容設(shè)置、教師配備、過(guò)程控制、榮譽(yù)體系構(gòu)建的全面計(jì)劃。下面就以電子科技大學(xué)2019年春季推行的“跨學(xué)科交叉創(chuàng)新實(shí)踐”項(xiàng)目——“面向5G時(shí)代的可見(jiàn)光通信（VLC）驗(yàn)證系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”為例，對(duì)上述關(guān)鍵環(huán)節(jié)做具體分析。

（一）學(xué)生選拔環(huán)節(jié)

項(xiàng)目為英才學(xué)院大學(xué)二年級(jí)本科生量身定做，這些學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn)高、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)愿望強(qiáng)，無(wú)須經(jīng)過(guò)額外的選拔，全部可以進(jìn)入該創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目的培養(yǎng)。如果是面向全校學(xué)生，那么在進(jìn)入項(xiàng)目學(xué)習(xí)之前，需要增設(shè)選拔環(huán)節(jié)，選拔那些學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)愿望都符合要求的學(xué)生進(jìn)入計(jì)劃。如果學(xué)生不能投入足夠的時(shí)間和精力，或者其學(xué)習(xí)能力不足以應(yīng)付挑戰(zhàn)性項(xiàng)目的難度，就不能保障最終培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。

（二）課程內(nèi)容設(shè)置

項(xiàng)目聚焦于室內(nèi)可見(jiàn)光通信網(wǎng)絡(luò)（面向5G）、室內(nèi)精確定位與導(dǎo)航等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，交叉融合光通信、信息系統(tǒng)、光電子技術(shù)、電子工程、系統(tǒng)優(yōu)化集成等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。同時(shí)在該項(xiàng)目的基礎(chǔ)上還能衍生出物聯(lián)網(wǎng)等其他智慧城市、智慧家庭的前沿應(yīng)用，如圖所示。通過(guò)理論學(xué)習(xí)、小組討論、挑戰(zhàn)項(xiàng)目，達(dá)到夯實(shí)學(xué)生的多學(xué)科專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)、和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的目標(biāo)。

（三）過(guò)程控制

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們將最終目標(biāo)的達(dá)成拆分為階段性目標(biāo)，以遞進(jìn)的方式逐漸增加課題的難度，保障所有學(xué)生都能至少完成部分內(nèi)容，獲得與付出對(duì)等的收獲。每完成一個(gè)難度等級(jí)的挑戰(zhàn)課題，標(biāo)志著學(xué)生具有更深、更寬的應(yīng)用跨學(xué)科的知識(shí)的能力，給予相應(yīng)的學(xué)分認(rèn)定。不同能力層次和不同學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)生可以在一系列課題的完成過(guò)程中，達(dá)到自己的預(yù)期。計(jì)劃設(shè)置A、B、C、D共4個(gè)不同難度等級(jí)的挑戰(zhàn)課題，不同難度挑戰(zhàn)課題，通過(guò)涵蓋的知識(shí)寬度和深度可以支撐差異化的能力培養(yǎng)目標(biāo)。挑戰(zhàn)課題A：室內(nèi)可見(jiàn)光通信鏈路實(shí)現(xiàn)（保證100%通過(guò)）;挑戰(zhàn)課題B：室內(nèi)可見(jiàn)光鏈路優(yōu)化（保證80%通過(guò)）;挑戰(zhàn)課題C：室內(nèi)可見(jiàn)光組網(wǎng)（保證10%通過(guò)）;挑戰(zhàn)課題D：基于室內(nèi)可見(jiàn)光通信的高級(jí)功能實(shí)現(xiàn);方向1：室內(nèi)可見(jiàn)光精確定位;方向2：室內(nèi)導(dǎo)航;方向3：面向5G的室內(nèi)可見(jiàn)光網(wǎng)絡(luò)管理;

（四）教師配備

該項(xiàng)目涵蓋多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，我們匯集了信息與通信、光電子工程、航空航天以及電子工程等多個(gè)相關(guān)學(xué)院的骨干教師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)。尤其針對(duì)挑戰(zhàn)項(xiàng)目C、D的指導(dǎo)，我們將安排來(lái)自華為的5G網(wǎng)絡(luò)工程師，親自對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課并提供最專業(yè)的項(xiàng)目指導(dǎo)。還將安排學(xué)生進(jìn)入華為研發(fā)部門進(jìn)行參觀或者短期實(shí)習(xí)，體驗(yàn)?zāi)壳白钕冗M(jìn)的工業(yè)企業(yè)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方式。

（五）榮譽(yù)體系構(gòu)建

跨學(xué)科課程的完成需要學(xué)生投入數(shù)倍于傳統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)時(shí)間和精力，因此，需要一個(gè)恰當(dāng)?shù)臉s譽(yù)體系來(lái)激勵(lì)學(xué)生投入到這項(xiàng)艱巨的任務(wù)中。首先，對(duì)完成了所有挑戰(zhàn)難度課題的學(xué)生，我們將申請(qǐng)學(xué)校教務(wù)處授予榮譽(yù)證書(shū)，作為獎(jiǎng)勵(lì)。其次，在申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金、研究生招生、出國(guó)深造、推薦就業(yè)等環(huán)節(jié)，給予完成挑戰(zhàn)課程的學(xué)生一定的優(yōu)惠政策，保證學(xué)生的獲得與實(shí)際付出成正比。

四、結(jié)論

本項(xiàng)目還在實(shí)施當(dāng)中，我們將密切關(guān)注培養(yǎng)的效果，對(duì)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)，及時(shí)做出調(diào)整。拔尖人才的培養(yǎng)是中國(guó)特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的迫切需求。針對(duì)拔尖人才這一特殊群體和培養(yǎng)挑戰(zhàn)，應(yīng)以跨學(xué)科的交叉學(xué)習(xí)內(nèi)容和注重實(shí)踐的培養(yǎng)方式作為培養(yǎng)手段，通過(guò)前沿性、挑戰(zhàn)性技術(shù)項(xiàng)目的歷練滿足學(xué)生的高階學(xué)習(xí)需求，全面展開(kāi)學(xué)生選拔、課程內(nèi)容設(shè)置、教師配備、過(guò)程控制、榮譽(yù)體系構(gòu)建等多個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，才能培養(yǎng)出具有開(kāi)闊視野和創(chuàng)新能力的科技精英人才，同時(shí)提供可供借鑒的精英人才培養(yǎng)模式范例。

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