基于“產(chǎn)教賽研”融合的芯片應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)研究與實踐

摘要：以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為目標，研究并實踐了“產(chǎn)教賽研”融合的芯片應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。設置了教賽融合的創(chuàng)新實踐課程和競賽教學案例；建設了可提供軟硬件學習環(huán)境的科創(chuàng)實驗室；形成了“以賽促學、以賽促教、以賽促研”的新工科芯片應用創(chuàng)新人才競賽培養(yǎng)機制；探索了多樣化的產(chǎn)學合作模式；在教學過程中積極融入思政，為黨育人、為國育才，培養(yǎng)又紅又專的創(chuàng)新實踐人才。該人才培養(yǎng)模式切實提升了學生的創(chuàng)新實踐能力和綜合應用能力，同時提升了教師的教學科研水平。

關鍵詞：“產(chǎn)教賽研”融合；創(chuàng)新人才培養(yǎng)；芯片應用；課程思政

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）17-0148-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

近年來，國家大力倡導高等教育教學模式改革，“新工科”“應用型本科”“產(chǎn)學研”等概念不斷被提出，旨在培養(yǎng)能夠適應未來產(chǎn)業(yè)需求的創(chuàng)新實踐人才[1-2]。新工科背景下，圍繞培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能力和綜合應用能力的創(chuàng)新應用人才，需要更深入地創(chuàng)新實踐、教賽融合、教研結合和產(chǎn)學合作[3-6]。探索和研究應用型高校創(chuàng)新應用人才的培養(yǎng)模式具有重要的意義。

芯片是現(xiàn)代信息社會的基石，信息化和智能化使人類的生產(chǎn)和生活離不開芯片應用。芯片應用類課程也是目前各高校工科類專業(yè)的核心主干課程，我國經(jīng)濟社會的發(fā)展需要大量的高素質(zhì)芯片應用人才。

教學團隊近年來圍繞芯片應用人才培養(yǎng)，研究并實踐了“產(chǎn)教賽研”融合的芯片應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，顯著提升了人才培養(yǎng)的效果，解決了原來教學、競賽、科研、產(chǎn)學較為分散，沒有形成人才培養(yǎng)合力的問題。

1“ 產(chǎn)教賽研”融合的人才培養(yǎng)模式

以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為核心，構建了“產(chǎn)教賽研”相互融合、四位一體的芯片應用人才培養(yǎng)模式，如圖1所示。該培養(yǎng)模式深度促進了教學、競賽、科研、企業(yè)的兩兩相互融合，教學促進科研、科研支撐教學，以競賽促進教學和科研，校企合作提供更多教、賽平臺，從而有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力和綜合應用能力。在人才培養(yǎng)的過程中積極融入課程思政，培養(yǎng)學生的愛國情懷和科技自信，使學生成為能夠運用馬克思主義基本立場、觀點和方法去認識世界和改造世界的創(chuàng)新人才。

1.1 構建了教賽融合體系

教學和競賽結合是培養(yǎng)新工科應用人才的內(nèi)在要求，為切實培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，通過多年的教學和競賽實踐，逐步形成了以競賽為牽引、課程教學和科創(chuàng)實驗室為支撐、教師團隊全程指導的“教賽”融合體系，有效激發(fā)了學生的學習興趣、提升了學生19b9ab925c52e5d0801eb29bf12d516a的創(chuàng)新實踐能力，如圖2所示。

1） 教賽融合的課程設置。從中國高等教育學會發(fā)布的全國普通高校學科競賽排行榜中可以看出，理工類學科競賽項目基本基于芯片應用技術，芯片應用人才培養(yǎng)應注重教賽融合。教賽融合在課程設置上主要有兩個途徑：一是在已開設的芯片應用類課程中引入競賽實例作為教學案例；二是開設專門針對科創(chuàng)競賽的創(chuàng)新實踐課程。

教學團隊在單片機原理與應用、ARM控制器實用技術等芯片應用類課程的教學過程中引入了合適的競賽實例作為教學案例。例如，將“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽單片機設計與開發(fā)科目中的“溫度記錄器”“超聲波物位計”等競賽實例作為單片機原理與應用課程的綜合教學案例；將全國智能汽車競賽的智能車控制實例作為ARM控制器實用技術課程的教學案例。競賽實例本身融合了芯片應用教學中傳感、控制、顯示、按鍵等接口模塊的硬件設計和軟件編程，實踐性強，有利于鍛煉學生的綜合運用能力和實踐動手能力。

以培養(yǎng)新工科芯片應用拔尖創(chuàng)新人才為目標，面向優(yōu)秀學生開設了專門針對科創(chuàng)競賽的創(chuàng)新實踐課程，包括創(chuàng)新實踐基礎實訓和創(chuàng)新實踐提高實訓，對優(yōu)秀學生進行深入培養(yǎng)。課程打破了傳統(tǒng)教學中以知識體系為基礎的教學方式，采用項目式教學，以項目為牽引，引導學生學習相關硬件電路和軟件編程知識，并在開發(fā)板上進行實戰(zhàn)訓練，從簡單項目到復雜項目由淺入深逐步學習，充分體現(xiàn)了自主研學、工程設計和實踐創(chuàng)新的實驗實踐教學理念。

課程從大一開始實施，有利于學生在第3～5學期參加各類科創(chuàng)和競賽活動。創(chuàng)新實踐基礎實訓課程學習期間，學生可以參加形式和內(nèi)容非常類似的藍橋杯單片機設計大賽；學習優(yōu)秀的同學還可以繼續(xù)選修后續(xù)的創(chuàng)新實踐提高實訓課程，主要學習智能車、機器人等單片機和嵌入式芯片的應用，有助于學生參加全國智能汽車競賽、機器人大賽、電子設計大賽等各類競賽。學生在課程學習的基礎上結合競賽申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)造項目，進一步學習和實踐。實訓課程在開設時間、開設內(nèi)容和開設形式上都能與科創(chuàng)競賽充分結合，在新工科背景下有效培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實踐課程和科創(chuàng)競賽的融合關系如圖3所示。

2） 基于科創(chuàng)實驗室的競賽培養(yǎng)模式。芯片應用類教學和競賽需要硬件和軟件學習環(huán)境，面向優(yōu)秀學生建設科創(chuàng)實驗室，為競賽學生提供學習場所和設備支持?？苿?chuàng)實驗室內(nèi)放置電腦、開發(fā)板、焊臺、3D打印機、示波器等芯片應用項目所需的實驗設備，全天候向?qū)W生開放，可為20名左右的學生提供完備的軟硬件支撐，同時提供了良好的相互交流學習的環(huán)境?？苿?chuàng)實驗室學生是參加科創(chuàng)競賽的主要力量，也是通過“教、賽”融合體系培養(yǎng)的優(yōu)秀創(chuàng)新人才，以他們?yōu)楣歉?，可以帶動一大批學生參與科創(chuàng)競賽中去，實現(xiàn)“教、賽”融合培養(yǎng)的普及。

競賽由教師團隊進行全程指導，每項競賽配備一名負責老師，統(tǒng)籌管理競賽報名、參賽過程、經(jīng)費報銷等工作；每支參賽隊伍都配有指導老師，主要負責培訓和指導學生。在指導過程中，教師針對競賽實例進一步深入講授專業(yè)知識的綜合應用，實現(xiàn)了“教、賽”融合教學。

1.2 形成了“以賽促學、以賽促教、以賽促研”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制

以科創(chuàng)競賽為牽引、培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目標，形成了“以賽促學、以賽促教、以賽促研”的新工科芯片應用創(chuàng)新人才競賽培養(yǎng)機制。該機制將科創(chuàng)競賽和教學科研相融合，在競賽的牽引下相互促進、共同發(fā)展，培養(yǎng)了一批具有很強創(chuàng)新實踐能力的芯片應用人才，推進了創(chuàng)新實踐課程和創(chuàng)新實驗室的建設，促進了教師教學和科研的進步。

以賽促學，科創(chuàng)競賽和創(chuàng)新實踐課程的項目式教學均是以綜合性實踐案例為引導，需要學生能夠?qū)λ鶎W知識融會貫通、綜合運用，有效地激發(fā)了學生的學習興趣、培養(yǎng)了學生的實踐動手能力和綜合運用能力；以賽促教，在科創(chuàng)競賽項目的導向下，教師團隊積極改革教學方法和模式，采用項目式、引導式、案例式等教學方法，有效促進了教學的發(fā)展；以賽促研，智能車、機器人等競賽項目本身具有一定的學術水平，教師在指導學生競賽的過程中進一步深化研究，可以孵化出相關的科研項目和學術論文，促進了教師科研水平的提升。

1.3 探索了多樣化的產(chǎn)學合作模式

以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力和工程應用能力為目標，積極與南京優(yōu)奈特信息科技有限公司、南京慕測信息科技有限公司、南京云思科技有限公司和深圳信盈達科技有限公司等企業(yè)開展了多種形式的產(chǎn)學合作。

1） 積極與企業(yè)合作協(xié)同育人項目。在產(chǎn)教融合和競賽培養(yǎng)方面與企業(yè)積極合作，完成了多項教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目，包括“獨立學院面向新工科建設的產(chǎn)教融合探索”“新工科背景下的多學科融合學生科創(chuàng)競賽新模式的建立與探索”等項目。協(xié)同育人項目的開展有效促進了學校和企業(yè)的交流，為深化校企合作提供了平臺。在項目的支撐下，學校和企業(yè)在工程實踐方面共同培養(yǎng)學生，有利于學生實踐能力的提高。

2） 開展“企業(yè)導師進課堂”活動。在單片機原理與應用、綜合設計與實踐等課程的教學中邀請企業(yè)資深工程師進課堂授課，講授前沿技術和實際項目。企業(yè)工程師有著豐富的芯片應用項目開發(fā)經(jīng)驗，有利于培養(yǎng)學生的工程應用能力。同時，企業(yè)老師能把目前行業(yè)內(nèi)使用的先進技術和方法帶入課堂，開闊了學生的眼界。

3） 推動教師深入企業(yè)學習。積極開展訪問工程師項目，派遣團隊教師深入合作企業(yè)學習先進技術和理念。芯片應用技術發(fā)展迅速、日新月異，教師需要不斷學習，更新自己的專業(yè)知識、增長自身的專業(yè)技能，才能夠更好地培養(yǎng)學生。通過企業(yè)的培訓學習，有利于教師了解目前行業(yè)的前沿技術，提升自身的專業(yè)技能，然后在教學和科研中加以利用，提升教學科研水平。

形式多樣的產(chǎn)學合作不僅加強了學生創(chuàng)新實踐能力和工程應用能力的培養(yǎng)，也促進了教師專業(yè)技術的進步。

2 積極融入課程思政

教學團隊注重課程思政建設，在教學中積極融入思政，重點在單片機原理與應用課程的教學中進行了課程思政建設，確立了課程思政的教學目標、挖掘了課程思政的育人元素、研究了課程思政的教學過程。

單片機原理與應用課程思政的教學目標和思政元素主要包括四個方面：一是將馬克思主義基本立場、觀點和方法與專業(yè)知識、工程應用結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力；二是運用馬克思主義基本立場、觀點和方法指導學生在日常學習中遇到的實際問題，使學生真正產(chǎn)生獲得感和認同感，從而將所學知識轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德性；三是介紹我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程和國家政策，激發(fā)學生的自信心和自豪感，培養(yǎng)學生的道路自信、理論自信、制度自信和文化自信；四是介紹推動我國芯片發(fā)展的杰出人物及其貢獻，弘揚大國工匠精神，培養(yǎng)學生執(zhí)著進取、精益求精的學習態(tài)度和精神。

教學團隊詳細設計了課程思政的教學過程，在教學中講授專業(yè)知識時，首先提出相關工程實際問題，然后引入馬克思主義的立場、觀點和方法去指導解決這個工程實際問題，在這個過程中鍛煉學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力；在此基礎上引導學生研討運用哲學觀點去解決日常學習中遇到的實際困難，使學生認識到哲學可以指導具體科學，科學的方法論可以解決專業(yè)學習中的具體問題，從而使學生產(chǎn)生獲得感和認同感，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)在德性和能力素質(zhì)。教學中還設置了“中國芯片”和“中國制造2025”兩個系列專題，介紹我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成就和杰出人物，從而潛移默化地影響學生，如表1所示。

3 人才培養(yǎng)成效

教學團隊聚焦實踐教學，通過“產(chǎn)教賽研”融合的芯片應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，使學生的創(chuàng)新實踐能力和綜合應用能力不斷提高。近年來，團隊教師指導學生在全國大學生智能汽車競賽、全國大學生機器人大賽等國家級科創(chuàng)競賽中獲獎9項，其中一等獎2項，在江蘇省機器人大賽、“挑戰(zhàn)杯”江蘇省大學生課外學術科技作品競賽等省級科創(chuàng)競賽中獲獎53項，其中一等獎9項；指導學生完成江蘇省大學生創(chuàng)新訓練項目5 項；培養(yǎng)的多名學生考入南京航空航天大學、杭州電子科技大學等一流高校繼續(xù)攻讀碩士學位。

團隊教師在創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下也取得了豐富的教學科研成果，近年來完成教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目3項、校級教改項目4項、訪問工程師項目1項；參加教學競賽獲省級以上獎項6項；編寫芯片應用實踐教材1部；以競賽項目為基礎深入研究發(fā)表論文6篇。

團隊教師在課程思政方面也取得了一定的成績，以單片機原理與應用課程為例完成學校課程思政示范課程建設項目1項，被評為優(yōu)秀示范課，并被收入人民網(wǎng)優(yōu)學院課程思政示范課。團隊教師發(fā)表課程思政論文1篇，獲得學校課程思政教學競賽三等獎1項。

4 結束語

“產(chǎn)教賽研”融合的芯片應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式將教學、競賽、科研、企業(yè)相互融合，四位一體形成合力，同時注重教學中融入課程思政，有效培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新實踐能力和綜合應用能力，激發(fā)了學生的愛國情感和科技自信，促進了教師教學和科研的進步。

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【通聯(lián)編輯：王力】

基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（項目編號：202102356013） ；南京航空航天大學金城學院教改項目（2023XJJG04，2023XJJG03）