新工科背景下實踐創新能力培養的探索與實踐

張雁 呂丹桔 張晴暉 狄光智

摘? 要： 實踐教學作為提升學生實踐創新能力的關鍵環節，是新工科建設背景下教學改革的重中之重。學院改革課程體系，形成一體兩翼的三課堂實踐創新能力培養模式;構建多層次實踐教學體系，聯系校內校外，搭建創新基地和平臺，實施產教融合，科教協同，以賽促學等一系列的措施，使學生不斷將理論知識轉化為技能，提升了學生實踐創新能力。

關鍵詞： 新工科; 實踐教學; 創新基地; 創新能力

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標志碼：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

目前我們進入了以信息經濟、智能工業、網絡社會、在線政府、數字生活為主要特征的高度信息化社會。創新是引領經濟社會發展的第一動力，技術創新成為社會發展的核心驅動力。社會對人才的需求更加注重能夠將理論知識與社會生產力的發展相結合的應用型創新人才。2016年提出的“新工科”，形成的“復旦共識”和“天大行動”，為高等工程教育的改革探索提供了一個全新視角。“新工科”是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇，是今后我國工程教育發展的新思維、新方式[1]。

1 新工科對高校人才培養的要求

新工科的內涵定義為以立德樹人為引領，以應對變化，塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才[1]。“新工科”培養具有“新素養”、“新視角”、“新能力”、“新思維”工程實踐能力的創新型人才[2]。建設新工科給高校人才培養體系提出了新的挑戰，對學生的綜合素質、適應能力、實踐能力、創新能力、社會責任感等方面提出了更高的要求。面對新的發展形勢和發展目標，高校必須積極開展教學改革探索，把創新能力培養融入人才培養體系。營造創新創業教育氛圍，推動創新創業教育全方位貫穿、深層次融入專業教育，著力培養學生創新精神、創業意識和創造能力[3]。

2 構建實踐創新能力培養的模式

根據社會和市場對人才的需求，培養以“學以致用”為特征，具有研發創新潛力和服務實踐能力[4]的人才，學院以“教為不教，學為創造”的教學理念，堅持“厚基礎，寬口徑，強能力，高素質”的改革思路，優化課程結構，強化實訓環節;完善實踐教學，加強雙創教育。構建創新創業課程體系，開展創新創業實踐活動，將創新創業教育融入人才培養全過程。高校實踐教學是讓學生在實驗環境或生產實踐中培養技能和創新能力的教學活動，是理論與實踐緊密結合，提高學生解決問題能力的必要過程，是提升學生實踐創新能力的關鍵環節[5-6]。

學院根據人才培養的目標，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，以課程為主線，校內實驗平臺和任課教師為主，培養學生基本能力和應用能力。第二課堂融入社會生產實踐，以校企合作為主線，校外實訓基地和企業講師團為主，拓展學生工程實踐能力。第三課堂將科研與教學融合，以創新基地和創新團隊指導教師為主，提升學生創新能力。以第一課堂為主體，通過產教融合和科教協同，構成了一個有機的實踐能力培養模式。

2.1 第一課堂：構建多層次實踐教學體系

基于校內實驗平臺的第一課堂中設置的實踐課程，是一個循序漸進的體系，是理論教學不可替代的重要組成部分，是培養學生實踐能力和創新能力的重要基礎。

⑴ 課程實驗

課程實驗設置在有實驗環節的課程中，它是直接針對課程理論教學的知識點設計的實驗，主要以驗證性實驗為主。該環節的實踐過程能直接啟發學生對所學知識的深入思考、勤于動手、勇于創新，達到理論聯系實際的教學效果。

⑵ 課程實習

以課程理論與實踐結合為主，進行綜合性、設計性和創新性的實驗。學生至少應獨立設計完成一個模擬系統。通過課程實習，引導學生邁出將所學知識應用于解決實際問題的第一步。

⑶ 專業綜合實習

專業綜合實習融合多門主干課程融，遵循CDIO理念，以學生、項目為中心，由多名教師合作，分模塊，分步驟地指導學生完成。工程項目的選題來源于科研或企業中的實際問題，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，其具體表現為：發現工程問題，制定技術方案，分解工程子模塊及最終解決問題。如電子信息工程專業的綜合實習項目“語音多功能信號發生器”，涉及五門課程知識：電路設計、單片機、虛擬儀器開發、數字信號處理和語音信號處理，五個開發工具：Multisum，Protel，C，LabWindows和Matlab.

項目實施貫穿任務驅動的項目設計和工程分解的處理方式，由學生主導完成，如圖2所示。首先，由教師設定總任務及其子任務需求，由學生制定解決方案，交由教師審核后，由學生獨立實現，實現中遇到問題，由學生提出，教師提供技術支持。項目完成后，學生進行作品答辯。

2.2 第二課堂：拓展學生工程實踐能力

結合學院的辦學特色和優勢，主動對接地方重點產業發展的需求，積極拓展校外資源，建立合作聯盟。與省內、外信息技術（IT）相關產業/企業共建校外實踐教學基地。把實踐基地作為課堂，讓具有豐富實踐經驗的技術人員作為指導教師，以企業真實的生產任務、工程項目為內容，讓學生在實戰的環境中提高動手能力。一些項目的子任務延續擴展，可作為學生畢業設計的選題，企業的指導教師作為畢業設計的導師之一。一些有實際需求的論文選題，可使論文的設計更具有現實意義。

在此過程中，學生一方面能了解本專業的發展和社會的需求信息，更加明確自己的學習目標，從而有針對性地自主學習;另一方面，提高了專業素質和解決實際問題的能力，在企業生產和科研院所的氛圍中，通過自身的參與和實踐，培養服務意識、實踐能力和創新性思維。同時也縮短了學生畢業后融入社會工作角色轉變的適應期。

企業文化融入學生課外科技活動，邀請企業技術專家進校為學生作系列電子產品維修技能培訓，進一步推進應用技能型專業人才的培養，提升學生的專業技能、職業素養和創業就業競爭力。

第二課堂是拓展學生工程實踐能力的一大陣地，是第一課堂的有效延伸。它將基礎理論知識與創新實踐能力培養有機融合，全面提升學生創新型發現、分析和解決問題的能力。

3 第三課堂：提升創新能力

3.1 搭建創新基地平臺

學院成立“創新基地”，作為開放創新性專業實驗室。創新基地由學生自主管理，是不同專業、不同年級學生交流和學習的場合。組建教師團隊，分工合作，對學生進行硬件電路設計、軟件設計、通信協議設計、信號處理等方面的有針對性的指導。創新基地開放性項目由學生自設主題或教師指定，具體實施模式如圖3所示。學生可以參加多個項目，但只能負責一個項目，教師可以指導多個項目。

此培養模式激發了學生的興趣，挖掘學生的學習潛能，發揮每位教師的特長，對學生的指導更加到位。創新基地，成為了學生們在“大學生創新創業項目”等科技創新和各類學科競賽的孵化工作室，也是大家課余時間自由探索知識，發揮思維空間的平臺。

3.2 科教協同，培養創新思維，提升創新能力

教師在課堂教學內容中融入最新學科前沿知識，將自己科研項目中的研究成果和問題，以案例教學的方式引導學生思考，開闊學生視野，提高學習積極性，培養研究興趣。

⑴ 學生參與教師的科研活動

學院通過鼓勵和引導學有余力的學生參與到教師實際的科研及應用項目中，積極思考，勇于探索，在真正的研發過程中得到學習和歷練。如應用系統開發的“林業廳科技項目管理平臺”，“學生考勤系統”;基礎研究方面，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，依托林業院校的背景，突顯林工融合的特色。部分同學的畢業設計選題來源于科研課題，為后續的研究生學習打下了基礎。

⑵ 以賽促學，培養學生自主學習和創新能力

學科競賽是培養學生團隊合作精神和創新實踐能力的重要舉措[7-8]。競賽隊伍主要由創新基地培育孵化產生，指導教師根據學生的不同專業，不同特長進行組隊，同學之間以老帶新。在每個競賽隊伍中，同學根據專長，在競賽各有專攻。成員分工協作，鍛煉了學生的團隊協作精神，又發揮了他們各自所長，使得項目開展更為順利。近年來，學院在全國大學生電子設計大賽、中國大學計算機設計大賽、泛珠三角大學生計算機作品賽等競賽中獲得較好的成績。以競賽為驅動的學習，能充分調動學生學習的主動性，開拓思維，培養團隊協作意識和能力。

4 結束語

隨著對工程教育發展的不斷探索，學院以一體兩翼的實踐教學培養模式，多層次的實踐教學體系，強化了IT類專業學生的實習實訓能力。搭建創新基地，以項目驅動方式，科學實踐，以賽促學，培養了學生實踐創新能力。對創新實踐能力培養模式的探索，可以拓展到工程應用類各專業的學生培養過程中，對提高學生的就業競爭力和崗位適應性，滿足社會對創新型人才的需求，提供有力的支撐。

參考文獻（References）：

[1] 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017.3：1-6

[2] 李佳洋，范立南.新工科驅動下轉型高校創新型人才工程實踐能力培養機制研究[J].教育現代化，2018.5（4）：1-2，25

[3] 張大良.因時而動 返本開新 建設發展新工科——在工科優勢高校新工科建設研討會上的講話[J].中國大學教學，2017.4：4-9

[4] 翁偉斌，徐立清.應用型本科人才培養質量標準的制定[J].中國高等教育，2018.17：16-19

[5] 趙健，范士杰.基于OBE理念的高校工程教育實踐教學模式創新研究[J].高教學刊，2018.20：32-34

[6] 劉夢琴，鄺代治，馮泳蘭等.以創新能力培養為核心構建多元化實踐教學體系[J].實驗室研究與探索，2014.33（3）：189-193

[7] 劉立，陽小華.構建“賽學一體化”生態圈引領高校創新人才培養[J].實驗技術與管理，2017.34（6）：18-21

[8] 鄭征，李偉偉.創新實踐教學體系提升工科大學生創新能力[J].實驗室研究與探索，2015.34（7）：195-198

收稿日期：2019-01-28

*基金項目：2016年“云南省本科高校試點學院（系）轉型發展”項目（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。