基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實踐教學體系研究

徐軍 李欣 孫明曉 尤波

摘? 要：由于新時代對人才培養(yǎng)提出了更高的要求，創(chuàng)新成為高等學校實踐教學改革的熱點。在學生的培養(yǎng)過程中，各高校更加注重以創(chuàng)新思維和實踐能力的培養(yǎng)作為核心目標。針對哈爾濱理工大學電子信息科學與技術專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)存在的問題，該多元融合的層次化實踐教學體系將以成果為導向對本專業(yè)的實踐教學進行改革和重構，以學生的創(chuàng)新能力為目標，深度契合了工程教育專業(yè)認證和“新工科”建設的教育思想，符合國家創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略對人才的需求。經(jīng)過探索和實踐，該實踐教學體系對創(chuàng)新人才培養(yǎng)行之有效，學生的創(chuàng)新和實踐應用能力顯著提高。

關鍵詞：新工科;創(chuàng)新人才;電子信息科學與技術;實踐教學

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）07-0027-04

Abstract： Since the new era puts forward higher requirements for talent cultivation， innovation has become a hot spot in the reform of practice teaching among colleges and universities. In the process of cultivating students， colleges and universities regard the cultivation of creative thinking and practical ability as the core goal. In terms of the problems existing in the practical teaching session of the electronic information science and technology majors of Harbin University of Science and Technology， the multi-integrated hierarchical practical teaching system will reform and reconstruct the practical teaching of the major with OBE （Outcome Based Education）， aiming at the students'innovative ability. This system also deeply fits the engineering education professional certification and the education idea of "new engineering" construction， which is in line with the demand for talents in the national innovation-driven strategy. After exploration and practice， the practical teaching system is effective for the cultivation of innovative talents， and the students' ability to innovate and apply practically is significantly improved.

Keywords： innovative talents; electronic information science and technology; practical teaching

引言

電子信息科學與技術進步快，學科交叉融合迅速是推動現(xiàn)代社會科技進步最重要的推手之一。隨著微納系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能可穿戴設備、人工智能等新一代信息技術的高速發(fā)展，電子信息行業(yè)對該專業(yè)畢業(yè)生的動手能力、創(chuàng)新能力和多學科交叉綜合能力的要求不斷提高，在新工科和工程認證的背景下，提高本專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力，已經(jīng)成為本專業(yè)人才培養(yǎng)的重要工作。

實踐教學作為電子信息科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案的關鍵教學環(huán)節(jié)，擔負著專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要使命，其教學質量的優(yōu)劣將直接影響到學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)質量。為了滿足行業(yè)對人才的需求，以培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力為目標，哈爾濱理工大學自動化學院電子信息科學與技術專業(yè)對現(xiàn)有創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系進行梳理與總結，針對本專業(yè)學生在創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)方面存在的教學問題和制約因素，通過深入研究大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的各相關要素和環(huán)節(jié)，構建了多元融合、循序漸進的層次化實踐教學體系，突出學生的主體地位，注重培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，推動創(chuàng)新能力培養(yǎng)的持續(xù)改進。在此基礎上，形成了以成果為導向的電子信息科學與技術專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐教學體系，深度契合了工程教育專業(yè)認證和“新工科”建設的教育思想，符合國家創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略對人才的需求。

一、電子信息科學與技術實踐教學存在的問題

為實現(xiàn)電子信息科學與技術專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標，關鍵在于培養(yǎng)方案的制定要對標工程教育專業(yè)認證要求和契合“新工科”建設的教育思想，統(tǒng)籌規(guī)劃教學和實踐兩個環(huán)節(jié)。在教學環(huán)節(jié)，需要系統(tǒng)設計專業(yè)的課程體系和教學環(huán)節(jié)。突出工程意識，強化通識教育，強調學生掌握專業(yè)知識點，提升學生解決工程問題的能力。實踐環(huán)節(jié)上，通過搭建專業(yè)實踐平臺、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐基地和創(chuàng)客空間，組織形式多樣的實踐訓練項目，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和團隊協(xié)作意識，提升學生的演講表達能力和創(chuàng)新能力。

哈爾濱理工大學電子信息科學與技術專業(yè)按照培養(yǎng)方案的要求，大一與大二學期修讀基礎平臺公共基礎、學科基礎課程和專業(yè)選修課程以及相應的學科實踐環(huán)節(jié)，學生從第三學期開始，進入專業(yè)培養(yǎng)階段，完成專業(yè)基礎、專業(yè)平臺課和專業(yè)選修課的學習。按照“實基礎、適口徑、重應用、強素質”的辦學思路，采用通識課、基礎平臺課程及專業(yè)培養(yǎng)相結合的培養(yǎng)模式，基于“深廣新”的理論教學理念，通過多學科交叉融合和專業(yè)知識拓展，拓展了學生的知識領域，提高了學生的專業(yè)理論水平。但在實踐教學環(huán)節(jié)中仍存在不足之處，主要表現(xiàn)為：

（1）專業(yè)實踐教學理念落后，實踐教學體系不完善，缺乏規(guī)劃系統(tǒng)、目標明確和循序漸進的實踐教學體系。教學理念上以教師為中心，學生主動性不強，不利于學生自主實踐能力的培養(yǎng)。

（2）實踐項目拘泥于課堂教學內(nèi)容，多以課程設計為為主，學生選擇余地小，缺乏學生自主探究型和教師項目結合的綜合性實踐，沒有充分體現(xiàn)以學生為中心的教學理念，不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（3）實踐教學師資力量缺乏，實踐環(huán)節(jié)和理論教學脫節(jié)，沒有需求導向，工程背景欠缺，多學科交叉融合度低，學生自主實踐項目深度不夠，自主創(chuàng)新性不強，難以激發(fā)學生的學習興趣，無法解決復雜工程問題。

（4）生產(chǎn)實習企業(yè)與專業(yè)的契合度較弱，主要以參觀為主，不能讓學生進行深入的專業(yè)研究和鍛煉，達不到產(chǎn)學研教深度融合的要求，難以用于學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的持續(xù)改進。

針對本專業(yè)實踐教學體系存在的問題，需要改變實踐教學理念，在新的實踐教學理念的指導下，以學生為中心，以學為中心，以需求為中心，系統(tǒng)推進本校電子信息科學與技術專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐教學改革，構建本專業(yè)“自主興趣、自主學習和自主創(chuàng)新”的實踐教學體系。

二、實踐教學體系改革與構建

通過對行業(yè)企業(yè)的調研，與企業(yè)專家和高校專業(yè)教師座談和對往屆專業(yè)畢業(yè)學生的走訪，充分分析社會、行業(yè)和學生的需求和期望。基于成果導向教育理念，深化和拓展傳統(tǒng)實踐教學的內(nèi)涵和外延，結合電子信息科學與技術專業(yè)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的需求，重新制定了本專業(yè)培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求，構建了以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標的實踐教學體系。借鑒國內(nèi)高校相關專業(yè)的實踐教學體系改革經(jīng)驗，對本專業(yè)實踐教學體系進行深化改革，提出“以教師為中心”到“以學生為中心”，“以教為中心”到“以學為中心”，“以供給為中心”到“以需求為中心”的三個轉變?yōu)橹笇枷氲膶嵺`教學改革措施并進行實施。

（一）建立層次實踐教學平臺

目前，電子信息行業(yè)的發(fā)展特點是學科交叉融合、技術不斷創(chuàng)新和人工智能兼?zhèn)洌娮赢a(chǎn)品涵蓋了電子信息類專業(yè)的技術應用，對學生多學科創(chuàng)新實踐能力的要求越來越高。基于智能化、創(chuàng)新性和多學科交叉的電子信息產(chǎn)業(yè)特點，在本專業(yè)實踐教學體系設置時，以本專業(yè)實踐教學為主體的基礎上，以其他交叉專業(yè)實踐教學為輔。為了實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，電子信息科學與技術專業(yè)設置了層次化實踐教學環(huán)節(jié)，以學生為中心，結合專業(yè)教師優(yōu)勢，培養(yǎng)具有較強創(chuàng)新實踐能力的專業(yè)人才。按照循序漸進，分層次、個性化提升學生創(chuàng)新實踐能力的原則，強調學生的創(chuàng)新實踐能力等方面的培養(yǎng)和訓練，構建了“三層次”專業(yè)實踐教學平臺，如圖1所示。

專業(yè)實踐教學平臺劃分為三個實踐訓練平臺，分別為專業(yè)基礎實踐、專業(yè)綜合實踐和創(chuàng)新實踐平臺。專業(yè)基礎實踐平臺為“課內(nèi)外”實踐平臺，主要為課程實驗和專業(yè)基礎課相關實踐，加強專業(yè)知識學習，提升學生跨專業(yè)獲取知識的能力，完善科學知識體系，提倡多學科交叉的探究型實踐項目，將理論與實踐有機結合，訓練學生創(chuàng)新意識和解決工程實際問題的能力。專業(yè)綜合實踐平臺為“校內(nèi)外”實踐平臺，主要為專業(yè)課相關綜合實踐，通過學術報告、生產(chǎn)實習和作品展示，旨在幫助學生接觸學科專業(yè)前沿，以學生為中心結合教師的科研項目，完成專業(yè)綜合實踐。激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提升學生理論聯(lián)系實際的能力，提高學生的綜合實踐能力。創(chuàng)新實踐平臺是在夯實前兩個階段實踐平臺訓練的基礎上，結合創(chuàng)新實踐基地、創(chuàng)客空間和學科競賽，積極推進創(chuàng)新型實踐項目，在專業(yè)教師指導下，發(fā)揮學生自主性、自學性和創(chuàng)新性，將科學知識充分發(fā)揮，完成電子系統(tǒng)創(chuàng)新設計，學生的創(chuàng)新實踐能力和工程能力顯著提高。完成學科競賽和畢業(yè)設計，以成果檢驗專業(yè)人才創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的實效，持續(xù)提升學生的創(chuàng)新實踐能力。

（二）實施多元融合的創(chuàng)新實踐教學模式

為了提高專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的教學質量，緊跟科技發(fā)展的前沿，本專業(yè)對專業(yè)實踐環(huán)節(jié)進行改革，結合教師的科研和探究型項目，采用CDIO（Conceive Design Implement and Operate）模式，將構思、設計、實現(xiàn)和運作貫穿整個實踐過程，采用多種形式進行實踐課程教學方法改革。以具體項目為主線，專業(yè)教師進行全程跟蹤指導，探索以學生為主體，以具體實踐項目為載體的多元融合實踐教學手段，建立以學習成果為核心的評價辦法。以學生為中心，運用翻轉式、思辨式、探究式、參與式、討論時等多種實踐教學手段，通過工程案例和創(chuàng)新實踐模塊等方式實現(xiàn)課堂教授的將理論知識與工程實際問題的有機結合，以學生和需求為中心，實施項目研究，提升學生的自主興趣與自主實踐的能力。學生經(jīng)歷項目申請、方案設計、開題答辯、實際調試、總結驗收等科研全過程。通過頭腦風暴，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，學生自主提出解決問題的思路和方法，在項目實施過程中進行探究及創(chuàng)新，全面提高學生綜合運用學科知識和多學科交叉融合的能力。使學生從實驗的“受體”轉變?yōu)椤爸黧w”，培養(yǎng)學生學以致用、融會貫通和綜合應用能力。

構建了校外實踐平臺，實現(xiàn)“校內(nèi)外”的結合。和科研院所、電子信息業(yè)界名企合作建立“長時間實習”基地，實現(xiàn)產(chǎn)學研深度融合，形成產(chǎn)學研用一體化。使學生真正參與企業(yè)的實際項目，融入工程，在高水平研究人員指導下，在實戰(zhàn)中鍛煉成長，實現(xiàn)實踐教學與工程應用緊密結合。畢業(yè)設計開展為期半年的長時間實習，讓學生“走出去”結合實際項目“真刀真槍”做畢業(yè)設計，全程參與電子產(chǎn)品的設計、制造、調試和檢測流程，解決了以往生產(chǎn)實習參觀為主，學生走馬觀花的問題，提升學生的工程實踐能力。

（三）構建多元化創(chuàng)新實踐教學培養(yǎng)體系

新工科建設和工程認證都特別強調培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，其目標是實現(xiàn)50%以上的學生參與“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目”至少參加一項本專業(yè)的學科競賽。根據(jù)學生特點，以個性化培養(yǎng)為目標，建立多元化融合創(chuàng)新實踐教學培養(yǎng)體系，如圖2所示。實現(xiàn)課內(nèi)與課外有機接合，互補前進，實現(xiàn)專業(yè)創(chuàng)新人才實踐能力培養(yǎng)體系的深度融合，完成從創(chuàng)新意識培養(yǎng)到創(chuàng)新能力整合提高貫穿實踐教學培養(yǎng)體系全過程。

圖2 多元化實踐教學培養(yǎng)體系

構建了導師式、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地、開放實驗室式、創(chuàng)客空間和學科競賽等多種培養(yǎng)體系，提倡學生自主探究和教師指導相結合，完成自主創(chuàng)新實踐項目或參加學科競賽。構建“導師-研究生-本科生”實踐指導模式，多對多深度互動，引導學生接觸學科前沿，鼓勵學生早進實驗室、創(chuàng)新基地和參加科研活動，實現(xiàn)課外傳幫帶和同伴學習，有效提升學生的創(chuàng)新實踐能力。要求大二學生通過自主研究，積極申報和參與“校級-省級-國家”三層次大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，幫助學生了解學科前沿和拓展工程知識。鼓勵大三學生參加教師科研團隊和進行學科競賽。大四學生完成與生產(chǎn)實習和教師科研項目相關的畢業(yè)設計。形成了大學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)從“學習-思辨-實踐-研發(fā)”的良性循環(huán)機制，以學生產(chǎn)出成果（如學科競賽獲獎、參加科研項目、發(fā)表專業(yè)論文或專利成果等）最終考核指標，激發(fā)學生創(chuàng)新激情，完善專業(yè)創(chuàng)新實踐教學培養(yǎng)體系。

通過學科競賽，可以夯實學生的學科基礎知識和接觸學科的前沿科技，培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新精神、協(xié)作精神及理論和實踐相結合的自覺意識，全面提高學生素質。學生參與學科競賽能夠有效提升實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力已成為普遍共識。幾年來，加大對學生科技創(chuàng)新活動和學科競賽的支持力度，建立第二課堂。實現(xiàn)了專業(yè)實驗室通過全面開放，建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心、iCAN社團和中國大學生ICAN創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教育基地，成立大學生科技創(chuàng)新團隊，組織開展假期科技實踐培訓活動等。大力開展第二課堂活動，鼓勵學生參加各類學科競賽和科技創(chuàng)作，實現(xiàn)第一課堂與第二課堂的深度融合，通過師生共建，實現(xiàn)了同伴學習和傳幫帶，全面提升本專業(yè)學生的綜合素質。培養(yǎng)了一批專業(yè)理論扎實和實踐經(jīng)驗豐富青年教師隊伍，實現(xiàn)本專業(yè)學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展。促進了電子信息科學與技術專業(yè)課程改革和實踐教學體系的不斷完善，提升了青年教師實踐能力和綜合素質。在數(shù)學建模競賽、全國大學生電子設計競賽、中國大學生ICAN創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國（國際）傳感器創(chuàng)新設計大賽、中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國TRIZ杯大學生創(chuàng)新方法大賽、挑戰(zhàn)杯和共享杯大學生科技資源共享服務創(chuàng)新競賽等大學生科技賽事中，專業(yè)的學生均取得優(yōu)異成績，參加人數(shù)超過70%。

三、結束語

電子信息科學與技術專業(yè)通過以上的實踐教學改革，構建了多元融合“三層次”實踐教學訓練平臺，完善實踐教學體系，建立多種實踐培養(yǎng)方式。實現(xiàn)“以教師為中心”到“以學生為中心”、“以教為中心”到“以學為中心”、“以供給為中心”到“以需求為中心”的三個轉變，系統(tǒng)推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)實踐教學改革與創(chuàng)新。實施本專業(yè)實踐教學改革以來取得良好的改革效果，學生的創(chuàng)新實踐能力得到顯著提高，50%以上的學生參與國家級、省級和校級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，70%以上的學生參加專業(yè)學科競賽，三年來共獲得國家學科競賽二等獎和三等獎20余人，獲得省級和校級學科競賽獎勵人數(shù)50余人，達到創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標的成果。

參考文獻：

[1]林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017（2）：26-35.

[2]王成義，郭秀梅，張萍.電子信息科學與技術專業(yè)實踐教學體系的改革和實踐[J].高教學刊，2019（8）：133-135.

[3]劉小蓮，岳磊.“學研結合”培養(yǎng)創(chuàng)新型電子信息科學與技術專業(yè)人才的探索與實踐[J].教育教學論壇，2019（08）：162-163.

[4]朱高峰，張艷蕾，胡文明.新工科背景下的電子信息科學與技術專業(yè)轉型研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2019（07）：62-63.

[5]郭秀梅，王成義，張萍.“雙一流”戰(zhàn)略背景下電子信息類課程體系群建設初探[J].高教學刊，2018（12）：21-23.

[6]陳紅，王鵬.電子信息類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)實踐教學體系研究與構建[J].教育教學論壇，2018（41）：141-142.

[7]丁廣龍，夏鎮(zhèn)波，辛志宏，等.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育：新工科類大學生學科競賽體系構建[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，2019，10（2）：121-125.

[8]陸國棟，陳臨強.高校學科競賽評估：思路、方法和探索[J].中國高教研究，2018（2）：63-74.

[9]王立華，聶西文，王道巖，等.大學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2019（1）：28-30.