基于創客文化的電信專業專創融合改革探索與實踐

張晶泊，石 淼，姚婷婷

（1.大連海事大學 信息科學技術學院，遼寧 大連 116026；2.大連海事大學 創新創業學院，遼寧 大連 116026）

隨著國家經濟轉型升級，創新驅動發展已經成為科技強國的基本戰略。根據中共中央、國務院印發的《國家創新驅動發展戰略綱要》，創新驅動是國家的命運所系，創新已經成為引領發展的第一動力。

高等教育作為“為國育才”的主陣地，在助力實現中國夢的進程中，擔負著重要的責任和使命，必須始終貫徹黨的教育方針，主動適應經濟發展新常態，不斷提高服務國家建設的貢獻度，為建設創新型國家提供強大的人才智力支持。

隨著近幾年一系列政策、指導意見的頒布和各項具體措施的推進，深化改革人才培養模式，把創新思維、創新能力的培養貫穿大學生的教育全過程的意識，已經基本統一。現階段高等學校的創新創業教育改革已經到了深水區，如何在通識性的創新意識培養基礎上，進一步結合專業特色，將“專創融合”貫穿大學生的教育全過程，是當前高等學校教學改革需要解決的關鍵問題。

一、對美國高校雙創教育的調研

美國是全球最早發展創新創業教育的國家，同時其創新創業教育成果也一直位居世界前列，因此分析總結美國高校在雙創教育上的經驗，將會對我們有很強的借鑒意義。

在學科方向上，美國高校的技術創新教育，主要集中在以STEM 為代表的理工專業方向。早在20 世紀80年代，美國國家科學委員會就提出了“科學（Science）、數學（Mathematics）、工程（Engineering）和技術（Technology）集成”的指導性建議，揭示“科學工程領域的卓越與領先將帶來巨大的經濟社會效益”，美國前總統奧巴馬曾提出“未來十年培養100 萬名STEM 專業大學畢業生”，以鞏固美國在科技創新領域的優勢。

研究美國高校的雙創教育體系可以發現，其在教育的廣度和深度上都有延伸，在研究生的教育培養方面呈現“尖端化”的趨勢，而在本科生的培養方面則呈現了“大眾化”的特點。我們這里將主要聚焦于本科生的培養體系。

在美國大學中，創新被看成是一種生活態度，也是一種文化認同。他們普遍認為創新就是“比過去做得好一些”，所以，每個人都可以創新，都可以從身邊的小事入手。芝加哥洛約拉大學Bob Zhang 教授認為“創”來源于法語，原意表示“開小作坊”，這也揭示了創新教育應該接地氣，從簡單入手，循序漸進激發學生興趣，逐步提升學生的創新水平。

在美國高校，很多本科生學習熱情很高，但由于專業知識水平的欠缺，同樣存在成功的本科生雙創成果非常少的問題。針對這個情況，美國高校的普遍做法有以下幾種：（1）促進學科的交叉融合，比如伯克利大學電子工程專業就非常強調文理、工商聯和藝術的聯合，通過不同領域的跨界合作，在技術的廣度方面作文章，進而降低對技術深度的要求。（2）奉行“實踐大于原則”的教育理念，認為雙創教育必須具有實踐性，將實踐訓練作為雙創教育的重要部分，通過實踐的量變促進創新的質變。（3）對于創新和創業之間的關系，相關調研結果表明，多數美國高校的本科創業率低于1%，但是美國高校的教授普遍認為，雙創教育的目的并不是讓學生都去創業，而是要在學生的意識里種下一顆“種子”，在合適的時機生根發芽。所以美國高校在進行校內雙創教育時，更加關注學生全面發展，通過雙創教育幫助學生澄清興趣、訓練思維、培養發現真實問題的能力。上述這些實踐，催生出了風靡世界的“創客”文化，并大大助力了美國高效的雙創教育與實踐。

創客（Maker）起源于美國麻省理工學院的一個以創新為理念，以個人設計、制造為核心內容的實驗課題，參與實驗課題的學生即“創客”。進而掀起了一場全球性的文化變革，重構了整個世界，將創新主體從科研技術人員拓展至普通大眾，使其成為“藝術、手工、工程、科學項目及DIY 理念”的嘉年華。

二、對大連海事大學電信專業創新教育現狀的分析

目前大連海事大學在頂層設計中已經充分認識到雙創教育對人才培養的重要性，設立獨立的創新創業學院來統籌推進學校的雙創教育。并且在創新課進專業、提升創新師資隊伍能力、組織學生參與各類競賽活動和舉辦年度創新工作會議等多個方面開展了卓有成效的工作。在推廣創新創業教育方面，取得了不錯的效果，目前學生對創新意識重要性的認識有了很大的提升。

我們已經在電子信息工程專業大一新生中開設創新思維與創新方法必修課，在教學過程中，每年都會針對“你在大學四年，是否想親身參與實踐一個大創項目”這個問題進行匿名調查，綜合歷年學生反饋，大約有77%的學生選擇“十分愿意”，另有23%的學生選擇“再觀察觀察”，從來沒有一個學生選擇“沒有興趣”。可以看出同學們對參與創新活動表現了很強的意愿。但是，根據后繼的跟蹤調查，本專業學生在大二、大三階段組隊申報大創課題的比率不足6%。針對上述反差，通過跟學生的座談，我們發現存在的問題主要體現在以下三個方面。

1.沒有合適的課題

這個問題是調研過程中學生反映最多的問題。多數學生反映他們想做點東西，但不知道應該做點什么，希望老師能夠指定，或者介紹一些高年級同學能夠帶著他們做。這些要求其實已經違背了創新教育的初衷，而且對于指導教師來講也是無法完全實現的任務。

2.專業知識不足以勝任

隨著近年來人工智能的發展，有部分學生提出做一些智能產品，比如智能書架、智能門鎖和智能黑板等，但是在方案細化階段，由于知識體系的不完備，發現課題貪大求全，超過了自身的能力范圍，最后選擇放棄。

3.課業壓力大，課余時間不足

對于一些成績較好的同學，由于存在績點保研的壓力，需要優先保證課業學習上的時間投入。如果創新實踐中很多知識需要課外學習的話，這些同學是沒有足夠的時間和精力的。但是這些學生也表示如果占用時間合理的情況下，會參加創新活動來提升自己的實踐能力，為將來的研究生學習奠定基礎。

通過梳理分析，可以發現這些問題其實也是專創融合需要著力解決的關鍵問題。只有通過不斷推進專創融合方面的教學改革，秉承以學生滿意為中心的理念，才能將理論、方法轉化為專業素養，從而進一步提高學生的創新實踐能力。

三、基于創客文化的電信專業專創融合改革

通過對美國高校雙創教育調研，發現我們面臨的問題其實是共性的。如何借鑒國外的先進經驗，并結合我國高等教育的實際進行有針對性的改進，是本文所討論教改探索的初衷。根據我們的實踐，通過引入創客文化、借鑒創客案例、構建循序漸進的創新體系等方面，對大連海事大學電子信息工程專業的創新教育改革進行了探索嘗試。

（一）改變對創新的定位認識

對于高校的本科教育來講，其雙創教育的根本目標應該是以培養學生的能力為主，而不是追求得到真正高質量的原創性成果。在這樣的定位導向下，應該指引學生在謀劃創新課題時，以能力提升為主，對“新”的評判標準從跟他人的橫向對比，轉變為跟自己的縱向對比。引導學生認識到，在工科領域，只有技術創新積累其足夠的壁壘后才有可能轉化為技術創業，而技術創新的積累同樣適用于“量變引起質變”的邏輯。同時糾正學生心目中創新等同于“高大上”的刻板認識，破解對電信專業領域提到創新言必稱人工智能的狹隘認識。使得學生意識到，創新能力的培養可以從力所能及的小處入手，即使是解決所學理論知識在實際工程的應用中遇到的那點適配改進都是對創新能力的培養。通過提升學生的獲得感，進而培養學生的自信心。

在國外，創客的起源主要是在校的大學生，他們沒有生存壓力，在進行創客活動時并不是以經濟利益為主要訴求，所以思維可以更加天馬行空，同時采用的技術路線也不是以“人無我有”為依據，而是以自我滿足為出發點，很多案例是在對基礎專業知識的解讀和應用時，展示了很多個人的見解和想法，從而令人耳目一新，記憶深刻。創客文化本身就是以開源、共享和交流為基本的出發點，通過展示和交流，尋找志同道合、有共同興趣的朋友。這種純粹在當前內卷嚴重的當下中國社會，更有借鑒意義。

（二）適合的專創融合的項目案例

在最初的專創融合教學過程中，令我們最頭痛的就是指導學生確定適合本科生專業能力的項目，要求所選的項目既要符合同學的興趣，又要同工科專業知識融合。其本質同工科專業認證要求的解決專業領域復雜工程問題的能力，交匯于“適合本科生能力的復雜工程問題”這一點上。

前文論述過，如果課題太大太復雜，脫離了本科生的能力范圍，學生將會本能的畏難逃避，難以達到教育目的。如果課題太簡單，就弱化為驗證性課程實驗，同樣無法匹配教育目標。對于一線教師來講，如何培養學生結合自身興趣，構建合理的創新實踐課題，是關系到專創融合教育實施效果的關鍵問題。

從教育規律上講，我們認為模仿是學習創新的必然階段，也是有效的手段。比如著名的創新方法TRIZ，其本質也是通過對成功案例的借鑒，從而給新想法以啟迪和引導。而這種方法的基礎就是構建數量龐大、內容契合的高質量案例庫。我們在調研時發現，當前“創客”的標簽更多地被指向“科技創客”，其成果絕大多數也是電子創意產品，跟電子信息工程專業有著極高的契合度。通過挖掘這個優質資源，可以為我們的學生提供大量的參考案例，理論上可以涵蓋所有學生的興趣方向。目前我們向學生推薦的創客社區包括國外的Adafruit、SparkFun、Hackster 和Instructable 等，國內的有DF 創客社區、極客工坊、柴火創客和創客智造等。

同時隨著目前短視頻自媒體的興起，我們也適時地向學生推薦與電信專業相契合的優秀科技自媒體，比如今年上過熱搜的華為天才少年稚暉君自制“機械臂”縫合葡萄皮，以及嗶哩嗶哩網絡Up 主“何同學”的本科畢業設計“星軌拍攝儀”等，通過對相關項目的逆向分析，理清技術方案，分析項目的創新點和引起關注的原因，反思對個人的啟發。通過這些學生喜聞樂見的創客案例分析，對學生的創新思維進行引導。

在實施的過程中，同時注重學生案例的積累，對于本專業學生完成的案例，同時要求做出成果展示視頻，在對新學生進行專創融合授課時，也可作為分析案例，供新的學生參考借鑒，即踐行了創客文化中分享、交流的精神，有對新同學做出了榜樣。通過觀察，朋輩榜樣的作用對于創新文化的建設助益良多。

（三）與專業課程體系匹配的遞進式路線

通過對創客案例的分析，發現現有的電子創客類產品，主要是對軟硬件的設計制作。一個復雜的電子創客項目在技術領域主要包括電路設計、軟件開發、狀態感知、嵌入式控制、信號處理和信號傳輸等知識，而這些體系都是電子信息工程專業授課體系的組成部分（圖1）。由于學生的專業體系學習是逐步深入的，希望低年級同學完成復雜系統設計明顯不現實，而如果等到學生完成全部專業知識的學習之后再進行創新實踐，會使高年級同學因為時間不足而放棄。

圖1 電信專業專創融合技術路線

結合上手的難易程度，以及適用的廣泛程度，目前，我們主要以嵌入式控制系統作為專創實踐的主線，在其基礎上，結合電信專業課程體系的推進，逐步融合電路設計、信號處理、無線通信和環境感知等課程模塊。

大連海事大學目前針對大一學生采用大類培養的模式，專業課只有電路理論和C 語言編程，從整體上講不具備進行專業創新實踐的基礎。但是在專業導論會對學生進行專業知識體系的介紹，同時會在創新課程上，結合前文所述的創客文化，讓學生根據興趣，調研選擇各自的案例項目，指導教師指導學生進行功能分析，并結合專業知識體系進行技術分解。

在大二開設了嵌入式接口技術課程和配套的實驗課，指導學生實現嵌入式系統基本的測量輸入和控制輸出功能，能夠涵蓋絕大多數創客項目的接口需求，在此基礎上可以令學生完成功能集成層面的創新，構建融合多個片外設備的創意電子產品，對于創新能力不足的同學，也可以逆向模擬已有的創客案例，實踐的積累同樣有助于創新能力的培養。

從大二開始，將會陸續開始模電、數電和CAD 等電路類課程，在相應的課程實踐中，引導學生針對自身創客項目的定制電路進行實踐。同時隨著傳感器、導航、雷達等感知技術的開設，可以構建更加復雜的電子系統。

隨著信號系統、電子控制系統、數字信號處理和數字圖像處理等專業課的開始，使得同學逐漸具備對接口電路采集數據的處理能力，此時可以引導學生在創客項目中引入相應的算法，在理論聯系實際的基礎上，進行簡單的技術創新。

到大三將會開設通信原理、現代通信系統和物聯網等通信類的課程，此時可以在單機設備的基礎上，添加無線互連功能，構建更加復雜的多機協作系統，隨著項目體量的擴展，可以引導學生進行系統創新。

在對電子創客項目進行解構的基礎上，將具體的技術點與電子信息工程課程體系進行結合，并鼓勵老師和有興趣的同學，在相應的實訓課程內，進行定制內容的開發，將第一課堂和第二課堂進行深度融合，使得創新教育對專業學期起到了很好的促進作用。

四、改革成效

本教學改革采取邊實施邊完善的方針，不斷地進行檢驗、總結、完善和提高。大二學生申請大創項目的比例，從改革實施前的6%，逐步提升到目前的45%。創客文化的培育不是朝夕之間，需要慢慢積累。隨著專創融合教學改革的持續推進，以及成功案例的不斷涌現，這個比例還會有提升空間。

這里介紹一個比較典型的案例，這組同學通過大一的創新思維與創新方法課程中的專創融合案例訓練，確定了從事機器人研究的興趣方向，與指導教師溝通后，明確了后繼專業課程的選課方案，同時對各門專業課的學習目標也更加明確。在大二開始做大創項目，最開始只是一個簡單的“超聲波雷達測距六輪車”，這個項目僅是將相關專業課上講到的多功能時鐘模塊與電機驅動模塊進行了集成改造，在功能集成方面添加了一些自己的巧思。由于完成度比較高，獲評省級的大創項目。之后這組同學又在大三申請了“基于智能車的腦電波人機交互系統”，結合專業課程的學習，將六輪車升級為直立平衡車，增加了PID 控制算法；引入了腦電波傳感器，并進行了數據濾波處理；同時添加了無線通信功能，實現了人機交互。在將專業知識轉化為實踐的基礎上，深化了對專業知識的理解，同時也使項目的功能和復雜度大大提升，最后該項目獲評國家級大創項目。通過這樣循序漸進的系統訓練，學生確實對電信專業知識有了更進一步的理解和掌握，同時培養起了自主創新思維的能力。今年上半年，報名參加了全國嵌入式芯片與系統設計大賽，憑借“自動咽拭子采樣系統”獲得了國家級一等獎，獲得保研資格。

五、結束語

在專創融合的教學實踐中，我們發現創新實踐的基礎和出發點是確定好的課題項目。而學生受限于專業知識水平，很難提出一個專業匹配、興趣契合和難度適宜的項目，使得很多學生在專創實踐的起點便已退出。為了解決這個問題，本文將創客文化引入到專創融合的教學改革當中，通過豐富的電子創客案例，給學生以啟迪和指引。同時得益于創客文化中的開源共享精神，使得學生得以從模仿學習入手，降低了創新實踐的入手難度，并結合專業課程的逐漸深入，引導學生在專業領域的深度和廣度方面進行創新，使得專業知識的學習和創新素質的培養齊頭并進。通過實踐嘗試，已經得到了一部分同學的肯定，后繼隨著教學改革的持續改進，以及朋輩同學的榜樣作用，希望能夠在電信專業培養出更濃郁的創客文化，影響更多的學生。