應用型本科電子信息類專業創新創業實踐課程改革與探索

王 波,焦文潭,布 挺,張 剛,董紅政

(洛陽理工學院 電氣工程與自動化學院,河南 洛陽 471023)

隨著電子信息產品消費市場和需求的不斷增長,電子信息產業成為我國實施創新驅動戰略、推進供給側結構性改革的關鍵力量[1-2].中國制造2025、“互聯網+”、制造業與互聯網融合等一系列國家重大戰略的深入實施,標志著我國電子信息產業發展進入由大變強、由跟隨并跑向并跑領跑轉變的重要戰略節點.電子信息類專業具有較強的工程性和強調解決復雜問題能力.因此,培養具備較強創新精神和工程應用能力的復合型人才,是應用型本科電子信息類專業亟待解決的共性問題[3-5].為適應人才培養需要,創新創業教育已成為應用型本科高校復合型人才培養模式的新路徑之一[6-7].

創新創業實踐是應用型本科電子信息類專業提升學生專業實踐能力和創新能力的重要環節.改進創新創業教育的教學設計、教學方法以及考評方式[8-9],加強對學生技術創新和創業實踐能力培養,是新形勢的必然要求.因此,創新創業實踐課程應以服務社會為理念,以工程項目和競賽項目為載體,以解決工程技術問題與技術創新為抓手,突出培養學生解決復雜問題的能力和項目管理的能力,重點提升團隊協作意識和社會服務意識.創新創業教育必須找準定位、瞄準目標,積極改進課程教學方法和考評方式,以“2個能力”和“2個意識”為課程目標開展創新創業實踐教學改革與探索.

1 創新創業實踐課程體系構建

結合電子信息類專業人才培養目標和行業需求,圍繞培養“2個能力”和提升“2個意識”,強化應用型人才培養.課程改革采用應用技術型人才培養的CDIO層次化教學體系[10-11].課程體系的構建解決2個重點問題:1)構建并完善基于成果導向的CDIO教學體系.依托創新創業實踐課程項目案例為專業課提供項目、案例,供專業課組織教學,在專業課完成“構思”“設計”的基礎上,實現課程的“實施”與“運行”.2)吸收工程認證理念設計、實施過程教學.確定課程目標,重構教學內容,以成果為導向構建多元化考核方式,實現以學生為中心的轉變,淬煉吃苦耐勞、頑強拼搏的意志和品質,落實不忘初心、服務社會的思政建設要求,貫徹“五育并舉”理念.

應用型本科電子信息類專業創新創業實踐課程體系可采用三級題目方式,如圖1所示.

圖1 基于CDIO的創新創業實踐課程體系

一級題目是畢業設計課題.該級題目的具體實施和運作由學科競賽、項目研發、創新創業、服務社會等環節組成,主要針對企業實際項目完成嵌入式產品研發、智能裝備控制和系統集成等環節.該級題目主要考查學生科技創新能力,通過挑戰杯、電子競賽、智能車等學科競賽最大限度為學生參與科研項目創造良好條件,并積極營造服務社會的良好氛圍,增強學生科技創新的積極性.

二級題目是設計過程的分解.該級題目通過電子工程設計和嵌入式應用,以及運動控制系統、電氣控制與PLC、智能控制技術、網絡與自動化系統集成等綜合設計,培養學生在設計過程中提出問題、解決問題的能力.該級題目的實施,可以提升學生從方案選取和設計、軟硬件設計與調試、故障診斷與解決等方面的能力,使學生具備良好的工程素養.

三級題目是應用實踐.該級題目在整個課程體系中處于基礎知識應用的構思環節,其通過單片機原理及應用和微機原理、自動控制原理和現代控制理論、電機拖動、電力電子技術、自動化儀表等課程的實踐教學,培養學生使用所學過的基本理論知識來構思如何解決實際問題的能力,使學生建立起完整的工程理念.

2 創新創業實踐課程內容設置與實施方法

2.1 課程設置情況

按競速、電子產品設計、項目研發、創新創業等項目類別,開設課程導學、智能車、機器人、電子設計、PID控制、電機應用、挑戰杯、“互聯網+”、創新創業系列(1-8)等16個教學專題,如圖2所示.競速和電子產品設計項目,設置電子設計競賽、智能車競賽、機器人競賽、PID控制基礎和電機應用基礎等5個專題,選取智能車、電子設計、工業機器人應用和機器視覺4個教學資源庫,可在智能車基地、科協、物聯網制作基地、家電維修和機器人實驗室等實踐基地開展,著重培養學生解決復雜問題的能力.項目開發環節,設置創新創業系列專題(1-3),選用網絡與自動化系統集成教學資源庫,在創新實驗室、工程訓練中心、電子創新工廠、AI云創空間以及合作企業等基地開展,使學生具備良好的項目管理能力.最后一個項目是創新創業環節,該項目設置挑戰杯、“互聯網+”、創新創業系列專題(4-8)和課程導學等8個專題,采用學科前沿、國家政策、法律法規、工程倫理和創業等教學資源庫,在千度創客空間、炎黃科技園創新創業實踐基地和大學科技園進行,為學生創新創業提供良好的設施氛圍和項目,并安排企業導師,培養學生的社會服務意識.

圖2 課程內容與資源

16個教學專題的實施,全面提升了學生在解決復雜問題、項目管理、社會服務等方面的能力,使學生具備較好的團隊合作意識.

2.2 組織實施情況

1-7學期,課程教學設計以分散方式實施(如圖3所示).第1-2學期是認識環節,集中講授“課程導學”專題,進行職業生涯規劃和創新創業教育;第3-6學期是實踐環節,集中講授“創新創業之項目設計流程篇”專題,同時在項目實施過程中通過講授其他專題,指導學生參加競賽、參與教師項目,組織學生節在假日(含寒暑假)進行志愿服務活動.

圖3 課程實施教學設計

第7學期是學分認定和成果輸出環節.經雙選,學生進入企業學習或創業,完善、運營項目.在課程實踐具體組織實施環節,依托家電、智能車、智能裝備、科學與技術、機器人等協會實施教學,其組織、實施流程,如圖4所示.學生自發組建項目團隊,通過社會實踐和企業實習調研,自主選擇真實項目.在實踐基地中,教師指導學生實現項目全過程.學生在“學中做、做中學”,先后歷經構思與選題、方案論證、設計制作、項目測試、質疑與辯論等過程.學生參加競速、電子產品設計、互聯網+、挑戰杯等各類競賽,并深入社區、中小學、企業,進行維修、支教、展示、項目研發等服務.

圖4 課程組織實施過程

2.3 課程成績評定與課程評價

競速類、電子產品設計類考核分別在每學期前、后半程舉辦,成績排名前30%通過考核.項目研發和創新創業類每學期末集中考核1次.在第7學期,各類項目指導教師,對通過考核的學生按如下方式集中進行成績評定:1)前期項目測試、質疑與辯論成績分別占比50%、30%;2)學生提交設計報告,占比20%.其中,解決方案、工程倫理(服務社會)和報告規范性分別占該環節的50%、30%和20%.

課程評價[12-14]采用課程評教、學生獲獎、項目引進經費數、校友企業反饋等多種方式進行.課程組根據教學任務完成度,依照學校評教題目,通過“問卷星”平臺發布課程評教問卷.近三年來,該課程學生平均評教得分在97分以上.課程同行評價得分96分以上;學生獲學科省級以上獎項200余項;項目研發經費逐年攀升,課程團隊累計引進經費900余萬元.校友企業積極回報母校,與學校共建創新創業課程[9],聯合培養學生,平衡學生就業與企業需求關系,真正實現“校中有企、企中有校”的深度融合.

2.4 創新創業實踐課程改革特色與創新

2.4.1 校企共育,激勵創新

所有工程項目類的課題全部來自企業,由企業指導教師和校內指導教師共同指導完成.合作企業設立獎學金,鼓勵學生創新.

2.4.2 學科競賽,淬煉身心

經過層層選拔,學生以頑強的意志迎難而上,在學科競賽中既提升科技創新能力,又淬煉意志、品質.近三年,學科競賽碩果累累.全國大學生智能汽車競賽、全國大學生電子設計競賽、機器人大賽分別獲國獎3項、3項和44項,省獎14項、30項和28項.2019年,全國大學生電子設計競賽獲國獎3項,省獎23項,數量、質量均取得突破.

2.4.3 創新創業,初見成效

經過創新創業實踐課程學習的學生,獲創新創業類大賽省獎8項.其中,河南省“互聯網+”大學生創新創業大賽省獎2項,落地企業3家,獲專項扶持資金5萬元.

2.4.4 奉獻社會,不忘初心

在課程實踐過程中,定期組織學生利用寒暑假、小長假開展科技下鄉等社會服務,同時植入德育、智育、美譽等五育理念.先后獲評2項省級以上志愿活動榮譽.

隨著課程改革的實施,各協會以各種方式深入基層,到社區、中小學奉獻愛心,真正體現了奉獻、友愛、互助、進步的志愿者精神.

3 創新創業實踐課程改進方向

3.1 持續完善計劃

1)依據專業特點,逐步拓展賽事類型,滿足不同專業、不同特點學生的職業發展需求.

2)持續豐富教學案例庫和教學專題,編寫配套講義或教材,保持教學資源與教學內容的技術先進性.

3)與企業深度合作,共同提升學生解決工程技術問題與技術創新能力.

4)完善線上教學資源管理平臺,為學生提供便捷的學習資源獲取通道.

3.2 需要進一步解決的問題

1)強化數學思維和數學方法,提升學生解決復雜工程問題的能力.

2)實現課程質量跟蹤調查,不斷優化教學設計與實施過程,提高教學質量.

3.3 改革方向和改進措施

1)引入全國大學生數學建模競賽,參照競速類組織實施教學活動.

2)制定課程質量調查問卷,面向應屆畢業生和畢業5年后的學生進行調研,基于調查結果,分析、查找不足之處,提出改進措施,持續改進.

4 結語

以CDIO理念深度構建創新創業實踐課程體系,高質量推進各環節實施,提升學生技術創新和創新創業能力.在實踐過程中實現學生奉獻意識、工匠精神等綜合素養提升,貫徹人才培養的“五育并舉”.依托現有改革成效,在建立專題、充實教學案例、豐富賽事類型及線上資源建設等后續建設過程中,強化數學思維和數學方法,重視課程質量調查問卷,扎實推進持續改進,進一步提升創新創業教育的實效.