產教研聯合實踐教學模式的研究與探索

吳 俊 譚艷華 江雪華

(東南大學 電子科學與工程學院,南京 210096)

百年未有之大變局下世界格局震蕩交織,科技創新能力已成為國際間綜合國力的決定性因素,人才是國家科技創新的根本源動力。電子信息產業作為新一輪科技革命的關鍵,關系到國民經濟社會發展的全局,對于加快推動經濟發展、促進產業結構調整、保障國家戰略安全、提高國際競爭力有重要意義[1-2]。電子科學與技術專業作為國家一級學科在電子信息化時代的重要性日益突出。

電子科學與技術專業(以下簡稱“電子專業”)不僅要求學生具有扎實的理論基礎、深厚的專業素養,更注重學生創新意識與實踐能力的培養。創新始于問題、源于實踐,實踐教學是高校本科人才培養過程中貫徹始終、不可或缺的重要組成部分,是研究型大學教學的重要方式、建設的主要內容、創新的根本途徑[3]。如何讓本科生在校獲取并掌握知識,提升創新和應用能力,培養綜合素質和實踐能力是電子專業培養過程中亟需解決的重要問題。因此,高校要在機遇與挑戰的考驗中,提升教學的內涵,建設適應高素質創新人才培養要求的現代化實踐教學模式。

1 實踐教學存在的問題

目前高校實踐教學還存在一些問題亟待解決,與培養拔尖創新人才目標還有較大差距[4],主要表現在以下幾個方面。

(1)全面發展的創新型人才培養需要強化實踐性教學環節,這就要求高校教師不僅具備扎實的專業理論知識,而且具有實踐操作和應用創新能力。由于高校教師擅長理論教學,但普遍缺乏產業背景和工程實踐經驗,客觀上教師隊伍工程實踐能力偏弱,不能有效培養學生工程實踐的意識和能力,在日常教學環節難以對學生進行高效的實踐創新訓練。

(2)企業擁有先進的生產設備和生產環境、制造技術和大批高素質的工程技術人員,具有真實的工程實踐和創新環境、先進的企業文化氛圍,能準確把握行業當前狀況、發展趨勢和社會的需求[5]。因此高校通過校企合作教學模式,以期提高學生創新能力。但部分高校采用的校企合作模式未能實現一體化教學聯動,企業淺層參與實踐教學,相關合作教學項目僅在形式上為高校提供支持。在人才協同培養實踐方面,無法對接產業對學生工程創新和技術攻關能力的培養需求[6]。

(3)教學理論與實際脫節,理論落后于實際,實踐教學內容更新不足,通常只圍繞理論教學內容,缺少教學手段和方法創新。教學手段傳統單調,教學方式單一,使培養的學生在解決實際問題上力不從心。

針對以上問題,高校要在教學實踐體系方面進行改革,一方面,改革教學手段,多元化教學方式,激發學生動手實踐的積極性;另一方面,切實加強與企業之間教育協作能力,提升企業在高校人才培養中實踐參與能力。

2 產教研三維聯合實踐教學模式探索

教育部《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》要求,著力提升學生解決復雜工程問題的能力,加大課程整合力度,推廣實施項目式教學等研究性教學方法,注重綜合性項目訓練。同時,完善多主體協同育人機制,推進產教融合,創新校企合作機制,布局建設人才培養實踐平臺,搭建校企對接平臺,以產業和技術發展的最新需求推動人才培養改革[7]。

東南大學在探索建設“實踐型”人才培養體系中,堅持理論教學、實踐教學、自主研學的“三元結合”教學模式[8]。電子科學與工程學院(以下簡稱“電子學院”)堅持立德樹人根本任務,在學校“三元結合”教學模式的基礎上構建“產教研”三維聯合實踐教育模式,如圖1所示。“產教研”三維聯合是指企業、教學單位和科研基地共同協作,以培養學生綜合實踐能力為核心,深化產教融合、踐行協同育人的人才培養和教學模式。“產教研”通過全面引入優勢科研資源和企業重大技術需求,充分發揮企業在工程能力、實踐經驗、產業需求和學校在理論根因、研究能力、學術視野等方面的優勢,拓展實習實踐資源,推動人才培養改革。

圖1 三維聯動教研融合、校企共贏的實踐教育體系

學院以互利共贏為原則,通過政策措施引導,分層次重點建設一批集實習、生產、研究功能于一體的高水平校外實踐教學基地,形成18個重點建設的校企聯合培養基地為引領,17家企業共建研究生工作站為支撐,16個校企聯合研究中心為主體,4個國際聯合實驗室為補充的布局合理的校企聯合實踐架構,推動校外實踐教學基地的可持續發展。通過實踐教學基地,企業積極參與教學安排并提供師資、場所和先進設備,使學生能全方位、多角度地學習企業先進技術及文化,將理論培養與實踐鍛煉融為一體[9]。

科研基地擁有先進的實驗設備、豐富的實驗資源和雄厚的師資力量。電子學院通過面向本科生開放重點實驗室,將國家專用集成電路工程技術研究中心、光傳感/通信國地方聯合工程研究中心兩個國家級科研基地及8個省部級科研基地作為科研實踐載體。一方面,通過科研實踐載體將科研成果融于教學,拓寬學生科研視野,激發學生專業學習興趣,增強學生自主創新意識,拓展學生科研探索思維。另一方面,在科研基地開展實踐教學及學術研討活動,讓學生感受科研實踐氛圍,激發求知、探索欲。此外,科研基地能將科研項目轉化為科研實踐資源,培育大學生創新訓練項目、畢業設計等項目[10],為本科生提供自主研學、自主發展、自主創新、自主探索的良好實踐環境。總之,通過全面開放重點實驗室,為學生創新意識和實踐動手能力培養提供環境保障,為實踐教學提供良好的支撐。

電子學院通過整合校內外實踐資源,搭建學校專業理論教育與社會人才需求銜接的平臺。以科教結合、產教聯動方式形成優質教學資源,以“項目鏈”為載體,以“導師組”為抓手,構建了實戰型、校企共贏、多方協同的工程緊缺人才培養教育實踐平臺新體系。

2.1 構建立體化人才培養結構

本科生導師制以促進學生全面發展為目標,在充分尊重學生個性差異、多元發展的前提下,結合學生的實際情況,分層設計目標要求,為學生提供個性化指導。導師指導本科生有內容上的針對性、組織上的靈活性、方法上的多樣性等特點[11]。為充分發揮導師的育人功能,電子學院根據學生在學術、實踐和創新等方面的特殊需求,從不同的認知領域出發,為其配備了由一流學者擔任的學術導師、一線青年教師擔任的實踐導師和具有豐富產業經驗的企業導師,構建立體化人才培養結構。目前推出的“低年級有學術導師,高年級有實踐導師和企業導師”的導師組模式,讓育人力量下沉到學生學習、實踐和科研的一線,為學生提供沉浸式學習研究環境,激發他們的創新潛能。

學術導師了解電子專業的培養目標,熟悉專業培養方案以及教學模塊之間的關系,對專業有深刻的認識。學術導師向學生介紹專業的前沿發展趨勢,引導學生提高專業認識、增強專業認同感和歸屬感。一線青年教師創新思維活躍,掌握著專業最前沿的知識。實踐導師利用科研基地資源,將本科生納入自己科研團隊,指導本科生參加競賽、大學生科研訓練、畢業設計等項目。在實際的科研項目中,讓學生感受科研氛圍、樹立科研態度、掌握科研方法。企業導師從企業聯合實踐載體中選聘,具有豐富的產業知識和實踐經驗,了解行業前沿問題。企業導師以產業需求為契機,通過講座、交流、開發項目等手段,可更好地激發學生對科研實踐的興趣,培養學生對科研實踐的參與感和解決實際復雜工程問題的能力。

每學年初,電子學院結合上一學年的導師考核結果對導師庫實行動態進出管理,并以學生意向優先、雙向選擇的原則充分滿足學生和導師的雙選需求。為加強導師工作,電子學院每學期定期召開導師工作會議,對相關工作進行研究、布置和總結。一方面,通過認定工作量、年底績效考核等方式有效調動導師工作積極性,激活導師資源。另一方面,通過設置年度考核和導師庫動態進出機制,保障導師指導質量。通過“導師組”的立體化人才培養結構,電子學院完成對學生全程化、多維化、個性化的專業培養和科研實訓。

2.2 搭建遞階式“項目鏈”

實踐教學不是一蹴而就,而是循序漸進、不斷提高的過程。學院通過重構培養方案,搭建以課程項目為先導、以競賽課題為依托、以大學生科研訓練計劃為突破、以畢業設計為支撐的“項目鏈”,達到實踐教學不斷線,實現“遞階式”實踐教學;通過以項目為紐帶,促進企業、科研基地參與人才培養,落實“導師組”指導,達到產教研融合。具體實施方案為:重點建設實踐教學課程;營造濃郁競賽氛圍,激勵更多的學生在實踐導師的指導下參與學科競賽;實踐導師和企業導師面向全體學生,進行多元化的大學生科研訓練計劃和畢業設計指導。

實踐教學的根本還是本專業的基本理論,課堂教學是本科獲取知識和能力的主渠道、主陣地。為培養學生的實踐能力,抓住課堂教學這一重要支點,充分發揮課堂教學的基礎作用,學院與企業共建“計算機綜合課程設計”“集成電路綜合課程設計”“光電系統工程設計”等23門實踐課程。這類實踐教學課程采用課程項目研究的形式,在課程教師的指導下,組織學生立足專業基礎、打破課程空間/時間限制,通過文獻梳理、實踐探索等方式自主完成課程項目研究,將課內延展到課外。該類實踐課是“橋梁課”,使學生了解前沿科研成果,吸引學生積極探求知識,讓理論與實際、教與學、教學與科研得到有效融合,同時還是“基礎課”,以研究問題為核心,以研究方法為過程,著重思維方式和研究方法的訓練,培養了學生創新實踐的思維模式。

在緊密結合課堂教學的基礎上,通過競賽的方法可激發學生理論聯系實際的實踐探索能力,通過發現問題、思考問題、研究問題、解決問題和反思問題的過程,培養學生創新思維和實踐探索能力[12]。一方面,學院修訂推薦免試攻讀研究生條例對學科競賽獲獎進行加分,調動學生參賽激情;另一方面,學院通過設立科學技術協會和本科生創新活動實驗室、定期舉辦競賽經驗交流會、沙龍等系列舉措,為學生提供競賽條件支撐。學院通過梳理專業特色并結合學校實際,聯合企業舉辦全國大學生FPGA創新設計競賽、全國大學生嵌入式芯片與系統設計競賽和集成電路EDA設計精英挑戰賽三大國家級競賽。三大競賽以“創新實踐”為最終目的,依托企業和科研基地,發布以產業為導向的科研前沿項目,系統地培養學生創新能力,解決課堂教學缺乏針對性的問題。其中嵌入式芯片與系統設計競賽于2020年成功入圍全國普通高校大學生競賽排行榜,成為該領域頂級賽事之一。

科研訓練計劃能將教師的科研工作、企業需求與教學充分融合,其本質是科研項目[5]。學院基于其“項目”的特質,面向所有本科生,提供自選課程、教師課題和企業課題,強化電子專業學生創新創業意識和實踐能力,提升創新實踐教育實效。通過參與教學與科研、產業與理論緊密結合的項目,本科生能夠理解自身知識、能力如何在科研和工程實踐中得到應用、發揮,完成學以致用的過渡。

經過課程項目、競賽以及科研訓練計劃,學生已初步具有科研探索能力。在此基礎上,利用企業和科研基地平臺,結合企業生產實際和科研前沿問題,通過畢業設計項目可對學生進行一次全面系統的綜合訓練。通過畢業設計項目,學生的知識和技能得到綜合應用,設計方法和手段得到綜合使用,能力和素質得到綜合提高。同時,學院通過“卓工”項目,使學生在校企雙方導師的指導下,讓學生參與真實工程項目,得到“真刀真槍”解決工程實踐問題的機會。

3 結語

本科生創新實踐能力的培養是高校高質量本科教育的題中之義,滲透和貫穿于大學教育的全過程。東南大學電子科學與工程學院通過充分發揮高校培養實踐創新人才的主體地位,構建“產教研”三維聯合實踐教學模式,按照“夯實課程項目、強化科研訓練項目、活化競賽項目、落實畢業設計項目”的原則實施“項目鏈”。以項目為紐帶,“導師組”通過“產教研”三維聯合“跨界”教學模式,讓企業充分參與人才培養,破解了教學實踐與教師科研、企業應用脫節的問題,提高了學生的知識積累、能力拓展與綜合素養,在創新型人才培養方面具有顯著的優勢和重要作用。