科教融合背景下創新人才培養模式研究

［摘 要］ 針對國家對創新人才培養的需求，結合中北大學人才培養的特色，分析了科教融合教學方法對創新人才培養的重要性，論述了中北大學科教融合具備的優勢，以及中北大學教師、學生在科教融合過程中所存在的問題，并在此基礎上提出了教師、學生如何將科研與教學有機融合，實現“寓教于研、科教融合”，從而充分發揮科教融合的作用，更好地加強學生的創新意識、實踐能力和社會責任感，為國家培養適應國家創新發展的戰略人才奠定基礎。

［關鍵詞］ 科教融合；創新人才；培養方法

［基金項目］ 2022年度山西省教改項目“基于科教融合理念的電氣工程與智能控制專業的教學模式研究”（J20220667）

［作者簡介］ 李新娥（1971—），女，山西大同人，工學博士，中北大學電氣與控制工程學院教授，碩士生導師，主要從事儀器科學與技術研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）14-0109-04 ［收稿日期］ 2022-11-08

高校作為人才培養的聚集地，如何培養創新型人才對國家的科技創新起著至關重要的作用。中國工程院院士杜祥琬曾指出：“要想成為世界科技強國，中國必須成為科學發現的沃土，技術創新的引領者和培養與吸引人才的高地”。教學和科研是高校的兩大任務，教學是高校的立校之本，科研是高校的強校之源，教學能推動高校科研的發展［1-4］，科研能促進高校教學質量的提升，二者相輔相成。同時，科技創新與人才培養密切相關，科教融合的本質就是在科研—教學—學習的過程中進行知識的創新、傳授、傳播和傳承，使師生能夠進行互動式學術探究，取長補短、開拓進取［5-6］。如何將教學與科研有機融合培養適應國家創新發展的戰略人才，一直是各大高校探索和思考的問題。

近年來，中北大學針對國家對復合型、創新型工程人才的迫切需求，以全面提升學生創新創業能力為宗旨，建設了30 000余平方米的創新創業實踐場所，全力支撐教師、學生的創新實踐活動，為中北大學實施科教融合提供了平臺，進一步促進了科研與教學的有機融合，為培養滿足國家需求、具有中北特色的創新型人才奠定了基礎。

一、創新人才培養對科教融合的需求分析及存在的問題

（一）需求分析

創新型人才是國家民族發展的力量和源泉，創新型人才隊伍是實現建設創新型國家的重要支撐［7-8］，創新型人才要具備扎實的基礎理論、豐富的科學知識、嚴謹的治學態度，探索未知領域的勇氣［9-10］。高等學校作為培養人才的前沿陣地，如何培養創新型人才至關重要。科研與教學緊密結合是培養創新型人才的重要手段。中北大學擁有一批高素質的科研生產骨干人員，具有較強的開發研制能力，十年來，共有70多項成果應用于“神舟”“嫦娥”“天宮”“北斗”“復興號”“港珠澳大橋”等國家重大工程，有著良好的科研環境，尤其在工程應用方面具有獨特的優勢，為科教融合奠定了良好的基礎，具有天然的“科教融合”優勢。將高水平科研成果融入課程有助于培養學生利用多學科知識分析和解決復雜問題的能力，同時也將為中北大學“雙一流”建設提供強有力的支撐。

（二）教學過程中科教融合存在的問題

通過對中北大學各學院的調研發現教師教學及學生學習中主要存在以下問題：（1）部分教師在教學過程中存在科研、教學“兩張皮”現象，有的教師將主要精力投入科研中而忽視了教學，無法將科研成果轉化為教學內容。還有部分教師雖然在課堂上給學生講授自身科研項目，但與教學融合不緊密，不能從科研項目中提取出與課程相關的基本知識，學生感受不到課程對科研的支撐作用。例如，中北大學電氣與控制工程學院、儀器科學與技術學院、信息與通信工程學院的教師承擔了大量的有關動態測試的縱向及橫向項目，這些項目有基礎研究類的，有工程設計類的，各項目研制開發過程中涉及的課程有“傳感器”“數字電子技術”“模擬電子技術”“誤差理論與數據處理”“光電探測技術”“單片機”等專業課程，還涉及各類繪圖軟件、仿真軟件、數據處理軟件的相關選修課。但部分教師在講課時無法提取出研制過程涉及的德育相關的科研問題與學生分析探討，無法將科研問題潛移默化地引入課程當中，導致學生感覺科研與所學課程無關，從而給學生造成一種課程知識用處不大的感覺。（2）部分教師在教學過程中過分注重理論知識，教學方法更傾向于傳統的授課方式，學生的理論知識掌握較好，但與工程實踐相結合時就無從下手。這是由于教師沒有靈活應用科教融合的教學方法，導致學生的創新思維、創新能力和綜合素質無法得到提升。例如，“檢測技術與傳感器”課程是一門綜合性很強的多學科交叉課程，中北大學在測試領域中各類傳感器及相關知識的工程應用是非常突出的，但大部分教師在授課過程中沒有很好地發揮這些科研優勢，而只注重傳感器基礎知識的講授，配合一些原理驗證性實驗，沒有將科研項目用到的傳感器與課程的相關知識有效融合，無法引導學生從項目中學習知識并把知識靈活應用到項目中，激發學生的學習熱情及創新思維。（3）學生的科研意識不強，科研能力不足，學生經歷“千軍萬馬過獨木橋”的高考，以經驗和重復訓練為主的記憶書本知識和做題的能力比較強，而缺乏實踐動手能力。不能把書本上的理論知識與實際應用很好地貫通，處于“被動學”與“不會用”的狀況。學生做題能力很強，基本理論也很熟練，但一到工程應用就手足無措，無從下手。比如“電力電子技術”課程，有的學生理論考試分數很高，但在課程設計時就有些“力不從心”。（4）學生面對科研問題比較茫然，不知從何下手，心有余而力不足，課堂上學習的理論知識應用到實踐中“失靈”了。雖然有的學生參加了一些科技創新活動，如創新創業訓練項目、科技競賽等，但在結題或答辯結束后就終止了，只是為了參加而參加，沒有真正投入進去，因此也沒有進一步探索下去的興趣。還有部分學生拿到創新題目，不能先靜下心來全面分析了解其相關研究情況，對前沿知識了解不夠深入，沒有積極地查閱文獻、有效地消化文獻，而是急于下手，導致手足無措。另外，有的學生雖然完成了相關任務，但缺乏進一步挖掘深層次問題的意識。

二、基于科教融合的創新人才培養方法

針對中北大學教學中存在的問題及中北大學人才培養目標的特點，提出以下教學改進方法。

（一）在教學中強化科研意識、營造科研氛圍

濃厚的科研氛圍能夠激發學生參與科研的熱情，對學生的創新能力和科研實踐能力的提高起到促進作用。可采取以下措施提升學生的科研意識：（1）邀請國內學術界和企業界高水平專家來校舉辦學術報告、講座等，追蹤學科前沿和研究動態，各專業定期舉辦學術論壇，每一位任課教師每學期至少做一次學術講座，講座內容可以是所承擔的科研項目，也可以是所屬專業國內、外的研究熱點，還可以讓博士生、碩士生以學術匯報的形式與本科生定期交流，活躍學術氛圍，培養本科生的學術素養。如中北大學電氣與控制工程學院、信息與通信工程學院、儀器科學與技術學院的每名博士生每月至少面向全校本科生做一次學術講座，并不定期邀請國內外專家做學術報告。（2）針對自身科研項目結合各自的課程定期開展專題教學科研研討活動，提煉科研項目涉及的與所授課程相關的科學問題，依托科研問題設計出相應的教學項目，以課題帶動教學，發揮科研對教學的促進作用，樹立上課即研究的理念。例如，在講授“檢測技術與傳感器”課程電容式傳感器的內容時，引入火炮膛壓測試的科研項目，該項目用到的知識與教材第四章及第十一章內容的知識緊密銜接。教師在教學過程中，通過科研項目的引導，一步步引導學生將“檢測技術與傳感器”課程中學過的知識串聯起來，通過項目應用學過的知識點，讓學生能將理論知識與科學實踐結合起來，理論知識由抽象變具體，激發學生的學習熱情和科研興趣。另外，鼓勵教師將自己的技術成果轉化為實驗內容，通過實驗將理論與實踐相結合，使實驗內容更具有綜合性和創新性，通過實驗，加深對相關課程和工程問題的理解，寓教于研、科教融合，進而促進對學生的實踐能力、探索能力和創新能力的塑造與培養。（3）成立課程小組，針對專業對學生培訓和指導，包括單片機、電子電路、信號分析與處理、機器人技術、繪圖軟件、控制軟件開發等相關專業知識。同時利用中北大學成長導師平臺，督促導師對學生的創新指導，加強學生的創新意識，各課程小組要在學習中不斷完善教學與科研的融合，深入研究課程，突出課程的理論性和指導性，抓住重點和難點問題，在確定課程整體框架的基礎上結合科研課題，把課程的核心問題搞清楚，運用專業方法和專業思路，最終形成高質量的研究成果。例如，電氣與控制工程學院的智能控制創新實驗室對學生進行了單片機和嵌入式的硬件的培訓，激發了學生的創新信心。中北大學44項大創項目申報中有9項是經過培訓的學生申報的，“劉鼎杯”大學生創新創業大賽入圍復賽名單公示結果顯示，科技創新類277項中有電氣與控制工程學院12項，創意激發和調動學生積極性效果初顯。

（二）推動學生參與科研活動

推動學生參與科研活動可以從以下幾方面入手：（1）鼓勵和支持學生參加各類競賽活動，以賽促學、以賽促研；做好前期培育和遴選工作，擴大學生參與面，鼓勵有科研經費和項目的教師，選拔一定數量的優秀本科生參與科研課題研究和技術研發工作。培養學生科研興趣和基礎科研能力，指導大學生參加“挑戰杯”“智能互聯”創新大賽、“華北五省機器人”大賽等科技競賽。中北大學智能控制創新實驗室的指導教師多年來一直開展智能化測控系統應用研究，注重利用科研平臺培養本科生的創新創業實踐能力，通過構建研究生—本科生團隊，指導學生積極申報大創項目、參加電子設計大賽、“挑戰杯”競賽、“藍橋杯”競賽、“互聯網+”創新創業競賽等，取得了省級金獎、國家級二等獎、銅獎等榮譽，為培養創新人才發揮了巨大作用。（2）根據學生的特長和自身專業特點，成立興趣小組，給每個興趣小組制定明確的目標、任務及時間節點，以任務驅動提升團隊成員的創新實踐能力，并發揮團隊協助的作用，督促學生積極申報大學生創新項目，鼓勵研究生參與進來，充分利用高年級本科生和研究生的豐富經驗起到傳幫帶的作用，引導學生開展設計型、研發型、創新性實踐，發揚探索精神。還可結合學生的興趣愛好，將大學生創新創業項目、科技競賽與專業創新實驗、畢業設計相結合。將各個實踐環節有機結合，將最初的原創想法最大、做成，從而提高學生分析問題、解決問題的能力。例如，中北大學“懸若日月”項目團隊由14個專業的本科生組成，學生利用所學專業知識針對汽車“傳統懸架技術固定、功能單一”等市場痛點，提出了“分體三囊室空氣彈簧+電控可變阻尼減振器”“多參數采集+多算法控制”“電控主動穩定桿”三大技術創新，并進行技術實踐，取得了顯著的成績，極大地鼓舞了學生創新的積極性，培養了學生的科研能力。（3）學生在學習過程中要學會系統地查閱和處理文獻，學會搜集、整理有效的研究資料。要求學生結合自己的專業課程及所參加的科研項目，在文獻閱讀的基礎上，經自己的消化吸收、分析判斷、歸納綜合，整理出閱讀報告或文獻綜述。鼓勵學生每周選擇精讀一至兩篇文獻，慢慢提升文獻閱讀能力，以及專業知識的儲備量。提高學生發現問題、總結問題、善于學習、分析的能力。例如，學生在做電力電子技術課程設計時，在拿到設計題目后，首先要針對題目查閱國內外研究現狀并寫出文獻綜述，分析總結出所做題目目前的發展情況及存在的問題，針對性地利用所學專業知識開展設計，做出自己的特色。

結語

高校在培養學習過程中，既要強調教師的教學學術能力，即將研究數據和科研成果融入教學的能力、開發學生研究技能的能力，又要強調學生主動參與科研的意識。教師要注重對科研方法和態度的傳授，學生要進行探究式、創新性學習，以科研為主導，教學融入，師生共同研究學習內容，充分發揮科研和教學的互動，從而形成有利于科教融合的教學環境。

中北大學教師在教學過程中不斷革新，通過將在科學研究過程中遇到的問題貫穿教學全過程，以科學問題引導教學，提高學生的科研能力，培養學生的創新思維，達到社會、國家對大學生的預期，滿足知識生產、人才培養與社會轉型進步的需求，達到創新型人才的培養目標。形成了“人人有科研、人人搞創新、人人謀創業”的創新創業格局，極大地增強了學生的創新意識、實踐能力和社會責任感。

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Research on Training Mode of Innovative Talents under the Background of Integration

of Science and Education

LI Xin-e， FAN Jin-biao， ZHANG Yu

（School of Electrical and Control Engineering， North University of China， Taiyuan，

Shanxi 030051， China）

Abstract： In view of the national demand for the cultivation of innovative talents， combined with the characteristics of the cultivation of talents in North University of China， this paper analyzes the importance of the integrated teaching method of science and education for the cultivation of innovative talents， discusses the advantages of the integration of science and education in North University of China， and the problems existing in the process of the integration of science and education in North University of China. On this basis， it puts forward how teachers and students can organically integrate scientific research and teaching to realize the method of “teaching through lively education and the integration of science and education”， so as to give full play to the role of the integration of science and education， better strengthen the students’ innovation consciousness， practical ability and social responsibility， and lay a foundation for the country to train strategic talents to adapt to the national innovation and development.

Key words： integration of science and education; innovative talents; training method