創建4D開放交互式實踐平臺的探索

摘要：闡述了如何精心打造研究生教育特色及課程體系認證，營造深厚的研究生治學氛圍，搭建面向工科研究生創新能力培養、學術交流的4D開放交互式實踐平臺，并對如何謀求高校規模發展和研究生培養質量穩步提高；如何解決高校資金緊張與信息技術基礎設施急待建設和維護、升級的矛盾；如何培養高質量、高素質的研究生，使其成為社會急需的實用型人才與更高層次科技人才的儲備庫等問題進行深入思考、研究和實踐，以期促進對工科研究生科學素質和創新能力的培養。

關鍵詞：工科研究生；實踐教學模式；4D開放交互式；實踐平臺

作者簡介：鄧力（1965-），女，重慶人，重慶大學電氣工程學院，副教授，重慶大學電氣工程學院博士研究生；劉和平（1957-），男，河南南陽人，重慶大學電氣工程學院、研究生院創新實驗室主任，教授。（重慶 400044）

基金項目：本文系重慶市研究生教育教學改革研究重點項目（項目編號：yjg122012）、重慶市高等教育教學改革研究一般項目（項目編號：113009）的研究成果。

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）25-0157-02

從總體來看，我國企業科技創新能力薄弱的關鍵因素是創新型工程科技人才匱乏。培養和造就創新型人才，特別是創新型工程科技人才，是建設創新型國家、實施科教興國戰略和人才強國戰略的關鍵之所在，也是中國大學現階段必須承擔的歷史使命。[1，2]

高校在國家創新體系中所具有的最大優勢不在于其所擁有重點實驗室的數量，而在于其豐富的研究生資源，[3]更在于研究生工程素質的提高和創新能力的提高。與其他教育階段相比，研究生教育更應關注的是創新意識、創新能力的培養，其中，創新能力的培養已成為研究生教育的核心。[4]

一、工科研究生教學模式存在的問題

現行工科研究生教學課程體系、教學計劃的設置還延續傳統精英教育思維方式：重理論、輕實踐，忽視專業技能實踐能力的培養。教學內容往往跟不上科學技術發展和工程實際需求的發展，出現了現代企業所應用的技術往往比學校教學內容更超前先進，相關教學內容遠遠落后于企業和市場需求的現象。

我國研究生培養模式主要由課程培養和導師培養兩部分內容構成。課程培養還停留在灌輸式的課堂教學模式上（即所謂上課—聽課—傳統實驗教學模式），而考試和考查則多以筆試為主。這種教學方式不僅遠遠落后于現在人才培養模式的需求，還受時間、地點、人員限制，存在網絡應用不充分，知識信息交流不及時、不廣泛等缺點。特別是大多是在實驗室利用設備做一些驗證性實驗；而創新型實驗和創新型實踐教學由于受到課時、實驗經費、教學資源和儀器設備、場地、時間等限制而無法實施，其后果是現行國內研究生的培養方式主要以理論教學和論文研究為主，出現“萬般皆下品，唯有論文高”。工科研究生評價體系導向重論文，輕設計，缺實踐，業界形象地稱之為“空對空”，從而導致畢業研究生不適應市場和社會行業的需求，更談不上為國家培養一大批高素質杰出創新型人才，且與國家提出的卓越工程師教育培養計劃目標相距甚遠。

二、創建4D開放交互式實踐平臺

在社會已進入世界經濟一體化和以計算機為代表的信息技術快速發展的今天，大力培養創新型人才已成為世界各國實現經濟科技發展和提升綜合國力的重要途徑，而對工科研究生的創新能力和開發能力的培養已經離不開對智能芯片的學習和掌握。國際知名企業，如美國TI（德州儀器）、美國微芯和美國Freescale公司已經在全球開展了大學計劃，他們在中國推行的中國大學計劃旨在通過對中國大學教育的投入，使中國大學的學生掌握最先進的智能芯片技術，支持素質教育和科技創新，促進產學研合作。為進一步全面提高中國工科研究生實踐創新能力，美國TI又開始實施在中國高校建立1000個“口袋式實驗室”（即將最新的智能芯片及其開發系統與實驗教學系統相結合，做成一個便攜式低成本的實驗開發板，意味著能把這個“實驗室”裝在自己的口袋中）的計劃，通過互聯網的專門網站得到大量的共享信息和學習資源，提高學習的進度、質量和水平。而美國微芯和美國Freescale公司也準備在中國高校投入上千個“口袋式實驗室”計劃，并承諾將在知識產權和技術方面給予本項目大力支持。“工科研究生創新能力的培養和創新實驗平臺建設研究與實踐”重慶市研究生教育教學改革研究重點項目以培養研究生創新實踐能力為核心，創建4D開放交互式實踐平臺。

4D開放交互式實踐平臺是基于“口袋式實驗室”和“云學習”系統的時間、空間、地點、網絡開放的4D開放交互式實踐平臺。該平臺也是基于互聯網的一個“云技術”的學習系統，在互聯網上提供大量的應用實例和開放原代碼例程以及開發流程和規范，該系統為工科研究生提供了自主學習智能芯片（嵌入系統）所需的軟硬件設備及技術支持。研究生還能通過該平臺學習和掌握在學校教學中未能學到的企業產品開發流程和規范，甚至可以借助其平臺進行產品開發的實踐和科研項目的實施。

三、構建全新的實踐教學模式

完善的研究生創新意識和創新能力的培養，首先需要完備合理的知識結構。研究生課程設置不僅要有利于研究生掌握系統的專業知識，而且還應突出教學內容的前沿性，同時加強不同學科之間的交叉、滲透和融合。在“深化專業”的同時，盡量以不同形式和途徑“拓寬基礎”，通過開設范圍廣泛的選修課和建立跨學科的課題組、研究所和實驗中心等來協調教學和科研工作，促進交叉學科的發展，盡可能拓寬研究生的研究領域和知識面，改變和增加研究思考問題的角度和方式。在本課題的研究和實踐中，將研究生公共課程“數字信號處理及應用”與電動汽車電機控制、智能電網控制、通信工程等不同學科和熱點方向相結合，搭建課程知識結構，提出相關課程學習知識點。

注重課內與課外、理論與實踐的結合，加強系統化學習中的過程管理，加大實踐環節的考核力度。在教學目標上強調智力的發展重于知識的獲得，在課程和專業設置上以追求知識本身的價值為本，重視基礎知識并強化實踐教育，通過培養方案、課程體系、教學模式的改革與創新，進一步確立“需求驅動、技術引領、產學研合作發展”的基本教學思想，縮小專業建設中存在的區域經濟發展需求與人才培養目標之間的差距，改變以往“人才培養重理論、輕實踐，實踐教學重動手能力訓練、輕創新能力培養”的局面。

本著邊研究探討、邊開發設計、邊教學應用、邊修改完善的原則，項目組將以重慶大學全校性研究生公共課程“數字信號處理及應用”為例大力推動創新實踐教學改革，將課堂直接設置在“口袋式實驗室”，對實踐教學模式的設計、應用等問題開展實踐性、驗證性探討和研究，探索利用4D開放交互式實踐創新平臺資源的教學新模式、新規律，并以問題結合實例的授課方式進行直觀教學，通過傳授基本的科研設計思路、實驗技巧、學科的基本規律，同時還將與本學科前沿研究熱點、學科發展現狀相聯系，做到基礎扎實眼界開闊。課外支持和鼓勵研究生充分利用“口袋式實驗室”，達到隨時、隨地進行學習、實踐和創新的目的。教師在教學過程中做到因材施教，根據研究生的實際情況制定不同的教學計劃，鼓勵研究生從自己的專業出發，把所學課程知識融合到本專業中，提出自己新的想法、新的思路和新的方案，并補充到網站上。在研究生的考核方面，不僅僅局限于對授課內容的掌握程度的考核，還將準備采用如綜述、做匯報、模擬課題設計等綜合考核方式，注重知識的活學活用和創新意識的培養，以便于研究生既打好廣博、堅實的理論基礎，又能重組其知識框架，使研究生的探索創新能力得到增強。

將學科競賽作為培養研究生創新意識和創新能力的主要手段和有效載體，鼓勵研究生獨立思考、強調發揮個人才智和潛力，培養和提高研究生的創新思維、創新能力、團隊合作精神、解決實際問題和實踐動手能力和社會適應能力。注重人才培養過程中的社會、企業和學校的結合，密切研究生與社會的關系，將封閉式教育轉變為開放式教育，充分利用社會資源和緊密聯合各行業的頂尖技術，讓研究生直接了解社會和企業的需求與發展，推動研究生綜合素質不斷提高。

四、結束語

“云學習”以其便捷性、交互性、超時空性及資源的共享分配方式，正在贏得現代人的青睞，基于互聯網“云技術”的4D開放交互式實踐創新平臺不僅能實現任務驅動和交互驅動的開放式教-學方式，強化培訓研究生的自學能力、查閱資料的能力、發散思維的能力、主動發現問題和解決問題的能力，還能在研究生實踐教學中增加軟件設計規范、軟件開發流程、產品化設計過程的培訓，建立以培養實踐創新能力和產品開發能力為目的的考核評價體系，最終達到提升研究生產品開發的能力，促使研究生從課程分科學習向工程實際綜合能力提升、從知識積累向能力生成轉化，為地方經濟和社會的發展提供高素質創新型人才。

參考文獻：

[1]田國強.對中國大學辦學理念和杰出人才培養模式的思考——如何才能培養厚德博學的高層次創新型人才？[EB/OL].2009.人人網.

[2]中國工程院創新人才項目組.走向創新——創新型工程科技人才培養研究[J].高等工程教育研究，2010，（1）：1-19.

[3]楊衛.營造研究生教育的創新環境[J].學位與研究生教育，2005，

（1）：3-6.

[4]吳鳳芝.研究生創新能力初探[J].東北農業大學學報（社會科學版），2009，（4）：23-24.

（責任編輯：劉輝）