基于創新人才培養的實踐教學體系研究

徐軍 李欣 孫明曉 尤波

摘? 要：由于新時代對人才培養提出了更高的要求，創新成為高等學校實踐教學改革的熱點。在學生的培養過程中，各高校更加注重以創新思維和實踐能力的培養作為核心目標。針對哈爾濱理工大學電子信息科學與技術專業實踐教學環節存在的問題，該多元融合的層次化實踐教學體系將以成果為導向對本專業的實踐教學進行改革和重構，以學生的創新能力為目標，深度契合了工程教育專業認證和“新工科”建設的教育思想，符合國家創新驅動戰略對人才的需求。經過探索和實踐，該實踐教學體系對創新人才培養行之有效，學生的創新和實踐應用能力顯著提高。

關鍵詞：新工科;創新人才;電子信息科學與技術;實踐教學

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）07-0027-04

Abstract： Since the new era puts forward higher requirements for talent cultivation， innovation has become a hot spot in the reform of practice teaching among colleges and universities. In the process of cultivating students， colleges and universities regard the cultivation of creative thinking and practical ability as the core goal. In terms of the problems existing in the practical teaching session of the electronic information science and technology majors of Harbin University of Science and Technology， the multi-integrated hierarchical practical teaching system will reform and reconstruct the practical teaching of the major with OBE （Outcome Based Education）， aiming at the students'innovative ability. This system also deeply fits the engineering education professional certification and the education idea of "new engineering" construction， which is in line with the demand for talents in the national innovation-driven strategy. After exploration and practice， the practical teaching system is effective for the cultivation of innovative talents， and the students' ability to innovate and apply practically is significantly improved.

Keywords： innovative talents; electronic information science and technology; practical teaching

引言

電子信息科學與技術進步快，學科交叉融合迅速是推動現代社會科技進步最重要的推手之一。隨著微納系統、工業互聯網、智能可穿戴設備、人工智能等新一代信息技術的高速發展，電子信息行業對該專業畢業生的動手能力、創新能力和多學科交叉綜合能力的要求不斷提高，在新工科和工程認證的背景下，提高本專業學生的創新實踐能力，已經成為本專業人才培養的重要工作。

實踐教學作為電子信息科學與技術專業人才培養方案的關鍵教學環節，擔負著專業創新人才培養的重要使命，其教學質量的優劣將直接影響到學生創新實踐能力的培養質量。為了滿足行業對人才的需求，以培養學生實踐創新能力為目標，哈爾濱理工大學自動化學院電子信息科學與技術專業對現有創新人才培養體系進行梳理與總結，針對本專業學生在創新實踐能力培養方面存在的教學問題和制約因素，通過深入研究大學生創新能力培養的各相關要素和環節，構建了多元融合、循序漸進的層次化實踐教學體系，突出學生的主體地位，注重培養學生的實踐能力和創新能力，推動創新能力培養的持續改進。在此基礎上，形成了以成果為導向的電子信息科學與技術專業創新人才培養實踐教學體系，深度契合了工程教育專業認證和“新工科”建設的教育思想，符合國家創新驅動戰略對人才的需求。

一、電子信息科學與技術實踐教學存在的問題

為實現電子信息科學與技術專業創新人才培養的目標，關鍵在于培養方案的制定要對標工程教育專業認證要求和契合“新工科”建設的教育思想，統籌規劃教學和實踐兩個環節。在教學環節，需要系統設計專業的課程體系和教學環節。突出工程意識，強化通識教育，強調學生掌握專業知識點，提升學生解決工程問題的能力。實踐環節上，通過搭建專業實踐平臺、大學生創新創業實踐基地和創客空間，組織形式多樣的實踐訓練項目，激發學生的創新思維和團隊協作意識，提升學生的演講表達能力和創新能力。

哈爾濱理工大學電子信息科學與技術專業按照培養方案的要求，大一與大二學期修讀基礎平臺公共基礎、學科基礎課程和專業選修課程以及相應的學科實踐環節，學生從第三學期開始，進入專業培養階段，完成專業基礎、專業平臺課和專業選修課的學習。按照“實基礎、適口徑、重應用、強素質”的辦學思路，采用通識課、基礎平臺課程及專業培養相結合的培養模式，基于“深廣新”的理論教學理念，通過多學科交叉融合和專業知識拓展，拓展了學生的知識領域，提高了學生的專業理論水平。但在實踐教學環節中仍存在不足之處，主要表現為：

（1）專業實踐教學理念落后，實踐教學體系不完善，缺乏規劃系統、目標明確和循序漸進的實踐教學體系。教學理念上以教師為中心，學生主動性不強，不利于學生自主實踐能力的培養。

（2）實踐項目拘泥于課堂教學內容，多以課程設計為為主，學生選擇余地小，缺乏學生自主探究型和教師項目結合的綜合性實踐，沒有充分體現以學生為中心的教學理念，不利于學生創新能力的培養。

（3）實踐教學師資力量缺乏，實踐環節和理論教學脫節，沒有需求導向，工程背景欠缺，多學科交叉融合度低，學生自主實踐項目深度不夠，自主創新性不強，難以激發學生的學習興趣，無法解決復雜工程問題。

（4）生產實習企業與專業的契合度較弱，主要以參觀為主，不能讓學生進行深入的專業研究和鍛煉，達不到產學研教深度融合的要求，難以用于學生創新能力培養的持續改進。

針對本專業實踐教學體系存在的問題，需要改變實踐教學理念，在新的實踐教學理念的指導下，以學生為中心，以學為中心，以需求為中心，系統推進本校電子信息科學與技術專業創新人才培養實踐教學改革，構建本專業“自主興趣、自主學習和自主創新”的實踐教學體系。

二、實踐教學體系改革與構建

通過對行業企業的調研，與企業專家和高校專業教師座談和對往屆專業畢業學生的走訪，充分分析社會、行業和學生的需求和期望。基于成果導向教育理念，深化和拓展傳統實踐教學的內涵和外延，結合電子信息科學與技術專業創新實踐能力培養的需求，重新制定了本專業培養目標和畢業要求，構建了以培養學生創新能力為目標的實踐教學體系。借鑒國內高校相關專業的實踐教學體系改革經驗，對本專業實踐教學體系進行深化改革，提出“以教師為中心”到“以學生為中心”，“以教為中心”到“以學為中心”，“以供給為中心”到“以需求為中心”的三個轉變為指導思想的實踐教學改革措施并進行實施。

（一）建立層次實踐教學平臺

目前，電子信息行業的發展特點是學科交叉融合、技術不斷創新和人工智能兼備，電子產品涵蓋了電子信息類專業的技術應用，對學生多學科創新實踐能力的要求越來越高。基于智能化、創新性和多學科交叉的電子信息產業特點，在本專業實踐教學體系設置時，以本專業實踐教學為主體的基礎上，以其他交叉專業實踐教學為輔。為了實現創新人才培養目標，電子信息科學與技術專業設置了層次化實踐教學環節，以學生為中心，結合專業教師優勢，培養具有較強創新實踐能力的專業人才。按照循序漸進，分層次、個性化提升學生創新實踐能力的原則，強調學生的創新實踐能力等方面的培養和訓練，構建了“三層次”專業實踐教學平臺，如圖1所示。

專業實踐教學平臺劃分為三個實踐訓練平臺，分別為專業基礎實踐、專業綜合實踐和創新實踐平臺。專業基礎實踐平臺為“課內外”實踐平臺，主要為課程實驗和專業基礎課相關實踐，加強專業知識學習，提升學生跨專業獲取知識的能力，完善科學知識體系，提倡多學科交叉的探究型實踐項目，將理論與實踐有機結合，訓練學生創新意識和解決工程實際問題的能力。專業綜合實踐平臺為“校內外”實踐平臺，主要為專業課相關綜合實踐，通過學術報告、生產實習和作品展示，旨在幫助學生接觸學科專業前沿，以學生為中心結合教師的科研項目，完成專業綜合實踐。激發學生的創新思維，提升學生理論聯系實際的能力，提高學生的綜合實踐能力。創新實踐平臺是在夯實前兩個階段實踐平臺訓練的基礎上，結合創新實踐基地、創客空間和學科競賽，積極推進創新型實踐項目，在專業教師指導下，發揮學生自主性、自學性和創新性，將科學知識充分發揮，完成電子系統創新設計，學生的創新實踐能力和工程能力顯著提高。完成學科競賽和畢業設計，以成果檢驗專業人才創新實踐能力培養的實效，持續提升學生的創新實踐能力。

（二）實施多元融合的創新實踐教學模式

為了提高專業實踐環節的教學質量，緊跟科技發展的前沿，本專業對專業實踐環節進行改革，結合教師的科研和探究型項目，采用CDIO（Conceive Design Implement and Operate）模式，將構思、設計、實現和運作貫穿整個實踐過程，采用多種形式進行實踐課程教學方法改革。以具體項目為主線，專業教師進行全程跟蹤指導，探索以學生為主體，以具體實踐項目為載體的多元融合實踐教學手段，建立以學習成果為核心的評價辦法。以學生為中心，運用翻轉式、思辨式、探究式、參與式、討論時等多種實踐教學手段，通過工程案例和創新實踐模塊等方式實現課堂教授的將理論知識與工程實際問題的有機結合，以學生和需求為中心，實施項目研究，提升學生的自主興趣與自主實踐的能力。學生經歷項目申請、方案設計、開題答辯、實際調試、總結驗收等科研全過程。通過頭腦風暴，激發學生的創新思維，學生自主提出解決問題的思路和方法，在項目實施過程中進行探究及創新，全面提高學生綜合運用學科知識和多學科交叉融合的能力。使學生從實驗的“受體”轉變為“主體”，培養學生學以致用、融會貫通和綜合應用能力。

構建了校外實踐平臺，實現“校內外”的結合。和科研院所、電子信息業界名企合作建立“長時間實習”基地，實現產學研深度融合，形成產學研用一體化。使學生真正參與企業的實際項目，融入工程，在高水平研究人員指導下，在實戰中鍛煉成長，實現實踐教學與工程應用緊密結合。畢業設計開展為期半年的長時間實習，讓學生“走出去”結合實際項目“真刀真槍”做畢業設計，全程參與電子產品的設計、制造、調試和檢測流程，解決了以往生產實習參觀為主，學生走馬觀花的問題，提升學生的工程實踐能力。

（三）構建多元化創新實踐教學培養體系

新工科建設和工程認證都特別強調培養學生的創新實踐能力，其目標是實現50%以上的學生參與“大學生創新創業訓練項目”至少參加一項本專業的學科競賽。根據學生特點，以個性化培養為目標，建立多元化融合創新實踐教學培養體系，如圖2所示。實現課內與課外有機接合，互補前進，實現專業創新人才實踐能力培養體系的深度融合，完成從創新意識培養到創新能力整合提高貫穿實踐教學培養體系全過程。

圖2 多元化實踐教學培養體系

構建了導師式、大學生創新創業基地、開放實驗室式、創客空間和學科競賽等多種培養體系，提倡學生自主探究和教師指導相結合，完成自主創新實踐項目或參加學科競賽。構建“導師-研究生-本科生”實踐指導模式，多對多深度互動，引導學生接觸學科前沿，鼓勵學生早進實驗室、創新基地和參加科研活動，實現課外傳幫帶和同伴學習，有效提升學生的創新實踐能力。要求大二學生通過自主研究，積極申報和參與“校級-省級-國家”三層次大學生創新創業訓練計劃項目，幫助學生了解學科前沿和拓展工程知識。鼓勵大三學生參加教師科研團隊和進行學科競賽。大四學生完成與生產實習和教師科研項目相關的畢業設計。形成了大學生創新實踐能力培養從“學習-思辨-實踐-研發”的良性循環機制，以學生產出成果（如學科競賽獲獎、參加科研項目、發表專業論文或專利成果等）最終考核指標，激發學生創新激情，完善專業創新實踐教學培養體系。

通過學科競賽，可以夯實學生的學科基礎知識和接觸學科的前沿科技，培養大學生的創新精神、協作精神及理論和實踐相結合的自覺意識，全面提高學生素質。學生參與學科競賽能夠有效提升實踐與創新創業能力已成為普遍共識。幾年來，加大對學生科技創新活動和學科競賽的支持力度，建立第二課堂。實現了專業實驗室通過全面開放，建立創新創業中心、iCAN社團和中國大學生ICAN創新創業實踐教育基地，成立大學生科技創新團隊，組織開展假期科技實踐培訓活動等。大力開展第二課堂活動，鼓勵學生參加各類學科競賽和科技創作，實現第一課堂與第二課堂的深度融合，通過師生共建，實現了同伴學習和傳幫帶，全面提升本專業學生的綜合素質。培養了一批專業理論扎實和實踐經驗豐富青年教師隊伍，實現本專業學生創新能力培養的可持續發展。促進了電子信息科學與技術專業課程改革和實踐教學體系的不斷完善，提升了青年教師實踐能力和綜合素質。在數學建模競賽、全國大學生電子設計競賽、中國大學生ICAN創新創業大賽、中國（國際）傳感器創新設計大賽、中國高校智能機器人創意大賽、“互聯網+”創新創業大賽、中國TRIZ杯大學生創新方法大賽、挑戰杯和共享杯大學生科技資源共享服務創新競賽等大學生科技賽事中，專業的學生均取得優異成績，參加人數超過70%。

三、結束語

電子信息科學與技術專業通過以上的實踐教學改革，構建了多元融合“三層次”實踐教學訓練平臺，完善實踐教學體系，建立多種實踐培養方式。實現“以教師為中心”到“以學生為中心”、“以教為中心”到“以學為中心”、“以供給為中心”到“以需求為中心”的三個轉變，系統推進創新創業人才培養實踐教學改革與創新。實施本專業實踐教學改革以來取得良好的改革效果，學生的創新實踐能力得到顯著提高，50%以上的學生參與國家級、省級和校級大學生創新創業訓練計劃項目，70%以上的學生參加專業學科競賽，三年來共獲得國家學科競賽二等獎和三等獎20余人，獲得省級和校級學科競賽獎勵人數50余人，達到創新能力培養目標的成果。

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