新工科背景下電子信息類專業(yè)學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

王立華，曾慶田，李 超

（山東科技大學，電子信息工程學院，山東 青島 266590）

黨的十九大報告明確指出：“創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力，是建設現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐”。當前我國經(jīng)濟正進入新常態(tài)，創(chuàng)新驅(qū)動已成為點燃發(fā)展的新引擎[1]。但要從以“要素驅(qū)動”“投資驅(qū)動”為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皠?chuàng)新驅(qū)動”為主的發(fā)展模式，還需要經(jīng)歷一個較長的過渡階段[2]。一方面，在新形勢下，迫切需要培養(yǎng)一大批高層次工程應用型人才，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構轉(zhuǎn)型升級；另一方面，在國家加快發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”，全力推動供給側(cè)改革和新舊動能轉(zhuǎn)換的背景下，對高等院校創(chuàng)新型專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新要求[3-4]。因此，在新的時代背景下，站在新的歷史方位上，對于工程實踐性和應用性較強的電子信息類專業(yè)來講，創(chuàng)新驅(qū)動的第一動力如何體現(xiàn)，學生的科技創(chuàng)新能力如何培養(yǎng)，已成為新工科視域下高等院校相關專業(yè)研究的一項重要課題[5-7]。與傳統(tǒng)行業(yè)相比，基于新工科的電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)具有鮮明的特征[8-12]。

（1）電子信息產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟的4 大支柱產(chǎn)業(yè)之一，必須緊跟我國經(jīng)濟社會發(fā)展的新趨勢及新動向，特別是要面向地方區(qū)域性經(jīng)濟的發(fā)展， 培養(yǎng)能夠服務于當?shù)亟?jīng)濟建設的創(chuàng)新型電子信息類工程技術人才。

（2）必須緊跟電子信息科技發(fā)展的前沿，深化課程與教學改革的內(nèi)容。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術的快速發(fā)展，新的器件和新的設計技術不斷涌現(xiàn)，社會和企業(yè)對工程技術人才培養(yǎng)質(zhì)量需求也不斷提高，這些都對學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)。

（3）要適應新時代背景下學生的興趣、價值取向等內(nèi)在需求及特征，需要培養(yǎng)學生專業(yè)學習興趣，激發(fā)內(nèi)在學習動力，進而培養(yǎng)出專業(yè)基礎扎實、知識結構全面，具有較強學習、研究和創(chuàng)新能力，能適應技術不斷更新和終身學習需要，能掌握和運用專業(yè)知識和技能迎接新技術革命的挑戰(zhàn)，具備較強創(chuàng)新思維的工程技術專業(yè)人才。

因此，在新工科背景下，高校特別是地方院校需要重新審視創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量體系，在新的教育理念下，構建電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)模式，優(yōu)化科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)方案，全面調(diào)整和改革教學形式與教學手段，強化創(chuàng)新素質(zhì)教育，不斷豐富和提高學生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，從而縮小高校人才培養(yǎng)與社會經(jīng)濟發(fā)展需求之間的差距。

以我校電子信息類學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)為例，介紹在推動學生科技創(chuàng)新、探索學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式方面開展的主要工作。

1 構建電子信息類專業(yè)多方協(xié)同育人機制

以電子信息類專業(yè)學生協(xié)同創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)為基礎，構建多方協(xié)同育人的支撐平臺。該平臺以電子信息工程國家級特色專業(yè)為龍頭，輻射帶動通信工程、電子信息科學與技術等電子信息類專業(yè)建設，面向“藍（海洋）+黑（煤炭）”兩個領域，突出電子信息類人才培養(yǎng)的行業(yè)特色。依托青島市的區(qū)域優(yōu)勢，探索與相關行業(yè)企業(yè)、科研院所等優(yōu)勢互補的協(xié)同育人機制，建設集教育、培訓、研發(fā)于一體的共享型實踐平臺。積極拓展學生專業(yè)知識的廣度和深度，綜合提高學生的工程實踐創(chuàng)新能力。

（1）借助學校在青島辦學的地理優(yōu)勢，結合青島在電子、信息技術、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計算等方面的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，主動對接地方經(jīng)濟、社會發(fā)展要求和企業(yè)技術創(chuàng)新需求，圍繞學?！八{（海洋）+黑（煤炭）”的發(fā)展戰(zhàn)略，強化學生的工程實踐能力培養(yǎng)，與企業(yè)、地方、相關高校和研究院所深度合作，創(chuàng)新電子信息類專業(yè)開放式辦學模式。加強與青島海信集團、青島海爾集團、青島澳柯瑪集團等企業(yè)的合作，在人才需求、實習基地建設等方面發(fā)揮這些電子領域龍頭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)引領作用，推進人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求的耦合發(fā)展。

（2）以教育部新工科研究與實踐項目、教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目和教育部ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地建設項目等為依托，與物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、人工智能、虛擬現(xiàn)實、移動互聯(lián)網(wǎng)絡和設備等新一代信息技術行業(yè)企業(yè)共同制訂人才培養(yǎng)方案；共同開展實踐條件和實踐基地建設；共同開展教學內(nèi)容、課程體系和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革；實現(xiàn)電子信息類專業(yè)鏈與新一代信息技術產(chǎn)業(yè)鏈、電子信息類專業(yè)課程內(nèi)容與新一代信息技術標準、電子信息類專業(yè)教學與新一代信息技術生產(chǎn)過程對接，增強電子信息類專業(yè)服務經(jīng)濟社會發(fā)展的能力，密切學生所學知識與新經(jīng)濟和新興產(chǎn)業(yè)需求的聯(lián)系，強化學生工程實踐能力的培養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高。

（3）利用學?？蒲袌F隊在物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感技術、大數(shù)據(jù)、跨媒體信息處理與識別、人工智能等方面的科研優(yōu)勢，加強科研促進教學。同時，加強與國家海洋局第一海洋研究所、山東省科學院海洋儀器儀表所、山東能源集團、兗礦集團、中國電子工業(yè)集團四十一所等科研院所的合作，利用其在海洋、煤炭、電子信息方面的科研實力和高新項目，將優(yōu)質(zhì)資源融入本科學生的培養(yǎng)體系。

2 優(yōu)化“產(chǎn)—教—研”集成式電子信息類專業(yè)課程體系

進一步整合電子信息類專業(yè)的師資力量和校企合作資源，按照電子信息類專業(yè)知識、能力、素質(zhì)結構的內(nèi)在聯(lián)系和專業(yè)教育教學規(guī)律，從公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課的三級結構分層次剖析學科知識點，確定不同專業(yè)知識交叉融合的接口，按照重點突出、銜接合理的原則，從專業(yè)覆蓋范圍和課程覆蓋范圍進行整體規(guī)劃，構建電子信息類專業(yè)“產(chǎn)—教—研”集成式課程體系（見圖1）。

圖1 電子信息類專業(yè)“產(chǎn)—教—研”集成式課程體系

具體實施方式如下：

（1）強化理論基礎，注重學科交叉融合。針對電子信息類專業(yè)學生所必備的共同基礎知識和基本技能，將“傳感器原理與檢測技術”“單片機原理與接口技術”“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”“通信原理”作為學院平臺課程進行重點建設。針對電子信息類專業(yè)群中的電子信息工程、通信工程和電子信息科學與技術3 個專業(yè)，以創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為目標，構建“分層遞進”的模塊化課程，在掌握扎實的專業(yè)理論及核心技能的基礎上，根據(jù)各專業(yè)的拓展通用能力，確定頂層互選課程，使學生的專業(yè)能力得到進一步延伸、擴展和提升。

（2）加強校企合作、產(chǎn)教融合，優(yōu)化培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式。將物聯(lián)網(wǎng)信息服務系統(tǒng)、圖像處理與模式識別、智能儀器及監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡信息安全、集成電路設計等前沿技術、產(chǎn)業(yè)最新科技成果和行業(yè)發(fā)展最新要求，引入電子信息類專業(yè)課程內(nèi)容或教學過程，實現(xiàn)電子信息類專業(yè)教學內(nèi)容的及時更新與優(yōu)化。將企業(yè)教學資源引入高級語言程序設計實訓、單片機應用系統(tǒng)實訓、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓等實踐教學環(huán)節(jié)，采用項目驅(qū)動式和手把手式的實訓形式，細化知識點銜接，分期逐級提高學生的實踐動手能力。

（3）依托我校高水平教學團隊建設和精品課程建設，結合師資的科研優(yōu)勢，積極推動信息化課程教學。加強電子信息類專業(yè)在線開放課程建設，推動優(yōu)質(zhì)專業(yè)課程資源共享。以數(shù)字圖像處理國家級精品課程、單片機原理及應用國家級雙語教學示范課、通信原理和隨機信號處理教育部來華留學英語授課品牌課程等為龍頭，帶動數(shù)字信號處理、傳感器原理與檢測技術、“計算機程序設計：C 語言”等課程的網(wǎng)絡資源和在線開放資源建設。目前已經(jīng)以教學視頻、慕課、微視頻、在線答疑、教學反饋等形式推廣，取得了良好的教學效果。

3 構建電子信息類專業(yè)學生科技創(chuàng)新體系

（1）制定大學生科技創(chuàng)新培訓計劃。在電子信息類專業(yè)培養(yǎng)方案中設立創(chuàng)新實踐課程，將學生課外科技實踐活動、學科競賽、專題講座、職業(yè)素養(yǎng)培訓和企業(yè)實習實踐等整合成學生科技創(chuàng)新培訓計劃。同時，成立專門的學生科技創(chuàng)新指導教師團隊，負責指導和培訓學生的創(chuàng)新實踐培訓計劃的各項活動。整個創(chuàng)新培訓計劃按照整體結構設計，分項分類分別實施的方式，貫穿學生4 年專業(yè)學習的全過程，多個學期依次滾動實施。力求通過第一課堂與第二課堂有機結合，把科學精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)造能力和社會責任感教育貫穿電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)全過程。

（2）搭建電子信息類專業(yè)共享的競賽實踐平臺。充分利用國家級電工電子實驗教學示范中心、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室、嵌入式和單片機實驗室、FPGA 實驗室、傳感器與硬件設計實驗室等，為學生科技創(chuàng)新活動具體實施提供良好的軟硬件實踐環(huán)境，并以電子信息類專業(yè)科技創(chuàng)新指導教師團隊為依托，以培養(yǎng)學生自主分析問題和解決問題的能力為出發(fā)點，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐動手能力為目標，在系統(tǒng)的教學模式指導下，全面提升學生的創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)。

（3）設置創(chuàng)新學分機制，并在學生綜合評價、評定獎學金等方面予以政策傾斜，對于科技創(chuàng)新活動成績突出的學生，設立專門的創(chuàng)新“保研”渠道，以鼓勵學生積極參與創(chuàng)新實踐活動。學校還設立專項創(chuàng)新活動經(jīng)費，用于支持學生科技創(chuàng)新活動。

（4）營造濃厚的科技創(chuàng)新的氛圍。每學期舉辦多層次的創(chuàng)新實踐講座——電子e+論壇，邀請知名企業(yè)、科研院所的專家進行科技創(chuàng)新相關的講座、報告等活動；與華為公司、深圳市科衛(wèi)泰公司等相關科技企業(yè)合作，每年定期舉辦山東科技大學大學生電子設計競賽、物理創(chuàng)新大賽和飛行器創(chuàng)新大賽；承辦每年的“藍橋杯”全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽等專業(yè)賽事，舉辦學生科技創(chuàng)新優(yōu)秀作品展（比賽獲獎作品、參賽學生比賽總結、科技論文）等，營造了良好的校園科技創(chuàng)新氛圍。

4 實踐效果

目前，電子信息類專業(yè)常年參加科技創(chuàng)新實踐活動的學生達300 余人。在大學4 年期間，電子信息類專業(yè)90%以上的學生參加過各類科技競賽和實踐活動。課余時間經(jīng)常會出現(xiàn)實驗室的場地一桌難求的局面，也涌現(xiàn)出了一大批具有較高創(chuàng)新實踐能力的學生和優(yōu)秀科技作品。表1 為2014—2019 年我校電子設計競賽參賽隊伍數(shù)、參賽人數(shù)以及在省級比賽和國家級比賽中的獲獎情況，從表1 中可以清楚地看到參與科技競賽的學生人數(shù)逐年增多，獲獎隊伍數(shù)量也呈明顯的上升趨勢。

表1 2014—2019 年電子設計競賽參賽隊伍數(shù)/人數(shù)及省級比賽和國家級比賽獲獎情況

5 結語

結合我校電子信息類學科特色及專業(yè)實際情況，以電子信息類學生科技創(chuàng)新能力的提高為核心，經(jīng)過5 年多不斷地摸索實踐，逐步建立了一套比較完善的學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。通過該培養(yǎng)體系的建設，近3 年來電子信息類專業(yè)學生共獲得17 項國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，在省級以上科技競賽項目中獲獎517 項，其中在2017 年全國大學生電子設計競賽中獲全國一等獎3 項，取得了我校歷史最好成績。學生在科研訓練、創(chuàng)新能力、工程實踐能力等方面，都有較大程度的提高，體現(xiàn)出較好的實踐應用效果；這一培養(yǎng)模式獲得了2018 年山東省第八屆高等教育省級教學成果一等獎。