電子信息專業創新創業實訓體系改革研究

沈 瑜 王 霖 張泓國 王小鵬

(1. 蘭州交通大學 電子與信息工程學院， 蘭州 730070)(2. 蘭州交通大學 光電技術與智能控制教育部重點實驗室， 蘭州 730070)

黨的十八大以來，習近平總書記多次指出，未來幾十年，新一輪科技革命和產業變革將同我國加快轉變經濟發展形成歷史性交匯，工程在社會中的作用發生了深刻變化，工程科技進步和創新成為推動人類社會發展的重要引擎。這為工程教育創新變革帶來了重大機遇，但這一機遇不再是簡單的擴大規模、增加專業的傳統機遇，而是倒逼我們反思工程教育真諦，奮力建設“新工科”的新機遇。

這種背景下，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進“新工科”的建設與發展。“新工科”(Emerging Engineering Education：3E)是基于國家戰略發展新需求、是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。“新工科”的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征，為未來提供智力和人才支撐。

2015年，李克強總理在政府工作報告提出：“大眾創業，萬眾創新”[1]，國務院辦公廳印發《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，對高校創新創業教育改革作了全面部署 。政府工作報告中如此表述：“推動大眾創業、萬眾創新，既可以擴大就業、增加居民收入，又有利于促進社會縱向流動和公平正義。”[2]在論及創業創新文化時，強調“讓人們在創造財富的過程中，更好地實現精神追求和自身價值”。《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》指出要健全創新創業教育課程體系，創新人才培養機制，強化創新創業實踐，加強教師創新創業教育教學能力建設，改革教學方法和考核方式，完善政策保障體系[3]。

1 創新創業實踐教學的新挑戰

戰略型、系統化、開放式、創新性是目前高教界普遍認同的對于“新工科”建設特征之概括。在新一輪的新工科建設中，“讓工程教育回歸工程本質”“創新與共享”“交叉與融合”日漸成為受人歡迎的呼聲。相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型“新工科”人才。

提高大學生創新創業能力為核心的內涵建設成為當前深化高校教育教學改革的重點[4]。高等學校作為全國創新創業活動的重要基地[5]，在高校環境中以何種組織形式[6]能夠快速、有效地提升大學生的工程創新和創業實踐能力，在此基礎上盡快投入到創新實踐和創業實踐中，獲得有效的實踐成果，是現在高校創新創業教育急需解決的問題。

針對高校電子信息工程類學生工程創新能力較弱[7]和創業實踐能力欠缺[8]的問題，以及高校創新創業教育缺少能快速推廣的組織形式的問題，本文重點研究在全面推廣“新工科”背景下，高校電子信息工程專業學生工程實踐能力培養模式，探討在教學過程中以何種組織形式高效有力地推行創新創業實踐。

2 電子信息專業實訓體系的內容

針對電子信息工程專業，以培養高素質創新創業人才為目標，以“新工科”為背景，以“大工程觀”[9]為指導，以蘭州交通大學“天佑”大學生創新團隊為平臺，以“項目學習”[10]為實施工具，以“分組”和“隊長制”為組織形式，建立“塔式”電子信息類創新創業實訓體系和實踐教育體系。以全面培養和提高大學生的創新素質與創業能力為基礎，形成以“人才培育→項目實踐與研發→產品上線→資金支持人才培育”的封閉、循環的全新創新創業培育模式。特別是在創業過程中得到的經濟收益反哺人才培育，完成有自主“造血”能力的循環體系，促使大學生創新創業活動規范化、系統化、普及化。創新創業循環培養模式如圖1所示。

圖1 創新創業循環培養模式

以“新工科”為背景的電子信息工程專業創新創業實訓體系主要包括以下三個方面的內容：

(1)構建實訓體系的培養模式——塔式培養；

(2)建立實訓體系的實施工具——“項目”學習；

(3)搭建實訓體系的組織形式——分組+隊長制(開放、自主)。

達到的目標：形成以“人才培育→項目實踐與研發→產品上線→資金支持人才培育”為閉環、循環模式的全新創新創業實訓體系。在創業過程中得到的經濟收益反哺人才培育，形成有自主“造血”能力的循環體系。

現有的研究實踐基礎是2010年創建的蘭州交通大學“天佑”大學生創新團隊，作為試點團隊已經取得了預期的效果。蘭州交通大學“天佑”大學生創新團隊，被遴選為全國100家大學生“小平科技創新團隊”之一。擬實施對象是蘭州交通大學電子與信息工程學院電子信息工程系本科生。

2.1 構建實訓體系的培養模式——塔式培養

構建一個有寬度、有厚度、有尖峰的塔式培養方案，具體包括兩層含義，第一、能力的塔式結構：學生的能力培養在不同階段進行遞進式培養，通過基礎實驗項目，培養基本實驗技能與實驗方法；通過設計與綜合項目，培養電路級的綜合設計能力；通過創新與研究實驗項目，培養系統級設計與創新能力；通過科研與工程項目，培養科研與工程素質。第二、人才的塔式結構：低年級的大眾培養，逐層選拔，直至高年級的精英教育。能力塔式結構和人才塔式結構如圖2所示。

圖2 能力塔式結構和人才塔式結構

2.2 建立實訓體系的實施工具——“項目”學習

其核心思想是：在電子信息工程專業的教學體系和創業教育模式的基礎上，以“項目”為目的，以“項目”為工具，把項目分解為需求分析、軟硬件研發創新、項目推廣創業等模塊，讓“項目”貫穿整個大學教育的始終[11]，讓學生體驗整個“項目”從研發到推廣的整個生命歷程[12]，完整實踐項目[13]的創新創業過程。讓學生在“做中學”，通過“做項目”促進理論的吸收，以理論指導項目[14]，由項目反芻理論[15]，在理論和實踐完全融合的基礎上實現工程創新，真正達到學以致用。讓學生從低年級開始接觸“項目”，按照理論學習的深度實踐不同的“項目”，以產品從研發到推廣的生命周期為載體，使學生通過主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程問題，使能力得到全面提高。

學生分組制實訓方案思路為：項目組內分工、需求分析、設計電路圖、電路仿真和改進、細化參數、提交項目方案和硬件清單、硬件焊接、軟件編程和調試、最后進行項目答辯和驗收。

為了確保“項目”學習在教學過程中能有效組織和執行，在教學過程中切實落實“項目”進度和效果，建立每個步驟達成效果的評價機制，明確教師和助教在每個階段的任務和指導內容，培養學生主動動手實踐的習慣，改善傳統學習過程中學生經常處在被動學習狀態這一現狀。

2.3 搭建實訓體系的組織形式——分組+隊長制

針對“新工科”背景下高校電子信息工程專業學生工程實踐能力培養的問題，基于“大工程觀”，建立“分組”模式的電子信息工程專業創新創業實訓體系。擬將該體系分為基礎組、軟件組、硬件組、理論組和創業組，具體如圖3所示，其符合“大工程觀”對工程管理的需求。組與組之間環環相扣：①基礎組作為新手，接受系統培訓和跟蹤練習，在培訓后期，根據各自的特長和興趣分入其他各組；②軟硬件組作為實踐創新開發的主力，采用新技術、新思路進行新型軟硬件產品的開發，具體的學習過程參照“項目”學習的流程進行；③理論組主要負責產品開發過程中的創新型算法的研究，以及新技術在理論平臺上的推廣；④創業組負責將開發的產品在不同的銷售平臺上進行推廣，將技術弊端及時反饋，盈利部分將作為整個團隊的運營經費。各組既是獨立的管理單位，又環環相扣，形成集培養、研發、推廣、銷售為一體的創新型實踐實訓模式。組與組之間經常討論交流，能夠互相拓寬視野，必要時不同的組選拔成員共同組隊參加比賽、宣傳推廣等大型活動。

圖3 分組模式

在“新工科”背景下的電子信息工程創新創業實訓體系中，采用學生自主管理，自主學習的模式。采用隊長負責制，由高年級學生管理、培訓低年級學生。隊長一般由有能力、有威信的高年級學生擔任。“隊長制”的核心內容如下：

其一，由隊長定期組織骨干成員以小組討論的方式對低年級學生進行培訓；

其二，由骨干成員帶領低年級同學進行項目開發，讓低年級的學生從基礎的焊接練習開始，逐步接觸項目的整個研發過程。

這種“傳、幫、帶”的貼身培養模式，更有利于學生利用課余時間進行系統的專業實踐，以及學生之間的互相促進。從而建立良好的創新創業環境，打造“傳、幫、帶”的積極向上的氛圍，使學生之間互相學習，互相促進。注重學生創新能力和情商的培養，讓學生積極學習、勇于創新，同時主動帶動新手學習，實現經驗的不斷傳承和積累，達到持續性發展的目標，真正培養出一批有奉獻精神、有責任感、能對信息技術和社會的發展貢獻出自己力量的創新創業人才。

為了鼓勵學生自主學習的熱情，建立自主學習模式，計劃從每級學生中遴選具有優秀軟、硬件設計能力的學生擔任助教，跟蹤輔導下一屆學生的“項目”學習內容，根據服務的時間和程度建立相應的獎勵機制，計劃從學科成績或費用方面進行鼓勵。

3 創新創業人才實踐教育體系

建立電子信息工程專業實踐教育體系將電子信息類專業傳統培養方案與創新人才培養的“項目”學習新模式緊密結合，致力于對大學生創新精神與創新能力進行培養，以新技術的學習，工程實踐創新能力的訓練等一系列綜合性的教育，形成了一個大學四年間，由基礎實驗→單片機類項目→高級電路項目→實際科研課題→參加校﹑省﹑全國各種競賽→產品推廣的創新創業實踐全程教育，構建一個有寬度、有厚度、有尖峰的創新創業人才培養方案和實踐教育體系。模式具體如圖4所示。

圖4 電子信息工程創新創業人才實踐教育體系

3.1 基礎性項目階段：實施基礎創新教育

該階段以一﹑二年級學生為主，以C++語言、數字電路、模擬電路為基礎，初級電子產品項目為手段，了解原器件的標示，電子產品的初步設計方法，啟發創新沖動。此階段跟蹤的項目有：自由設計小產品，萬用表的組裝與調試，調頻調幅收音機的組裝與調試，凌陽單片機的組裝與調試等。

3.2 設計性項目階段：實施設計創新教育

該階段以二﹑三年級學生為主，以低頻電路、高頻電路、單片機、計算機軟件和虛擬儀器使用等為理論基礎，具備一定的軟硬件調試與設計能力，培養創新意識的形成。此階段跟蹤的項目有：單片機電路設計，借助計算機軟件完成電子設計項目，程序設計大賽，仿真設計大賽等。

3.3 綜合制作項目階段：實施專業創新教育

該階段以三﹑四年級學生為主，以單片機、ARM、DSP、FPGA、EDA等為基礎，掌握光、電、機以及其組合的現代電子技術。培養具有較強的創新與綜合制作能力，為參與科研工作與大學生競賽打下良好的基礎。此階段跟蹤的項目有：ARM平臺開發、DSP電路開發、CPLD/FPGA大規模集成電路的開發與設計以及其他高端電子產品設計制作等。

3.4 科研項目階段：實施科研工程教育

該階段以四年級學生為主，直接跟隨教師進入科研項目組進行實際項目的開發。根據產品特點，撰寫專業的創業策劃書，融資引資，采用實體店、網絡推廣等模式，將產品真正推向市場。

在具體的培養過程中，組織高素質、高能力、高學歷的骨干青年教師，構成專業的教師梯隊，對學生進行有目的，系統的專業培訓。主要分為軟硬件實踐能力培訓、理論系統培訓，創業實踐培訓等。教師梯隊的任務如下：其一，團隊新手的系統培訓，針對電子信息類專業的新生提前培養專業意識，明確專業方向；其二，軟件、硬件和理論的強化實踐，針對有基礎的高年級團隊成員進行強化系統學習和實踐訓練；其三，專業集訓，根據具體項目或者比賽中用到的軟硬件知識或者創業過程，進行有目的的專業集訓。

4 新工科背景下創新實訓體系特色

(1)建立“塔式”培養模式的電子信息工程專業創新創業實訓體系；

(2)建立“項目”學習為實施工具的電子信息工程專業實踐教育體系；

(3)建立項目“分組”和“隊長制”為組織形式的、開放、自主的電子信息工程專業創新創業實訓體系；

(4)讓學生從低年級開始接觸“項目”，按照理論學習的深度實踐不同的“項目”，以產品從研發到推廣的生命周期為載體，使學生通過主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程問題，使能力得到全面提高；

(5)將兩種體系在已有的創新創業實踐團隊——蘭州交通大學“天佑”大學生創新團隊中推廣和實踐；

(6)形成以“人才培育→項目實踐與研發→產品上線→經濟收益反哺人才培育”為閉環的全新創新創業培育模式，將創業過程中得到的經濟收益反哺人才培育，激勵學生參與項目，形成有自主“造血”能力的循環體系。真正促使大學生創新創業活動規范化、系統化、普及化。同時培養學生建立自主學習的習慣和終身學習、個性化學習的思想理念。真正實踐李克強總理在創新創業精神中強調的“讓人們在創造財富的過程中，更好地實現精神追求和自身價值”。

5 結語

本項目主要建立電子信息工程創新創業人才實訓體系和電子信息工程創新創業人才實踐教育體系，形成了一個大學四年間，由基礎項目→單片機類項目→高級電路項目→實際科研課題→產品推廣的創新創業實踐教育體系，解決傳統工科教學模式重視理論知識，缺乏項目實踐環節，欠缺培養學生創新能力、動手實踐能力和項目推廣創業能力的實訓和實踐環節。建立人才培育、實踐創新和產品上線推廣的創新、創業能力一體化實訓體系，產品收益反哺人才培育，形成有自主“造血”能力的循環體系。爭取在2030年，形成中國特色的“新工科”發展優勢，服務創新驅動發展能力顯著增強；在2050年，形成引領全球“新工科”的中國模式，為實現“中國夢”提供支撐。