精英教育理念下大学生课外科技创新的研究与实践

2014-05-02王革思

实验技术与管理 2014年4期

王革思

（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001）

高质量创新型人才是提高国家自主创新能力、建设创新型国家基础的重要保障。高校作为创新型人才的培养基地，当前教育教学改革的核心任务就是提高教学质量，培养学生创新精神和创新能力。哈尔滨工程大学是国家“211工程”和“优势学科创新平台”项目建设的重点大学。学校围绕建设特色鲜明高水平研究型大学，坚持精英教育理念，提出宽口径、厚基础、强实践、重创新的人才培养模式，将以学生科技创新活动为主要内容的创新教育、课堂理论教学、实验教学纳入到“三位一体”的精英教育大格局中。

1 精英教育和科技创新

“精英”一词最早出现在17世纪的法国，意为精选出来的少数优秀人物。精英教育是伴随高等教育发展过程而出现的一个概念。传统精英教育，指在高等教育发展3个阶段中的第一个阶段，体现为受高等教育的学生人数所占比例的少数性，以学习和掌握知识为主要培养任务，提倡自我学习，进而培养学生解决问题的能力。在现今知识经济社会环境下，科技创新包括知识创新、技术创新和现代科技引领的管理创新。其中，知识创新的核心是科学研究、新的思想观念和公理体系的产生，其直接结果是新的概念范畴和理论学说的产生，为人类认识世界和改造世界提供新的世界观和方法论；而技术创新的核心是科学技术的发明、创造和价值实现，其直接结果是推动科学技术进步与应用创新的良性互动，提高社会生产力的发展水平，进而促进社会经济的增长。

显然，按照传统精英教育模式培养人才已经无法适应知识经济社会发展的需要。现代精英教育则是在高等教育大众（或普及）化过程中出现的一种新的教育模式，它强调教育的多元化，要求有高水平的师资、高水平的学科、高水平的科研、高水平的管理等优质教育教学资源［1］，实施高水平的教育与教学，培养精英人才。研究型大学是以创新性的知识传播、生产和应用为中心，以产出高水平的科研成果和培养高层次创新型人才为目标。研究型大学提供全方位现代精英教育的氛围、环境与条件，既承担学生全面素质培养，又促进学生科技创新与课堂理论教学、实验教学良好互动，三者相互辅佐支撑，形成有力度的无缝对接。教师的教学、科研成果及科研实验室建设接通源源不断的科技创新资源，为每一个学生提供科技创新的条件，让每一个学生参与科技创新活动，使每一个学生都能在创新中受益、在创新中成才。

2 以新的教育模式引领大学生课外科技创新

我校国家级电工电子实验教学示范中心（下称中心）的重要职责就是致力于大学生创新精神与创新能力的培养。为此，我们提出了“四体系一线穿”的科技创新教育模式。

（1）科技竞赛。从抓早、抓普及、抓品牌、抓层次4个层面展开。定期举办从普及到品牌的科技创新活动、创新创业大赛、学科竞赛等，吸引不同年级本科生以及研究生参加，激发学生的创新潜能［2］。

（2）科研立项。包括学生实验新项目立项、科技创新立项和科技训练计划。学生还参加教师的研究项目，自行设计方案。保证配套专项资金到位，经费逐年递增。

（3）创新课程。运用现代教育理念传授观点、方法和手段，配合相关的研究性教学、项目教学、虚拟仿真教学和网络教学，对传统课程改革和创新。采用比较新颖、先进的教学模式，以学生自主学习和研究为主要特色，分阶段、系统地培养学生基本素质、创新精神、创新能力以及沟通与团队合作能力等。

（4）创新平台。统筹科研实验室与大学生科技创新资源，使科研实验室由过去封闭的、与实验教学分离的状态转变为与实验教学、大学生科技创新活动密切结合的状态，为实验教学和学生科技创新提供不间断的创新资源。

3 大学生课外科技创新的研究

3.1 实施阶段化的科技创新教育

在推进大学生课外科技创新教育过程中，我们首先确定工作目标：

（1）促进课内学习与课外学习的有机融合，把课内学习的基本知识、基本方法、基本技能和课外个性化的创新活动有效地集成起来；

（2）给学生提供科研训练机会，使学生尽早进入专业科研领域，接触学科前沿，造就不同学科交叉复合的研究氛围；

（3）培养大学生严谨的科学态度、合作精神、创新精神和创新能力，获得有一定水平的创新成果，并在省级、国家级和国际各类大学生创新竞赛中取得良好成绩。

我们将推进大学生课外科技创新教育划分成基础培训、技能提升、高端引领3个阶段进行，其流程如图1所示。

图1 大学生创新型人才培养的科技创新教育流程图

3.2 创设特色化的科技创新实践大平台

我校国家级电工电子实验教学示范中心承担着全校理工类本科生基础实验教学任务及科技创新活动。如何搭建适应创新型人才培养的学生科技创新实践大平台，我们结合大学生实验兴趣激发、科学素质养成和科技创新实践，重新规划设计实验室，划出部分资金与场地，建设了以大学生科技创新实践为主题的特色大平台，如图2所示。该平台由13个实验室组成，使各专业方向之间互相联合、互为补充，同时还可以保持其各自的优势与特色［3］。在规模上可满足大规模培训、科技创新和学科竞赛等活动需要；在效果上能够激发大学生的好奇心，调动创新兴趣，培养创新激情，有利于发现和培养个性化、创造性人才；在设备、管理及运行效率上达到国内一流水平。

图2 大学生科技创新实践大平台

3.3 拓展链条式、进阶式的特色课程体系

科技创新教育是课堂教学的补充和延续，其传递的知识往往是超出教学大纲的内容。课堂教学受学时、教学大纲的限制，加之缺少个性化使学生无法完善知识体系的构建。为了配合学生能力培养的内在需求，指导学生开展科技创新活动，中心开设了10门面向全校各专业的创新实践类特色课程［4］，如控制模型制作、电子线路设计与制作、嵌入式系统设计与实践等。这些课程注重通识教育和专业教育有机融合、个性化培养与多样化培养相统一以及创新精神和实践能力培养，将学生参与科研实践活动贯穿于课外教学的整个过程，已经形成了从普及、提升到高端引领的链条式、进阶式特色课程体系［5］。

创新课程设置单独的教学计划进程及学分，跨度从大一至大三，教学内容实现模块化，每门课程列出10余个并列的训练项目，其中部分项目的内容涉及到学生还未学过的专业课程，是真正意义上的“做中学”，但需要指导教师给予一定指导［6］。学生只要在规定的学时内完成某一课题即可视为完成教学要求，不必硬性规定上课时间，使学生有较大的自由度与主动性完成课业。

3.4 创新教学方法

从大学生创新活动的顺序来看，一般先有创新意识，经过创新思维，接着是创新实践，最后是自我反思和对正确性的评价。其中，创新思维能力是核心，贯穿于整个创新活动的始终。依据创新活动各要素之间关联，我们设计一种适合创新实践类特色课程教学的新方法，如图3所示。教学过程入口是题目（或器件）引导，出口是实验结果；中间实践环节是以课程内容和学生的学识积累为基础，学生创造性地运用知识和能力，自主地发现问题、研究问题和解决问题，教师只充当课外指导，在学生遇到问题时，共同探讨、研究、改进；反馈环节可使学生积累知识，不断思考和创新。这种教学的最终目标就是使实验结果与题目（或器件）要求保持一致。我们还采用个性化教学、项目教学、虚拟仿真教学及网络教学等多元化方法，鼓励学生创造新事物和创造性的思维。

图3 设想－设计－实现－反馈的实践教学方法

3.5 共建共享优质教学资源

优质教学资源是开展科技创新教育之源泉。为了促进理论教学与实验教学相互统一，科技创新教育与培养创新型人才结合紧密，我们立足基础理论技术的创新、开发与应用，进行优质资源开发。

（1）将科研、工程实践、电子大赛及创新活动成果精心提炼成教学内容，按照从基础到创新的发展等级将电子电路知识分成多组单元，集合成库。采用规范化、模块化的设计，研发多类原创性实践项目库，每个实践项目均具有典型性及工程背景，反映理论知识应用和创新能力培养；

（2）统筹启发、探究、观察等多元化教学方法，运用现代教育技术及一体化设计方法，编写制作数字化、立体化、系列化本科教材与课件；

（3）建设完善的实验教学网络，实现教学资源、教学内容和教学评价开放。这些优质资源尊重并符合学生的个体差异，以学生自主学习和合作讨论为主，教师的启发指导为辅，极大地丰富了科技创新内容。学生可以找寻到最适合自己的学习内容，选择不同的进度、时间、地点，进行自主学习、做实验和开展科技创新活动。

3.6 推行课外导师制与个性化培养

课外导师制是将有能力、有意愿的教师组织起来，挑选学习成绩优秀或有特长的本科学生利用课余时间义务开展个性化培养［7］，将课内教学延伸到课外。课外导师制采取开放式管理模式，公布导师职称、研究方向、联系方式等基本信息，使师生在相互了解的基础上进行双向选择，建立和谐、平等、固定的导学关系。组织学生与导师见面会、导师召开学术研讨会、旁听研究生学术报告等形式及时了解学科研究现状，学生在导师指导下，利用课余时间使用导师的实验室或开放实验室，进行自主创新活动。通过课外导师制，充分发掘每一个学生的创新潜质，同时培养出若干追求卓越的学生团队，使这些学生在学科竞赛、发表论文、保送研究生、科研方面受益匪浅。

3.7 开放实验室

实验室面向学生科技创新活动开放，搭建了“我的实验我做主”的平台，营造创新型人才培养的良好文化氛围。实验室管理如同图书馆模式，全天候开放，只要学生没课都可以进入。鼓励学生参与自主实验，从查资料、选择元器件、构思实验步骤，再到调试电路，直到实验项目完成，均独立进行，实验室只负责验收［8－9］，自我培养对科学研究的浓厚兴趣和创新意识［10］。实验室还向学生无偿提供仪器设备、消耗器材、教材教具等教学资源，支持学生组建团队研究小组，进行科技创新项目研发。

4 大学生课外科技创新取得的成效

4.1 形成布局合理、特色鲜明的科技创新硬件环境

大学生科技创新实践大平台涵盖科技竞赛、科研立项、创新课程和具有我校学科特色的专业。实验室之间衔接合理、相互补充。每个实验室都设置有一个特色主题，做到“一室一品”。实践证明，这种大平台从大一到大四以及研究生，源源不断支撑学生实现自我创新精神培养和创新能力提高。此外，大平台还承接过全国大学生电子设计竞赛、RoboCup中国机器人大赛、TI－DSP全国总决赛、飞思卡尔全国大学生智能汽车竞赛等一批国内外高水平科技创新赛事。

4.2 链条式特色课程备受青睐，优质教学资源喜获大奖

为了扩大学生参与科技创新活动的受益面，中心还开设了以科技创新为主题的系列实践类特色公选课，链条式课程让全校各专业学生从入门开设，逐层升级，课程跨度从大一至大三，每年的选课宣讲会上，场面火暴，超过选课人数一倍以上的学生，常常是站在大教室的走道上聆听教师的介绍。

中心教师还通过教育教学改革立项，研发出数字逻辑与脉冲电路等11类原创性实践项目库（包括56个实践单元，375个应用电路），编写制作“模拟电子线路分析设计与仿真”等12部校本科教材与课件。这些优质教学资源原创内容达到70%，平时挂在电工电子教学网站上，全方位支持自主式的电子学习、虚拟仿真学习和网络学习。其中，模拟电子线路虚拟实验室［11］的网络版课件获得2012年全国多媒体课件大赛二等奖。目前已有全国29个省市的60余所高校用户通过互联网访问过该实验室，使其正在成为有效共享、开放灵活的优质资源公共服务平台。

4.3 科技创新氛围浓厚，成果丰硕

科技创新实践大平台建设使学生科技创新活动有地可去、有事可做、有人来做，也为实验室开放注入了新的内容。通过该平台，学校每年举办“五四杯”、“启航杯”及电子大赛等品牌活动10余项。每年配备学生科技创新指导教师100余人次。广大学生参与创新实践活动的氛围日渐浓厚，创新意识进一步加强，整体创新能力得到了显著提高。2011全国大学生电子设计竞赛，我校共有237支代表队、711名学生在电工电子实验教学中心等18个分赛场参赛，人数为历届最多，居全国之首。近3年来，经过电工电子实验教学中心培养的学生获得多项竞赛大奖，其中，国际级奖2项、国家级奖41项、省级奖67项。学生通过科技创新活动申请专利12项。此外，每年还有20余名学生通过科技创新被保送读研究生。

4.4 优化实验教学师资队伍建设

师资队伍建设是现代精英教育的关键。在学校精英教育体系中，实验教学和学生科技创新占据“三分天下有其二”的地位。为使实验教师的水平不断提高与发展，在教授岗位设置、出国研修培训、教学改革立项等方面，学校出台了一系列切实政策，对辅导大学生科研创新获得省部级以上奖项的教师给予重奖。这些有力的措施，吸引高学历、科研能力强、有开拓精神的优秀人才［12］专心从事实验教学和学生科技创新活动。他们用创新型人才培养思维和模式进行教学，开展个性化培养，引领实验室发展与建设，确保实验教学和学生科技创新活动可持续发展，在全面提升实验教学质量同时，培养出一批具有精英素质的创新型人才。

4.5 人才培养质量获得社会各界广泛认可

近5年来，学校本科生就业率稳坐黑龙江省高校第一，主要就业面向船舶、核科学、航天、航空、国防、工业和信息化领域、IT企业等。2011届本科生就业率达到97.57%。在2011年教育部对25所中央部委所属高校就业工作的抽查中，学校在毕业生满意度、用人单位满意度方面均排名第一。在不断的发展过程中，学校坚定精英教育理念，着力构建精英教育体系，实施精英教育，狠抓人才培养质量，形成了鲜明的办学特色，不仅为我国 “三海一核”领域、国防工业培养一流的科技人才，还为社会培养了一批创新型人才。

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［1］王宝民，陈廷国，宋向群.基于精英教育理念的土建类立体化实验教学体系构建［J］.实验室研究与探索，2011，30（3）：248－251.

［2］杨春生，孙琴，吴伟.创新型工程应用本科人才培养新模式探索［J］.江苏高教，2010（1）：82－84.

［3］刘晓华，刘宏升，王正，等.精英人才培养模式下教学实验中心的建设与发展［J］.实验室研究与探索，2011，30（10）：99－102.

［4］王松武，徐胜云.建设实践类特色课程，推进学生科技创新［J］.实验技术与管理，2008，25（11）：14－16.

［5］王伞，赵旦峰，刘文智，等.链条式实践类公共选修课程建设与思考［J］.实验室研究与探索，2012，31（11）：98－100.

［6］夏春明，吴清，颜建军.分层次、多模块机电类创新实践活动及多维度工程能力培养［J］.中国大学教学，2013（2）：80－82.

［7］王革思，王松武，刁鸣.电工电子实验教学示范中心建设实践［J］.实验技术与管理，2010，27（4）：104－107.

［8］易树平，郭艳丽，米正伟，等.契合社会需求培养机械类专业创新人才［J］.中国大学教学，2012（10）：27－29.

［9］林春，邵雅斌.改革电子技术实验教学培养应用型人才［J］.实验室科学，2011，14（5）：33－36.

［10］刘宏升，刘晓华，王正，等.精英人才培养模式下创新实践基地的建设与探索［J］.实验技术与管理，2011，28（10）：156－158.