新工科背景下基于教师科研成果转化的实践教学研究

刘帅奇 赵杰 刘明 田晓燕

【摘要】固有的验证性理论课程已经不满足于新工科的发展需求，因此将教师科研成果转化的实验项目，并将科学研究、社会应用相结合的实验项目引入相关的实验中非常有必要，这能有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力，能够促进教学质量提高，实践效果明显。本文以Matlab程序设计语言课程为例阐述了新工科背景下基于教师科研成果转化的实践教学，希望能够为广大教师在实践教学中创新实践能力的提升提供帮助。

【关键词】新工科  科研成果转化  实践教学

【中图分类号】G644 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）14-0039-02

1.引言

随着新工科研究与实践项目的启动实施，围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系开展，新工科成为当前高等工程教育领域改革的前沿领域。河北大学作为地方综合性高校，即要对催生新技术和孕育新产业发挥引领作用，又要对区域经济发展和产业转型升级发挥支撑作用。因此，我校对工程教育颇为重视。在2014年，我校通信工程专业就通过了专业认证，并于2017年再次通过专业认证。我校通信工程专业近年来取得了一定的成果，但受限于综合大学办学目标和方针的影响，以及现有工科学生培养模式、课程体系、教学模式和教师素质和实践能力的约束，该专业的创新实践人才培养模式还需继续改进。

本文以我校通信工程专业的Matlab程序设计语言课程为例，主要概括了新工科背景下基于教师科研成果转化的实践教学。该教学方式的实施有助于对传统实验教学的改革，有助于增加学生学习的兴趣，更有助于提高学生的创新能力和工程实践能力。

2.科研成果轉化与依托课程关系

Matlab程序设计语言是一门基础课程，在整个教学体系中占有非常重要的位置，在后续的课程中如数字信号处理、计算方法、数字图像处理等课程的实验都需要该课程进行支撑，并且Matlab程序设计语言可以起到承上启下的作用，既可以加深对以往所学的基础课程的理解，又为后续课程的开设提供了支撑。

Matlab程序设计语言实验是学习MATLAB程序设计的一个重要实践环节， 是一门专业基础实验课，通过它的学习，能巩固和加深课堂教学内容，提高学生设计、编制、调试、运行程序的技能。

通常情况下，实验是对MATLAB语言的基础内容进一步巩固，是对Matlab程序设计语言所授内容进行验证，学生掌握MATLAB程序设计的基本方法和基本技能，并培养同学掌握用计算机处理问题的思维方法。通过该课程的训练，掌握以计算机为工具解决实际工程应用问题的能力，为学生奠定学习程序设计的基础及能力。

当前，为了满足国家战略和新兴产业发展的需求，培养具有全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才，促进学科交叉融合的新型工程技术的学科建设尤为重要。而Matlab程序设计语言实验作为其中重要的一个环节，显然固有的验证理论课程的知识已经不满足于新工科的发展需求，因此将教师科研成果转化的实验项目，并将科学研究、社会应用相结合的实验项目引入Matlab程序设计语言实验中非常有必要，这能有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。

3.科研成果转化在课程中应用步骤

为了将实验室中各位老师相关科研成果转换到教学上。首先，需要组织相关课程组老师编写相应的实验指南和实验指导书;其次，由于老师课题数目的限制和老师时间的限制，由各个老师和学生进行双向选择，选定一个小组来进行相关的实验;最后，相关老师指导学生进行实验，并对相应的问题进行解答。

实验教学结合动画、操作演示录像等手段，使得实验教学形象生动、规范，推动师生之间的实时、互动交流。 实行开放式实验教学管理，实验室全天向学生开放，为学生开展自选式、设计型、研究性实验提供必要的条件，推行训练小组制，必要时为训练小组配备领队、教练，实行“导师制”。为了保证实验的效果，我们设置了中期检查。中期检查采用小组答辩的方式进行，通过中期检查淘汰完成度不高的组，为优秀学生争取到专业科研实验室进行实验的机会。

另外，实验室十分重视平时每个教学环节对学生素质的培养和考核，根据项目的特点制定了一套行之有效的考核办法。针对项目实践要求强、个性化强、考核点多、考核难度大的特点，实验室强化了指导教师的实验指导工作，推行“时间片划分点对点辅导和检查方法”，具体而言，保证实验过程中，每个学生都有一定量的时间，可以得到教师的面对面指导和考核。另外，针对本项目，实验室将实行开放式实验报告答辩方法，由教师组织，在实验课程中公开报告、公开答辩，根据团队合作和项目的展示进行考核，从而真正的起到督促学生学习的目的，也为培养学生的沟通表达能力、团队合作能力提供舞台。

4.科研成果转化效果

实验的目的主要是通过对将项目组成员的研究成果转化为课程中的项目从而实现增强学生对复杂工程问题的认识，提高学生对复杂工程问题分析和解决的能力，提升学生的创新思维能力，并对复杂工程问题中涉及到的非工程技术问题有所了解，提升学生的工程实践能力。

目前顺利的完成了Matlab的实验课程，完成了多项多维信号处理的Matlab实验。而且完成实验室中各位老师部分科研成果的转换为学生以后上数字信号处理课程和进行毕业设计打下良好的基础。而且，初步建立了多维信号处理的基本概念，并对相应的选题进行了研究和实验，其中包括：图像处理及红外图像分割、基于Matlab的车票识别系统、伺服电机反转动画模拟设计、单样本人脸识别、sEMG信号去噪处理、基于卷积神经网络的SAR图像去噪、基于卷积神经网络的猫狗识别、九宫格拼图、五子棋小游戏等。

5.结论

这次科研成果转化为教学实验为实现基础与前沿、经典与现代、教与学的有机结合，有效推动实验教学的改革，大力引入、集成各类新型信息技术，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强综合性、设计性、创新性实验，建立新型的适应学生能力培养、鼓励探索的多元实验考核方法和教学模式。并且，通过实验还增加了学生的创新能力和实践能力。但是，在教学的过程中，我们也发现了一些问题。例如，科研成果转化的实验项目的内容要求学生具有高等数学和线性代数的基础知识，并具有计算方法基本概念。但是，由于学生在学习的过程中并没有获得这些知识将来怎么用，导致很多学生的基础较差，这给实验教学带来了很多的困难，因此，我们下一步的工作是争取邀请相关的基础课老师一起进行科研成果教学化。

参考文献：

[1]陆必应， 张汉华.工科创新型人才培养模式研究[J].中国电力教育， 2013（13）：19-20.