新工科背景下实践创新能力培养的探索与实践

张雁 吕丹桔 张晴晖 狄光智

摘  要： 实践教学作为提升学生实践创新能力的关键环节，是新工科建设背景下教学改革的重中之重。学院改革课程体系，形成一体两翼的三课堂实践创新能力培养模式;构建多层次实践教学体系，联系校内校外，搭建创新基地和平台，实施产教融合，科教协同，以赛促学等一系列的措施，使学生不断将理论知识转化为技能，提升了学生实践创新能力。

关键词： 新工科; 实践教学; 创新基地; 创新能力

中图分类号：G642          文献标志码：A     文章编号：1006-8228（2019）06-102-03

Abstract： As a key path to improve students' practical innovation ability， practical teaching is the most important part of teaching reform in the construction of emerging engineering education. Through the reform of curriculum system， a three-classroom practical and innovative ability training system of one body with two wings was formed in the teaching process. A series of measures were taken， such as constructing multi-level practical teaching system， connecting the school to the society， building innovation base and platform， implementing the production-education integration and science-education cooperation， and promoting learning through competitions etc. Those measures make students continue to transform theoretical knowledge into skills， and improve their practical innovation ability.

Key words： emerging engineering; practical teaching; innovation base; innovation ability

0 引言

目前我们进入了以信息经济、智能工业、网络社会、在线政府、数字生活为主要特征的高度信息化社会。创新是引领经济社会发展的第一动力，技术创新成为社会发展的核心驱动力。社会对人才的需求更加注重能够将理论知识与社会生产力的发展相结合的应用型创新人才。2016年提出的“新工科”，形成的“复旦共识”和“天大行动”，为高等工程教育的改革探索提供了一个全新视角。“新工科”是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择，是今后我国工程教育发展的新思维、新方式[1]。

1 新工科对高校人才培养的要求

新工科的内涵定义为以立德树人为引领，以应对变化，塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[1]。“新工科”培养具有“新素养”、“新视角”、“新能力”、“新思维”工程实践能力的创新型人才[2]。建设新工科给高校人才培养体系提出了新的挑战，对学生的综合素质、适应能力、实践能力、创新能力、社会责任感等方面提出了更高的要求。面对新的发展形势和发展目标，高校必须积极开展教学改革探索，把创新能力培养融入人才培养体系。营造创新创业教育氛围，推动创新创业教育全方位贯穿、深层次融入专业教育，着力培养学生创新精神、创业意识和创造能力[3]。

2 构建实践创新能力培养的模式

根据社会和市场对人才的需求，培养以“学以致用”为特征，具有研发创新潜力和服务实践能力[4]的人才，学院以“教为不教，学为创造”的教学理念，坚持“厚基础，宽口径，强能力，高素质”的改革思路，优化课程结构，强化实训环节;完善实践教学，加强双创教育。构建创新创业课程体系，开展创新创业实践活动，将创新创业教育融入人才培养全过程。高校实践教学是让学生在实验环境或生产实践中培养技能和创新能力的教学活动，是理论与实践紧密结合，提高学生解决问题能力的必要过程，是提升学生实践创新能力的关键环节[5-6]。

学院根据人才培养的目标，形成了“第一课堂+第二课堂+第三课堂”一体两翼的模式，如图1所示。第一课堂是基础，以课程为主线，校内实验平台和任课教师为主，培养学生基本能力和应用能力。第二课堂融入社会生产实践，以校企合作为主线，校外实训基地和企业讲师团为主，拓展学生工程实践能力。第三课堂将科研与教学融合，以创新基地和创新团队指导教师为主，提升学生创新能力。以第一课堂为主体，通过产教融合和科教协同，构成了一个有机的实践能力培养模式。

2.1 第一课堂：构建多层次实践教学体系

基于校内实验平台的第一课堂中设置的实践课程，是一个循序渐进的体系，是理论教学不可替代的重要组成部分，是培养学生实践能力和创新能力的重要基础。

⑴ 课程实验

课程实验设置在有实验环節的课程中，它是直接针对课程理论教学的知识点设计的实验，主要以验证性实验为主。该环节的实践过程能直接启发学生对所学知识的深入思考、勤于动手、勇于创新，达到理论联系实际的教学效果。

⑵ 课程实习

以课程理论与实践结合为主，进行综合性、设计性和创新性的实验。学生至少应独立设计完成一个模拟系统。通过课程实习，引导学生迈出将所学知识应用于解决实际问题的第一步。

⑶ 专业综合实习

专业综合实习融合多门主干课程融，遵循CDIO理念，以学生、项目为中心，由多名教师合作，分模块，分步骤地指导学生完成。工程项目的选题来源于科研或企业中的实际问题，定位是综合性、工程性和前沿性。突显解决工程问题的思路与能力，其具体表现为：发现工程问题，制定技术方案，分解工程子模块及最终解决问题。如电子信息工程专业的综合实习项目“语音多功能信号发生器”，涉及五门课程知识：电路设计、单片机、虚拟仪器开发、数字信号处理和语音信号处理，五个开发工具：Multisum，Protel，C，LabWindows和Matlab.

项目实施贯穿任务驱动的项目设计和工程分解的处理方式，由学生主导完成，如图2所示。首先，由教师设定总任务及其子任务需求，由学生制定解决方案，交由教师审核后，由学生独立实现，实现中遇到问题，由学生提出，教师提供技术支持。项目完成后，学生进行作品答辩。

2.2 第二课堂：拓展学生工程实践能力

结合学院的办学特色和优势，主动对接地方重点产业发展的需求，积极拓展校外资源，建立合作联盟。与省内、外信息技术（IT）相关产业/企业共建校外实践教学基地。把实践基地作为课堂，让具有丰富实践经验的技术人员作为指导教师，以企业真实的生产任务、工程项目为内容，让学生在实战的环境中提高动手能力。一些项目的子任务延续扩展，可作为学生毕业设计的选题，企业的指导教师作为毕业设计的导师之一。一些有实际需求的论文选题，可使论文的设计更具有现实意义。

在此过程中，学生一方面能了解本专业的发展和社会的需求信息，更加明确自己的学习目标，从而有针对性地自主学习;另一方面，提高了专业素质和解决实际问题的能力，在企业生产和科研院所的氛围中，通过自身的参与和实践，培养服务意识、实践能力和创新性思维。同时也缩短了学生毕业后融入社会工作角色转变的适应期。

企业文化融入学生课外科技活动，邀请企业技术专家进校为学生作系列電子产品维修技能培训，进一步推进应用技能型专业人才的培养，提升学生的专业技能、职业素养和创业就业竞争力。

第二课堂是拓展学生工程实践能力的一大阵地，是第一课堂的有效延伸。它将基础理论知识与创新实践能力培养有机融合，全面提升学生创新型发现、分析和解决问题的能力。

3 第三课堂：提升创新能力

3.1 搭建创新基地平台

学院成立“创新基地”，作为开放创新性专业实验室。创新基地由学生自主管理，是不同专业、不同年级学生交流和学习的场合。组建教师团队，分工合作，对学生进行硬件电路设计、软件设计、通信协议设计、信号处理等方面的有针对性的指导。创新基地开放性项目由学生自设主题或教师指定，具体实施模式如图3所示。学生可以参加多个项目，但只能负责一个项目，教师可以指导多个项目。

此培养模式激发了学生的兴趣，挖掘学生的学习潜能，发挥每位教师的特长，对学生的指导更加到位。创新基地，成为了学生们在“大学生创新创业项目”等科技创新和各类学科竞赛的孵化工作室，也是大家课余时间自由探索知识，发挥思维空间的平台。

3.2 科教协同，培养创新思维，提升创新能力

教师在课堂教学内容中融入最新学科前沿知识，将自己科研项目中的研究成果和问题，以案例教学的方式引导学生思考，开阔学生视野，提高学习积极性，培养研究兴趣。

⑴ 学生参与教师的科研活动

学院通过鼓励和引导学有余力的学生参与到教师实际的科研及应用项目中，积极思考，勇于探索，在真正的研发过程中得到学习和历练。如应用系统开发的“林业厅科技项目管理平台”，“学生考勤系统”;基础研究方面，涉及图像处理和人工智能算法的“木材识别”和“云南野生鸟类的识别”，信号处理分析的“植物茎干超声回波信号特征提取”等，依托林业院校的背景，突显林工融合的特色。部分同学的毕业设计选题来源于科研课题，为后续的研究生学习打下了基础。

⑵ 以赛促学，培养学生自主学习和创新能力

学科竞赛是培养学生团队合作精神和创新实践能力的重要举措[7-8]。竞赛队伍主要由创新基地培育孵化产生，指导教师根据学生的不同专业，不同特长进行组队，同学之间以老带新。在每个竞赛队伍中，同学根据专长，在竞赛各有专攻。成员分工协作，锻炼了学生的团队协作精神，又发挥了他们各自所长，使得项目开展更为顺利。近年来，学院在全国大学生电子设计大赛、中国大学计算机设计大赛、泛珠三角大学生计算机作品赛等竞赛中获得较好的成绩。以竞赛为驱动的学习，能充分调动学生学习的主动性，开拓思维，培养团队协作意识和能力。

4 结束语

随着对工程教育发展的不断探索，学院以一体两翼的实践教学培养模式，多层次的实践教学体系，强化了IT类专业学生的实习实训能力。搭建创新基地，以项目驱动方式，科学实践，以赛促学，培养了学生实践创新能力。对创新实践能力培养模式的探索，可以拓展到工程应用类各专业的学生培养过程中，对提高学生的就业竞争力和岗位适应性，满足社会对创新型人才的需求，提供有力的支撑。

参考文献（References）：

[1] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017.3：1-6

[2] 李佳洋，范立南.新工科驱动下转型高校创新型人才工程实践能力培养机制研究[J].教育现代化，2018.5（4）：1-2，25

[3] 张大良.因时而动 返本开新 建设发展新工科——在工科优势高校新工科建设研讨会上的讲话[J].中国大学教学，2017.4：4-9

[4] 翁伟斌，徐立清.应用型本科人才培养质量标准的制定[J].中国高等教育，2018.17：16-19

[5] 赵健，范士杰.基于OBE理念的高校工程教育实践教学模式创新研究[J].高教学刊，2018.20：32-34

[6] 刘梦琴，邝代治，冯泳兰等.以创新能力培养为核心构建多元化实践教学体系[J].实验室研究与探索，2014.33（3）：189-193

[7] 刘立，阳小华.构建“赛学一体化”生态圈引领高校创新人才培养[J].实验技术与管理，2017.34（6）：18-21

[8] 郑征，李伟伟.创新实践教学体系提升工科大学生创新能力[J].实验室研究与探索，2015.34（7）：195-198

收稿日期：2019-01-28

*基金项目：2016年“云南省本科高校试点学院（系）转型发展”项目（2016）

作者简介：张雁（1973-），女，云南禄丰人，博士，主要研究方向：智能信息处理。