基于创客文化的电信专业专创融合改革探索与实践

张晶泊，石 淼，姚婷婷

（1.大连海事大学 信息科学技术学院，辽宁 大连 116026；2.大连海事大学 创新创业学院，辽宁 大连 116026）

随着国家经济转型升级，创新驱动发展已经成为科技强国的基本战略。根据中共中央、国务院印发的《国家创新驱动发展战略纲要》，创新驱动是国家的命运所系，创新已经成为引领发展的第一动力。

高等教育作为“为国育才”的主阵地，在助力实现中国梦的进程中，担负着重要的责任和使命，必须始终贯彻党的教育方针，主动适应经济发展新常态，不断提高服务国家建设的贡献度，为建设创新型国家提供强大的人才智力支持。

随着近几年一系列政策、指导意见的颁布和各项具体措施的推进，深化改革人才培养模式，把创新思维、创新能力的培养贯穿大学生的教育全过程的意识，已经基本统一。现阶段高等学校的创新创业教育改革已经到了深水区，如何在通识性的创新意识培养基础上，进一步结合专业特色，将“专创融合”贯穿大学生的教育全过程，是当前高等学校教学改革需要解决的关键问题。

一、对美国高校双创教育的调研

美国是全球最早发展创新创业教育的国家，同时其创新创业教育成果也一直位居世界前列，因此分析总结美国高校在双创教育上的经验，将会对我们有很强的借鉴意义。

在学科方向上，美国高校的技术创新教育，主要集中在以STEM 为代表的理工专业方向。早在20 世纪80年代，美国国家科学委员会就提出了“科学（Science）、数学（Mathematics）、工程（Engineering）和技术（Technology）集成”的指导性建议，揭示“科学工程领域的卓越与领先将带来巨大的经济社会效益”，美国前总统奥巴马曾提出“未来十年培养100 万名STEM 专业大学毕业生”，以巩固美国在科技创新领域的优势。

研究美国高校的双创教育体系可以发现，其在教育的广度和深度上都有延伸，在研究生的教育培养方面呈现“尖端化”的趋势，而在本科生的培养方面则呈现了“大众化”的特点。我们这里将主要聚焦于本科生的培养体系。

在美国大学中，创新被看成是一种生活态度，也是一种文化认同。他们普遍认为创新就是“比过去做得好一些”，所以，每个人都可以创新，都可以从身边的小事入手。芝加哥洛约拉大学Bob Zhang 教授认为“创”来源于法语，原意表示“开小作坊”，这也揭示了创新教育应该接地气，从简单入手，循序渐进激发学生兴趣，逐步提升学生的创新水平。

在美国高校，很多本科生学习热情很高，但由于专业知识水平的欠缺，同样存在成功的本科生双创成果非常少的问题。针对这个情况，美国高校的普遍做法有以下几种：（1）促进学科的交叉融合，比如伯克利大学电子工程专业就非常强调文理、工商联和艺术的联合，通过不同领域的跨界合作，在技术的广度方面作文章，进而降低对技术深度的要求。（2）奉行“实践大于原则”的教育理念，认为双创教育必须具有实践性，将实践训练作为双创教育的重要部分，通过实践的量变促进创新的质变。（3）对于创新和创业之间的关系，相关调研结果表明，多数美国高校的本科创业率低于1%，但是美国高校的教授普遍认为，双创教育的目的并不是让学生都去创业，而是要在学生的意识里种下一颗“种子”，在合适的时机生根发芽。所以美国高校在进行校内双创教育时，更加关注学生全面发展，通过双创教育帮助学生澄清兴趣、训练思维、培养发现真实问题的能力。上述这些实践，催生出了风靡世界的“创客”文化，并大大助力了美国高效的双创教育与实践。

创客（Maker）起源于美国麻省理工学院的一个以创新为理念，以个人设计、制造为核心内容的实验课题，参与实验课题的学生即“创客”。进而掀起了一场全球性的文化变革，重构了整个世界，将创新主体从科研技术人员拓展至普通大众，使其成为“艺术、手工、工程、科学项目及DIY 理念”的嘉年华。

二、对大连海事大学电信专业创新教育现状的分析

目前大连海事大学在顶层设计中已经充分认识到双创教育对人才培养的重要性，设立独立的创新创业学院来统筹推进学校的双创教育。并且在创新课进专业、提升创新师资队伍能力、组织学生参与各类竞赛活动和举办年度创新工作会议等多个方面开展了卓有成效的工作。在推广创新创业教育方面，取得了不错的效果，目前学生对创新意识重要性的认识有了很大的提升。

我们已经在电子信息工程专业大一新生中开设创新思维与创新方法必修课，在教学过程中，每年都会针对“你在大学四年，是否想亲身参与实践一个大创项目”这个问题进行匿名调查，综合历年学生反馈，大约有77%的学生选择“十分愿意”，另有23%的学生选择“再观察观察”，从来没有一个学生选择“没有兴趣”。可以看出同学们对参与创新活动表现了很强的意愿。但是，根据后继的跟踪调查，本专业学生在大二、大三阶段组队申报大创课题的比率不足6%。针对上述反差，通过跟学生的座谈，我们发现存在的问题主要体现在以下三个方面。

1.没有合适的课题

这个问题是调研过程中学生反映最多的问题。多数学生反映他们想做点东西，但不知道应该做点什么，希望老师能够指定，或者介绍一些高年级同学能够带着他们做。这些要求其实已经违背了创新教育的初衷，而且对于指导教师来讲也是无法完全实现的任务。

2.专业知识不足以胜任

随着近年来人工智能的发展，有部分学生提出做一些智能产品，比如智能书架、智能门锁和智能黑板等，但是在方案细化阶段，由于知识体系的不完备，发现课题贪大求全，超过了自身的能力范围，最后选择放弃。

3.课业压力大，课余时间不足

对于一些成绩较好的同学，由于存在绩点保研的压力，需要优先保证课业学习上的时间投入。如果创新实践中很多知识需要课外学习的话，这些同学是没有足够的时间和精力的。但是这些学生也表示如果占用时间合理的情况下，会参加创新活动来提升自己的实践能力，为将来的研究生学习奠定基础。

通过梳理分析，可以发现这些问题其实也是专创融合需要着力解决的关键问题。只有通过不断推进专创融合方面的教学改革，秉承以学生满意为中心的理念，才能将理论、方法转化为专业素养，从而进一步提高学生的创新实践能力。

三、基于创客文化的电信专业专创融合改革

通过对美国高校双创教育调研，发现我们面临的问题其实是共性的。如何借鉴国外的先进经验，并结合我国高等教育的实际进行有针对性的改进，是本文所讨论教改探索的初衷。根据我们的实践，通过引入创客文化、借鉴创客案例、构建循序渐进的创新体系等方面，对大连海事大学电子信息工程专业的创新教育改革进行了探索尝试。

（一）改变对创新的定位认识

对于高校的本科教育来讲，其双创教育的根本目标应该是以培养学生的能力为主，而不是追求得到真正高质量的原创性成果。在这样的定位导向下，应该指引学生在谋划创新课题时，以能力提升为主，对“新”的评判标准从跟他人的横向对比，转变为跟自己的纵向对比。引导学生认识到，在工科领域，只有技术创新积累其足够的壁垒后才有可能转化为技术创业，而技术创新的积累同样适用于“量变引起质变”的逻辑。同时纠正学生心目中创新等同于“高大上”的刻板认识，破解对电信专业领域提到创新言必称人工智能的狭隘认识。使得学生意识到，创新能力的培养可以从力所能及的小处入手，即使是解决所学理论知识在实际工程的应用中遇到的那点适配改进都是对创新能力的培养。通过提升学生的获得感，进而培养学生的自信心。

在国外，创客的起源主要是在校的大学生，他们没有生存压力，在进行创客活动时并不是以经济利益为主要诉求，所以思维可以更加天马行空，同时采用的技术路线也不是以“人无我有”为依据，而是以自我满足为出发点，很多案例是在对基础专业知识的解读和应用时，展示了很多个人的见解和想法，从而令人耳目一新，记忆深刻。创客文化本身就是以开源、共享和交流为基本的出发点，通过展示和交流，寻找志同道合、有共同兴趣的朋友。这种纯粹在当前内卷严重的当下中国社会，更有借鉴意义。

（二）适合的专创融合的项目案例

在最初的专创融合教学过程中，令我们最头痛的就是指导学生确定适合本科生专业能力的项目，要求所选的项目既要符合同学的兴趣，又要同工科专业知识融合。其本质同工科专业认证要求的解决专业领域复杂工程问题的能力，交汇于“适合本科生能力的复杂工程问题”这一点上。

前文论述过，如果课题太大太复杂，脱离了本科生的能力范围，学生将会本能的畏难逃避，难以达到教育目的。如果课题太简单，就弱化为验证性课程实验，同样无法匹配教育目标。对于一线教师来讲，如何培养学生结合自身兴趣，构建合理的创新实践课题，是关系到专创融合教育实施效果的关键问题。

从教育规律上讲，我们认为模仿是学习创新的必然阶段，也是有效的手段。比如著名的创新方法TRIZ，其本质也是通过对成功案例的借鉴，从而给新想法以启迪和引导。而这种方法的基础就是构建数量庞大、内容契合的高质量案例库。我们在调研时发现，当前“创客”的标签更多地被指向“科技创客”，其成果绝大多数也是电子创意产品，跟电子信息工程专业有着极高的契合度。通过挖掘这个优质资源，可以为我们的学生提供大量的参考案例，理论上可以涵盖所有学生的兴趣方向。目前我们向学生推荐的创客社区包括国外的Adafruit、SparkFun、Hackster 和Instructable 等，国内的有DF 创客社区、极客工坊、柴火创客和创客智造等。

同时随着目前短视频自媒体的兴起，我们也适时地向学生推荐与电信专业相契合的优秀科技自媒体，比如今年上过热搜的华为天才少年稚晖君自制“机械臂”缝合葡萄皮，以及哔哩哔哩网络Up 主“何同学”的本科毕业设计“星轨拍摄仪”等，通过对相关项目的逆向分析，理清技术方案，分析项目的创新点和引起关注的原因，反思对个人的启发。通过这些学生喜闻乐见的创客案例分析，对学生的创新思维进行引导。

在实施的过程中，同时注重学生案例的积累，对于本专业学生完成的案例，同时要求做出成果展示视频，在对新学生进行专创融合授课时，也可作为分析案例，供新的学生参考借鉴，即践行了创客文化中分享、交流的精神，有对新同学做出了榜样。通过观察，朋辈榜样的作用对于创新文化的建设助益良多。

（三）与专业课程体系匹配的递进式路线

通过对创客案例的分析，发现现有的电子创客类产品，主要是对软硬件的设计制作。一个复杂的电子创客项目在技术领域主要包括电路设计、软件开发、状态感知、嵌入式控制、信号处理和信号传输等知识，而这些体系都是电子信息工程专业授课体系的组成部分（图1）。由于学生的专业体系学习是逐步深入的，希望低年级同学完成复杂系统设计明显不现实，而如果等到学生完成全部专业知识的学习之后再进行创新实践，会使高年级同学因为时间不足而放弃。

图1 电信专业专创融合技术路线

结合上手的难易程度，以及适用的广泛程度，目前，我们主要以嵌入式控制系统作为专创实践的主线，在其基础上，结合电信专业课程体系的推进，逐步融合电路设计、信号处理、无线通信和环境感知等课程模块。

大连海事大学目前针对大一学生采用大类培养的模式，专业课只有电路理论和C 语言编程，从整体上讲不具备进行专业创新实践的基础。但是在专业导论会对学生进行专业知识体系的介绍，同时会在创新课程上，结合前文所述的创客文化，让学生根据兴趣，调研选择各自的案例项目，指导教师指导学生进行功能分析，并结合专业知识体系进行技术分解。

在大二开设了嵌入式接口技术课程和配套的实验课，指导学生实现嵌入式系统基本的测量输入和控制输出功能，能够涵盖绝大多数创客项目的接口需求，在此基础上可以令学生完成功能集成层面的创新，构建融合多个片外设备的创意电子产品，对于创新能力不足的同学，也可以逆向模拟已有的创客案例，实践的积累同样有助于创新能力的培养。

从大二开始，将会陆续开始模电、数电和CAD 等电路类课程，在相应的课程实践中，引导学生针对自身创客项目的定制电路进行实践。同时随着传感器、导航、雷达等感知技术的开设，可以构建更加复杂的电子系统。

随着信号系统、电子控制系统、数字信号处理和数字图像处理等专业课的开始，使得同学逐渐具备对接口电路采集数据的处理能力，此时可以引导学生在创客项目中引入相应的算法，在理论联系实际的基础上，进行简单的技术创新。

到大三将会开设通信原理、现代通信系统和物联网等通信类的课程，此时可以在单机设备的基础上，添加无线互连功能，构建更加复杂的多机协作系统，随着项目体量的扩展，可以引导学生进行系统创新。

在对电子创客项目进行解构的基础上，将具体的技术点与电子信息工程课程体系进行结合，并鼓励老师和有兴趣的同学，在相应的实训课程内，进行定制内容的开发，将第一课堂和第二课堂进行深度融合，使得创新教育对专业学期起到了很好的促进作用。

四、改革成效

本教学改革采取边实施边完善的方针，不断地进行检验、总结、完善和提高。大二学生申请大创项目的比例，从改革实施前的6%，逐步提升到目前的45%。创客文化的培育不是朝夕之间，需要慢慢积累。随着专创融合教学改革的持续推进，以及成功案例的不断涌现，这个比例还会有提升空间。

这里介绍一个比较典型的案例，这组同学通过大一的创新思维与创新方法课程中的专创融合案例训练，确定了从事机器人研究的兴趣方向，与指导教师沟通后，明确了后继专业课程的选课方案，同时对各门专业课的学习目标也更加明确。在大二开始做大创项目，最开始只是一个简单的“超声波雷达测距六轮车”，这个项目仅是将相关专业课上讲到的多功能时钟模块与电机驱动模块进行了集成改造，在功能集成方面添加了一些自己的巧思。由于完成度比较高，获评省级的大创项目。之后这组同学又在大三申请了“基于智能车的脑电波人机交互系统”，结合专业课程的学习，将六轮车升级为直立平衡车，增加了PID 控制算法；引入了脑电波传感器，并进行了数据滤波处理；同时添加了无线通信功能，实现了人机交互。在将专业知识转化为实践的基础上，深化了对专业知识的理解，同时也使项目的功能和复杂度大大提升，最后该项目获评国家级大创项目。通过这样循序渐进的系统训练，学生确实对电信专业知识有了更进一步的理解和掌握，同时培养起了自主创新思维的能力。今年上半年，报名参加了全国嵌入式芯片与系统设计大赛，凭借“自动咽拭子采样系统”获得了国家级一等奖，获得保研资格。

五、结束语

在专创融合的教学实践中，我们发现创新实践的基础和出发点是确定好的课题项目。而学生受限于专业知识水平，很难提出一个专业匹配、兴趣契合和难度适宜的项目，使得很多学生在专创实践的起点便已退出。为了解决这个问题，本文将创客文化引入到专创融合的教学改革当中，通过丰富的电子创客案例，给学生以启迪和指引。同时得益于创客文化中的开源共享精神，使得学生得以从模仿学习入手，降低了创新实践的入手难度，并结合专业课程的逐渐深入，引导学生在专业领域的深度和广度方面进行创新，使得专业知识的学习和创新素质的培养齐头并进。通过实践尝试，已经得到了一部分同学的肯定，后继随着教学改革的持续改进，以及朋辈同学的榜样作用，希望能够在电信专业培养出更浓郁的创客文化，影响更多的学生。