应用型本科电子信息类专业创新创业实践课程改革与探索

王 波,焦文潭,布 挺,张 刚,董红政

(洛阳理工学院 电气工程与自动化学院,河南 洛阳 471023)

随着电子信息产品消费市场和需求的不断增长,电子信息产业成为我国实施创新驱动战略、推进供给侧结构性改革的关键力量[1-2].中国制造2025、“互联网+”、制造业与互联网融合等一系列国家重大战略的深入实施,标志着我国电子信息产业发展进入由大变强、由跟随并跑向并跑领跑转变的重要战略节点.电子信息类专业具有较强的工程性和强调解决复杂问题能力.因此,培养具备较强创新精神和工程应用能力的复合型人才,是应用型本科电子信息类专业亟待解决的共性问题[3-5].为适应人才培养需要,创新创业教育已成为应用型本科高校复合型人才培养模式的新路径之一[6-7].

创新创业实践是应用型本科电子信息类专业提升学生专业实践能力和创新能力的重要环节.改进创新创业教育的教学设计、教学方法以及考评方式[8-9],加强对学生技术创新和创业实践能力培养,是新形势的必然要求.因此,创新创业实践课程应以服务社会为理念,以工程项目和竞赛项目为载体,以解决工程技术问题与技术创新为抓手,突出培养学生解决复杂问题的能力和项目管理的能力,重点提升团队协作意识和社会服务意识.创新创业教育必须找准定位、瞄准目标,积极改进课程教学方法和考评方式,以“2个能力”和“2个意识”为课程目标开展创新创业实践教学改革与探索.

1 创新创业实践课程体系构建

结合电子信息类专业人才培养目标和行业需求,围绕培养“2个能力”和提升“2个意识”,强化应用型人才培养.课程改革采用应用技术型人才培养的CDIO层次化教学体系[10-11].课程体系的构建解决2个重点问题:1)构建并完善基于成果导向的CDIO教学体系.依托创新创业实践课程项目案例为专业课提供项目、案例,供专业课组织教学,在专业课完成“构思”“设计”的基础上,实现课程的“实施”与“运行”.2)吸收工程认证理念设计、实施过程教学.确定课程目标,重构教学内容,以成果为导向构建多元化考核方式,实现以学生为中心的转变,淬炼吃苦耐劳、顽强拼搏的意志和品质,落实不忘初心、服务社会的思政建设要求,贯彻“五育并举”理念.

应用型本科电子信息类专业创新创业实践课程体系可采用三级题目方式,如图1所示.

图1 基于CDIO的创新创业实践课程体系

一级题目是毕业设计课题.该级题目的具体实施和运作由学科竞赛、项目研发、创新创业、服务社会等环节组成,主要针对企业实际项目完成嵌入式产品研发、智能装备控制和系统集成等环节.该级题目主要考查学生科技创新能力,通过挑战杯、电子竞赛、智能车等学科竞赛最大限度为学生参与科研项目创造良好条件,并积极营造服务社会的良好氛围,增强学生科技创新的积极性.

二级题目是设计过程的分解.该级题目通过电子工程设计和嵌入式应用,以及运动控制系统、电气控制与PLC、智能控制技术、网络与自动化系统集成等综合设计,培养学生在设计过程中提出问题、解决问题的能力.该级题目的实施,可以提升学生从方案选取和设计、软硬件设计与调试、故障诊断与解决等方面的能力,使学生具备良好的工程素养.

三级题目是应用实践.该级题目在整个课程体系中处于基础知识应用的构思环节,其通过单片机原理及应用和微机原理、自动控制原理和现代控制理论、电机拖动、电力电子技术、自动化仪表等课程的实践教学,培养学生使用所学过的基本理论知识来构思如何解决实际问题的能力,使学生建立起完整的工程理念.

2 创新创业实践课程内容设置与实施方法

2.1 课程设置情况

按竞速、电子产品设计、项目研发、创新创业等项目类别,开设课程导学、智能车、机器人、电子设计、PID控制、电机应用、挑战杯、“互联网+”、创新创业系列(1-8)等16个教学专题,如图2所示.竞速和电子产品设计项目,设置电子设计竞赛、智能车竞赛、机器人竞赛、PID控制基础和电机应用基础等5个专题,选取智能车、电子设计、工业机器人应用和机器视觉4个教学资源库,可在智能车基地、科协、物联网制作基地、家电维修和机器人实验室等实践基地开展,着重培养学生解决复杂问题的能力.项目开发环节,设置创新创业系列专题(1-3),选用网络与自动化系统集成教学资源库,在创新实验室、工程训练中心、电子创新工厂、AI云创空间以及合作企业等基地开展,使学生具备良好的项目管理能力.最后一个项目是创新创业环节,该项目设置挑战杯、“互联网+”、创新创业系列专题(4-8)和课程导学等8个专题,采用学科前沿、国家政策、法律法规、工程伦理和创业等教学资源库,在千度创客空间、炎黄科技园创新创业实践基地和大学科技园进行,为学生创新创业提供良好的设施氛围和项目,并安排企业导师,培养学生的社会服务意识.

图2 课程内容与资源

16个教学专题的实施,全面提升了学生在解决复杂问题、项目管理、社会服务等方面的能力,使学生具备较好的团队合作意识.

2.2 组织实施情况

1-7学期,课程教学设计以分散方式实施(如图3所示).第1-2学期是认识环节,集中讲授“课程导学”专题,进行职业生涯规划和创新创业教育;第3-6学期是实践环节,集中讲授“创新创业之项目设计流程篇”专题,同时在项目实施过程中通过讲授其他专题,指导学生参加竞赛、参与教师项目,组织学生节在假日(含寒暑假)进行志愿服务活动.

图3 课程实施教学设计

第7学期是学分认定和成果输出环节.经双选,学生进入企业学习或创业,完善、运营项目.在课程实践具体组织实施环节,依托家电、智能车、智能装备、科学与技术、机器人等协会实施教学,其组织、实施流程,如图4所示.学生自发组建项目团队,通过社会实践和企业实习调研,自主选择真实项目.在实践基地中,教师指导学生实现项目全过程.学生在“学中做、做中学”,先后历经构思与选题、方案论证、设计制作、项目测试、质疑与辩论等过程.学生参加竞速、电子产品设计、互联网+、挑战杯等各类竞赛,并深入社区、中小学、企业,进行维修、支教、展示、项目研发等服务.

图4 课程组织实施过程

2.3 课程成绩评定与课程评价

竞速类、电子产品设计类考核分别在每学期前、后半程举办,成绩排名前30%通过考核.项目研发和创新创业类每学期末集中考核1次.在第7学期,各类项目指导教师,对通过考核的学生按如下方式集中进行成绩评定:1)前期项目测试、质疑与辩论成绩分别占比50%、30%;2)学生提交设计报告,占比20%.其中,解决方案、工程伦理(服务社会)和报告规范性分别占该环节的50%、30%和20%.

课程评价[12-14]采用课程评教、学生获奖、项目引进经费数、校友企业反馈等多种方式进行.课程组根据教学任务完成度,依照学校评教题目,通过“问卷星”平台发布课程评教问卷.近三年来,该课程学生平均评教得分在97分以上.课程同行评价得分96分以上;学生获学科省级以上奖项200余项;项目研发经费逐年攀升,课程团队累计引进经费900余万元.校友企业积极回报母校,与学校共建创新创业课程[9],联合培养学生,平衡学生就业与企业需求关系,真正实现“校中有企、企中有校”的深度融合.

2.4 创新创业实践课程改革特色与创新

2.4.1 校企共育,激励创新

所有工程项目类的课题全部来自企业,由企业指导教师和校内指导教师共同指导完成.合作企业设立奖学金,鼓励学生创新.

2.4.2 学科竞赛,淬炼身心

经过层层选拔,学生以顽强的意志迎难而上,在学科竞赛中既提升科技创新能力,又淬炼意志、品质.近三年,学科竞赛硕果累累.全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生电子设计竞赛、机器人大赛分别获国奖3项、3项和44项,省奖14项、30项和28项.2019年,全国大学生电子设计竞赛获国奖3项,省奖23项,数量、质量均取得突破.

2.4.3 创新创业,初见成效

经过创新创业实践课程学习的学生,获创新创业类大赛省奖8项.其中,河南省“互联网+”大学生创新创业大赛省奖2项,落地企业3家,获专项扶持资金5万元.

2.4.4 奉献社会,不忘初心

在课程实践过程中,定期组织学生利用寒暑假、小长假开展科技下乡等社会服务,同时植入德育、智育、美誉等五育理念.先后获评2项省级以上志愿活动荣誉.

随着课程改革的实施,各协会以各种方式深入基层,到社区、中小学奉献爱心,真正体现了奉献、友爱、互助、进步的志愿者精神.

3 创新创业实践课程改进方向

3.1 持续完善计划

1)依据专业特点,逐步拓展赛事类型,满足不同专业、不同特点学生的职业发展需求.

2)持续丰富教学案例库和教学专题,编写配套讲义或教材,保持教学资源与教学内容的技术先进性.

3)与企业深度合作,共同提升学生解决工程技术问题与技术创新能力.

4)完善线上教学资源管理平台,为学生提供便捷的学习资源获取通道.

3.2 需要进一步解决的问题

1)强化数学思维和数学方法,提升学生解决复杂工程问题的能力.

2)实现课程质量跟踪调查,不断优化教学设计与实施过程,提高教学质量.

3.3 改革方向和改进措施

1)引入全国大学生数学建模竞赛,参照竞速类组织实施教学活动.

2)制定课程质量调查问卷,面向应届毕业生和毕业5年后的学生进行调研,基于调查结果,分析、查找不足之处,提出改进措施,持续改进.

4 结语

以CDIO理念深度构建创新创业实践课程体系,高质量推进各环节实施,提升学生技术创新和创新创业能力.在实践过程中实现学生奉献意识、工匠精神等综合素养提升,贯彻人才培养的“五育并举”.依托现有改革成效,在建立专题、充实教学案例、丰富赛事类型及线上资源建设等后续建设过程中,强化数学思维和数学方法,重视课程质量调查问卷,扎实推进持续改进,进一步提升创新创业教育的实效.