浅谈新技术条件下本科生创新能力的培养

2023-11-29何睿清唐晓雨

科教导刊 2023年28期

何睿清，唐晓雨，童莹

（南京工程学院信息与通信工程学院南京江苏 211167）

本科生的创新能力决定了科学创新、技术创新等诸多关键领域的未来。随着时代的高速发展，以人工智能为代表的新一代信息技术正迅速改变着传统的高等教育模式。近年来，众多学者从多个角度对此展开了研究和讨论。王永固等人介绍了教育4.0 全球框架，强调了利用新技术构建全新的、动态的未来学校[1]。李志河等人提出了教育信息化2.0 视域下高等教育信息化发展水平的评价方法[2]。针对人工智能等新技术带来的变革，Lijia Chen 等人系统地讨论其对教育体验方面的影响[3]。与此同时，人工智能技术对教育的影响也受到了学者的广泛关注[4-5]。H Luan论述了人工智能和大数据技术在教育领域面临的挑战[6]。W Xu 等人以STEM（science, technology,engineering and mathematics）为例，阐述了人工智能技术与复杂的教育要素相结合，以满足教学和学习需求的挑战[7]。RO Okunlaya等人探讨了AI 对于大学图书馆服务质量的提升以及对大学教育的帮助[8]。Ismail Celik 等人深度讨论了AI 在教学中扮演的角色，以及对教师教学方法的促进作用[9]。随着技术的高速发展，信息渠道增多，信息量变大。对于这种变化，亟须对传统的理论加实践的创新能力培养模式进行升级。针对这一问题，本文讨论了新技术条件下本科生创新能力的培养模式。

1 总体培养框架

在新技术条件下，以本科教育为研究背景，本文以全面提升学生创新能力为核心，提出了“一套理论教学体系，两个信息平台，三类评价体系”。一套理论教学体系是以创新培养为导向，建立学生的理论基础；两个信息平台是建设新技术条件下的信息渠道平台和信息内容平台；三类评价体系分别是：成果量化指标，学生素质评价，培养机制反馈。

2 一套理论教学体系

针对本科阶段的创新创业理论教育，搭建一套理论教学体系，在培养方法上侧重创新教育，以培养学生的创新创业能力。具体措施包括：①教学上更新和分配各类课程（理论课/实践课）所承担的任务。其中，理论课中可以分为公共基础课、素质基础课、工程技术基础课程、专业必修和专业选修课程等。每种课程在专业建设中应具备明确的分工。以电子信息工程专业为例，其工程技术基础课程主要以模拟电子技术、电路分析以及C 语言为主，这些课程为专业课打下了重要的技术基础。而专业课则是以此为基础，开展更深层次的应用和延伸。实践类课程与理论课程相结合，强调学生亲自动手，学以致用，对所学知识有更加深刻的感性认识。②管理上，建立可量化的评价指标，以及学生创新素质评价方法，并以此为目标进行各年级的任务分解；创新素质的评价方法将在第4 部分详细展开。③以一线教师为中心，以科研项目为载体，建立稳定的科研小组，建立循环型的研究汇报、成果展示、学术讨论机制；具体来说，一线教师的科研项目通常会紧密围绕在其所在专业的某些具体研究领域。这些领域也是该专业的学术前沿和研究热点。在这种情况下，一线教师通过构建科研小组的方式，结合教授课程的相关内容，向学生介绍技术的发展历史，也可以组织学生通过调研汇报该方向的最新进展。以课程“嵌入式系统”为例，一线教师可以结合ARM（全称：Advanced RISC Machine）芯片，介绍当前ARM 在工业、通讯、控制方面的应用。也可以回顾RISC（全称：Reduced Instruction Set Computer）与CISC(全称：Complex Instruction Set Computer)的演化历程。④制订“请进来，走出去”战略，“请进来”是指，邀请高校或企业专家来校访问，与学生分享科研创业心得。“走出去”是指，定期联系合作企业、高校，有针对性地进行实地考察和交流。

3 两个信息平台

3.1 信息渠道平台

建立信息渠道平台，主要是提供先进、可靠的信息获取方式，同时加强学生的多感官体验。具体建设方法如下：①分析本专业的学科特点，总结在传统创新创业教育在信息带宽上的技术瓶颈，学习和梳理新技术条件下国内外先进的教学方法，特别是已经成功实现创新创业教育的同类学校。②以提高信息带宽为目的，充分调研先进设备和网上资源。设备上例如VR（全称：virtual reality，虚拟现实）、AR（全称：Augmented Reality，增强现实）、MR（全称：Mixed Reality，混合现实）、5G等技术让学生具有沉浸式的学习体验，使学生更加具象地看到、感受到最新科学技术的场景和使用方法。网上资源例如短视频、直播、微信公众号等，让学生与成功企业家、科研人员、企业管理人员进行直接交流，使其发自内心地感知创新创业所蕴含的深刻内涵和魅力。③打造本专业具有软硬件一体化的创新创业信息渠道平台，使软硬件可以互相促进，扩大学生的信息接受带宽，提高创新效率，增强学习兴趣。

3.2 信息内容平台

建立信息内容平台，主要目的是紧跟时代发展，提供新颖的技术方向和学习内容。基于新技术条件下的新手段新方法，可发挥高校教师在各自领域的知识优势，打造适用于本科阶段的创新创业教学内容。该教学内容所具备的特点是，立足基础，适当拔高，时效性强，让学生看得懂，有兴趣，能动手。通过与新技术的有机结合，激发学生的能动性。同时，创新创业教育内容应该深入课程建设中，特别应该以学科前沿课程、实训课程、校内校外实习课程为依托开展以上教育。具体措施包括：①基础内容升级。各类课程须根据各自学科在新技术条件下的发展趋势更新教学内容，使课程基本内容与时俱进；以光电信息类课程为例，教师进行教学时，可以有意识地寻找最新发表的论文，以及光电行业的最新产品，并在教学时标注论文或产品的发表/公布时间，增强教学内容的时效性。②教学组织形式。在新技术条件下，根据教学内容调整相应的教学组织形式。例如针对不同学科，引入相应的数字孪生技术（Digital twin），该技术可以将复杂的实际场景数字化，数字化后的模型与实际物理模型的传感器数据具有一定的对应关系，可以低成本模拟现实情况，加速学生的感性认识。③建立反馈机制。鼓励广大教职员工以及学生对教学内容的时效性、实用性以及科学价值提出反馈意见，建立网络讨论平台接纳反馈意见。

4 三类评价体系

4.1 成果多元化评价体系

对于创新成果，需要建立客观的、多维度的评价指标。在评价指标中，除了论文、专利、软件著作权等传统指标外，还应该建立对未成形的创新想法的评估方法。这是因为在创新的过程中，时刻存在着不确定的、事先未考虑到的新因素。对于这种因素带来的影响需要客观评判，不能因为没有形成结果而否定创新的想法。具体做法包括：①组建多元化的指导队伍，包括专业教师、企业技术专家、市场营销专家等，从多个角度评价学生的创新成果。②建立多元化的量化评价指标。主要从想法的创新程度、科研价值、市场价值、可执行度、实际执行情况、执行过程中发现的新问题、后续计划等七个方面对学生的创新成果进行立体评价。③后续帮扶，通过对学生创新想法以及实际落地情况的了解，判断该想法的科研与市场价值，对于有价值的想法根据现有的落地情况提供后续资助或其他建设性建议。通过多元化的评价以及帮扶体系客观评估学生的创意水平，明晰实际落地情况，分析创意落地过程中的瓶颈问题，从而对创新创业培养体系进行及时修正。

4.2 学生素质评价

学生素质评价与4.1 节中所述的多元化评价体系相对应，主要从多个角度评价学生在创业创新素质上的提升。具体可以分为以下几个方面：①学生所从事的创新创业项目的创意程度在科学性、技术性以及市场需求等方面的评价。②对学生在展示其成果时的个人分工、汇报逻辑、内容丰富程度等方面进行评价。③学生在解决实际问题时，所展示出的解决问题的过程以及对应能力。

4.3 培养机制反馈

根据成果多元化评价结果以及学生素质评价结果，建立该培养模式的反馈机制。反馈的内容包括：①对于学生在专业理论方面的缺失，需要在理论建设阶段，加入相应的教学内容；②对于学生在信息渠道上产生的信息滞后、信息源不够丰富等问题，采用查漏补缺的方式在资源允许的范围内进行信息渠道的补充；③对于实践过中可能产生的评价体系不完备等情况，需要梳理共性问题，在评价体系中加入对该类共性问题的评价方法，使评价体系更完备。