基于“产教赛研”融合的芯片应用创新人才培养研究与实践

摘要：以培养学生的创新实践能力为目标，研究并实践了“产教赛研”融合的芯片应用创新人才培养模式。设置了教赛融合的创新实践课程和竞赛教学案例；建设了可提供软硬件学习环境的科创实验室；形成了“以赛促学、以赛促教、以赛促研”的新工科芯片应用创新人才竞赛培养机制；探索了多样化的产学合作模式；在教学过程中积极融入思政，为党育人、为国育才，培养又红又专的创新实践人才。该人才培养模式切实提升了学生的创新实践能力和综合应用能力，同时提升了教师的教学科研水平。

关键词：“产教赛研”融合；创新人才培养；芯片应用；课程思政

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）17-0148-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

近年来，国家大力倡导高等教育教学模式改革，“新工科”“应用型本科”“产学研”等概念不断被提出，旨在培养能够适应未来产业需求的创新实践人才[1-2]。新工科背景下，围绕培养具有实践创新能力和综合应用能力的创新应用人才，需要更深入地创新实践、教赛融合、教研结合和产学合作[3-6]。探索和研究应用型高校创新应用人才的培养模式具有重要的意义。

芯片是现代信息社会的基石，信息化和智能化使人类的生产和生活离不开芯片应用。芯片应用类课程也是目前各高校工科类专业的核心主干课程，我国经济社会的发展需要大量的高素质芯片应用人才。

教学团队近年来围绕芯片应用人才培养，研究并实践了“产教赛研”融合的芯片应用创新人才培养模式，显著提升了人才培养的效果，解决了原来教学、竞赛、科研、产学较为分散，没有形成人才培养合力的问题。

1“ 产教赛研”融合的人才培养模式

以培养学生的创新实践能力为核心，构建了“产教赛研”相互融合、四位一体的芯片应用人才培养模式，如图1所示。该培养模式深度促进了教学、竞赛、科研、企业的两两相互融合，教学促进科研、科研支撑教学，以竞赛促进教学和科研，校企合作提供更多教、赛平台，从而有效培养学生的创新实践能力和综合应用能力。在人才培养的过程中积极融入课程思政，培养学生的爱国情怀和科技自信，使学生成为能够运用马克思主义基本立场、观点和方法去认识世界和改造世界的创新人才。

1.1 构建了教赛融合体系

教学和竞赛结合是培养新工科应用人才的内在要求，为切实培养学生的创新实践能力，通过多年的教学和竞赛实践，逐步形成了以竞赛为牵引、课程教学和科创实验室为支撑、教师团队全程指导的“教赛”融合体系，有效激发了学生的学习兴趣、提升了学生19b9ab925c52e5d0801eb29bf12d516a的创新实践能力，如图2所示。

1） 教赛融合的课程设置。从中国高等教育学会发布的全国普通高校学科竞赛排行榜中可以看出，理工类学科竞赛项目基本基于芯片应用技术，芯片应用人才培养应注重教赛融合。教赛融合在课程设置上主要有两个途径：一是在已开设的芯片应用类课程中引入竞赛实例作为教学案例；二是开设专门针对科创竞赛的创新实践课程。

教学团队在单片机原理与应用、ARM控制器实用技术等芯片应用类课程的教学过程中引入了合适的竞赛实例作为教学案例。例如，将“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛单片机设计与开发科目中的“温度记录器”“超声波物位计”等竞赛实例作为单片机原理与应用课程的综合教学案例；将全国智能汽车竞赛的智能车控制实例作为ARM控制器实用技术课程的教学案例。竞赛实例本身融合了芯片应用教学中传感、控制、显示、按键等接口模块的硬件设计和软件编程，实践性强，有利于锻炼学生的综合运用能力和实践动手能力。

以培养新工科芯片应用拔尖创新人才为目标，面向优秀学生开设了专门针对科创竞赛的创新实践课程，包括创新实践基础实训和创新实践提高实训，对优秀学生进行深入培养。课程打破了传统教学中以知识体系为基础的教学方式，采用项目式教学，以项目为牵引，引导学生学习相关硬件电路和软件编程知识，并在开发板上进行实战训练，从简单项目到复杂项目由浅入深逐步学习，充分体现了自主研学、工程设计和实践创新的实验实践教学理念。

课程从大一开始实施，有利于学生在第3～5学期参加各类科创和竞赛活动。创新实践基础实训课程学习期间，学生可以参加形式和内容非常类似的蓝桥杯单片机设计大赛；学习优秀的同学还可以继续选修后续的创新实践提高实训课程，主要学习智能车、机器人等单片机和嵌入式芯片的应用，有助于学生参加全国智能汽车竞赛、机器人大赛、电子设计大赛等各类竞赛。学生在课程学习的基础上结合竞赛申请大学生创新创造项目，进一步学习和实践。实训课程在开设时间、开设内容和开设形式上都能与科创竞赛充分结合，在新工科背景下有效培养学生的实践能力和创新能力。创新实践课程和科创竞赛的融合关系如图3所示。

2） 基于科创实验室的竞赛培养模式。芯片应用类教学和竞赛需要硬件和软件学习环境，面向优秀学生建设科创实验室，为竞赛学生提供学习场所和设备支持。科创实验室内放置电脑、开发板、焊台、3D打印机、示波器等芯片应用项目所需的实验设备，全天候向学生开放，可为20名左右的学生提供完备的软硬件支撑，同时提供了良好的相互交流学习的环境。科创实验室学生是参加科创竞赛的主要力量，也是通过“教、赛”融合体系培养的优秀创新人才，以他们为骨干，可以带动一大批学生参与科创竞赛中去，实现“教、赛”融合培养的普及。

竞赛由教师团队进行全程指导，每项竞赛配备一名负责老师，统筹管理竞赛报名、参赛过程、经费报销等工作；每支参赛队伍都配有指导老师，主要负责培训和指导学生。在指导过程中，教师针对竞赛实例进一步深入讲授专业知识的综合应用，实现了“教、赛”融合教学。

1.2 形成了“以赛促学、以赛促教、以赛促研”的创新人才培养机制

以科创竞赛为牵引、培养创新人才为目标，形成了“以赛促学、以赛促教、以赛促研”的新工科芯片应用创新人才竞赛培养机制。该机制将科创竞赛和教学科研相融合，在竞赛的牵引下相互促进、共同发展，培养了一批具有很强创新实践能力的芯片应用人才，推进了创新实践课程和创新实验室的建设，促进了教师教学和科研的进步。

以赛促学，科创竞赛和创新实践课程的项目式教学均是以综合性实践案例为引导，需要学生能够对所学知识融会贯通、综合运用，有效地激发了学生的学习兴趣、培养了学生的实践动手能力和综合运用能力；以赛促教，在科创竞赛项目的导向下，教师团队积极改革教学方法和模式，采用项目式、引导式、案例式等教学方法，有效促进了教学的发展；以赛促研，智能车、机器人等竞赛项目本身具有一定的学术水平，教师在指导学生竞赛的过程中进一步深化研究，可以孵化出相关的科研项目和学术论文，促进了教师科研水平的提升。

1.3 探索了多样化的产学合作模式

以培养学生的创新实践能力和工程应用能力为目标，积极与南京优奈特信息科技有限公司、南京慕测信息科技有限公司、南京云思科技有限公司和深圳信盈达科技有限公司等企业开展了多种形式的产学合作。

1） 积极与企业合作协同育人项目。在产教融合和竞赛培养方面与企业积极合作，完成了多项教育部产学合作协同育人项目，包括“独立学院面向新工科建设的产教融合探索”“新工科背景下的多学科融合学生科创竞赛新模式的建立与探索”等项目。协同育人项目的开展有效促进了学校和企业的交流，为深化校企合作提供了平台。在项目的支撑下，学校和企业在工程实践方面共同培养学生，有利于学生实践能力的提高。

2） 开展“企业导师进课堂”活动。在单片机原理与应用、综合设计与实践等课程的教学中邀请企业资深工程师进课堂授课，讲授前沿技术和实际项目。企业工程师有着丰富的芯片应用项目开发经验，有利于培养学生的工程应用能力。同时，企业老师能把目前行业内使用的先进技术和方法带入课堂，开阔了学生的眼界。

3） 推动教师深入企业学习。积极开展访问工程师项目，派遣团队教师深入合作企业学习先进技术和理念。芯片应用技术发展迅速、日新月异，教师需要不断学习，更新自己的专业知识、增长自身的专业技能，才能够更好地培养学生。通过企业的培训学习，有利于教师了解目前行业的前沿技术，提升自身的专业技能，然后在教学和科研中加以利用，提升教学科研水平。

形式多样的产学合作不仅加强了学生创新实践能力和工程应用能力的培养，也促进了教师专业技术的进步。

2 积极融入课程思政

教学团队注重课程思政建设，在教学中积极融入思政，重点在单片机原理与应用课程的教学中进行了课程思政建设，确立了课程思政的教学目标、挖掘了课程思政的育人元素、研究了课程思政的教学过程。

单片机原理与应用课程思政的教学目标和思政元素主要包括四个方面：一是将马克思主义基本立场、观点和方法与专业知识、工程应用结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；二是运用马克思主义基本立场、观点和方法指导学生在日常学习中遇到的实际问题，使学生真正产生获得感和认同感，从而将所学知识转化为内在德性；三是介绍我国芯片产业的发展历程和国家政策，激发学生的自信心和自豪感，培养学生的道路自信、理论自信、制度自信和文化自信；四是介绍推动我国芯片发展的杰出人物及其贡献，弘扬大国工匠精神，培养学生执着进取、精益求精的学习态度和精神。

教学团队详细设计了课程思政的教学过程，在教学中讲授专业知识时，首先提出相关工程实际问题，然后引入马克思主义的立场、观点和方法去指导解决这个工程实际问题，在这个过程中锻炼学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力；在此基础上引导学生研讨运用哲学观点去解决日常学习中遇到的实际困难，使学生认识到哲学可以指导具体科学，科学的方法论可以解决专业学习中的具体问题，从而使学生产生获得感和认同感，最终转化为内在德性和能力素质。教学中还设置了“中国芯片”和“中国制造2025”两个系列专题，介绍我国芯片产业的发展成就和杰出人物，从而潜移默化地影响学生，如表1所示。

3 人才培养成效

教学团队聚焦实践教学，通过“产教赛研”融合的芯片应用创新人才培养模式，使学生的创新实践能力和综合应用能力不断提高。近年来，团队教师指导学生在全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生机器人大赛等国家级科创竞赛中获奖9项，其中一等奖2项，在江苏省机器人大赛、“挑战杯”江苏省大学生课外学术科技作品竞赛等省级科创竞赛中获奖53项，其中一等奖9项；指导学生完成江苏省大学生创新训练项目5 项；培养的多名学生考入南京航空航天大学、杭州电子科技大学等一流高校继续攻读硕士学位。

团队教师在创新人才培养模式下也取得了丰富的教学科研成果，近年来完成教育部产学合作协同育人项目3项、校级教改项目4项、访问工程师项目1项；参加教学竞赛获省级以上奖项6项；编写芯片应用实践教材1部；以竞赛项目为基础深入研究发表论文6篇。

团队教师在课程思政方面也取得了一定的成绩，以单片机原理与应用课程为例完成学校课程思政示范课程建设项目1项，被评为优秀示范课，并被收入人民网优学院课程思政示范课。团队教师发表课程思政论文1篇，获得学校课程思政教学竞赛三等奖1项。

4 结束语

“产教赛研”融合的芯片应用创新人才培养模式将教学、竞赛、科研、企业相互融合，四位一体形成合力，同时注重教学中融入课程思政，有效培养了学生的创新实践能力和综合应用能力，激发了学生的爱国情感和科技自信，促进了教师教学和科研的进步。

参考文献：

[1] 毛可洪.基于“产、教、赛三融合” 的大数据专业人才培养模式探索与实践[J].电脑知识与技术，2021，17（11）：115-117.

[2] 汪鹏，吕美香，倪庆剑，等.基于“教-赛-研” 三融合的计算机类创新型人才培养机制探索与实践[J].软件导刊，2022，21（11）：157-161.

[3] 李正，项聪.实践驱动的工程教育课程体系探索与思考[J].高等工程教育研究，2016（2）：74-79.

[4] 吴叶兰，谢宇忻，罗杨，等.新工科背景下单片机课程设计教学改革探索与实践[J].计算机教育，2022（6）：149-152，157.

[5] 陆超，袁静.新工科背景下“产教赛” 深度融合培养电子信息类工程创新人才的研究与实践[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（9）：183-187.

[6] 李松涛.智能小车与单片机课程融合教学模式探索[J].电脑知识与技术，2022，18（16）：133-135.

【通联编辑：王力】

基金项目：教育部产学合作协同育人项目（项目编号：202102356013） ；南京航空航天大学金城学院教改项目（2023XJJG04，2023XJJG03）