基于新工科的电子信息类专业人才创新能力培养模式研究与实践

黎海生, 夏海英, 宋树祥

(广西师范大学 电子工程学院, 广西 桂林 541004)

“新工科”是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1-4]。为满足国家战略和新兴产业发展需求,培养具有全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才,促进多学科交叉融合的新型工程技术学科建设尤为重要。2017年2月18日,教育部在复旦大学召开高等工程教育发展战略研讨会,形成“新工科”建设复旦共识[5]。会议提出,我国高校要加快建设和发展新工科。新工科建设和发展要构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”,探索实施工程教育人才培养的“新模式”,使我国从工程教育大国走向工程教育强国。

我校电子信息类专业以“电子信息特色专业群”为发展契机,进行了专业课程教学实践教学模式的改革,取得了较好的教学效果。在此基础上,本文结合“新工科”建设中的学科专业“新结构”和工程教育人才培养的“新模式”要求,探讨了基于“新工科”的电子信息类专业人才创新能力培养模式,是培养学科基础厚、工程能力强、综合素质高人才的一次具体实践。

1 学科专业课程体系建设

基于“新工科建设”对课程体系的要求,紧密结合科学创新和工程实践,探索和建立电子信息工程类专业新的专业课程体系。电子信息类课程体系设计首先要满足普通高等学校本科电子信息类专业教学质量国家标准[6],例如,对于电子科学与技术专业,教学质量国家标准给出了3个示例,在综合考虑本校电子科学与技术专业的培养目标和教学软硬件条件的前提下,可以选择示例3中的核心课程,包括电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术、电磁场理论与电磁波、固体物理、半导体模拟集成电路等。其次,电子信息类课程体系设计还要包括由电子信息类专业与其他学科交叉融合而产生的新学科专业课程,例如,电子科学与技术专业的本科生或研究生,可以开设计算机科学与量子力学的交叉学科——量子计算基础的选修课程。

2 实践与创新能力培养教学方法的改进

“互联网+”为教学手段的改革与提高带来了新的可能与新的方向。基于此,本文将探索如何将项目教学法融入到课堂理论教学中,让学生充分感受到实践能力的重要性,如何结合“理论—实践—创新”这一学生学习的认知规律,在实践教学中激发学生学习兴趣,以及让学生认识到团队精神的重要性,从而使课程教学与创新能力培养紧密结合,为学生创新能力提升打好基础。图1给出了本院电子信息类专业课程实践教学模式[7-8]。

图1 多元化的专业课程实践教学模式

如何培养符合“新工科”建设要求的创新能力,尤其是如何提升研究生的学术素养水平,进而促进其科研创新能力的提高,是当前要面对和解决的紧迫问题[9]。本文在图1的专业课程实践教学模式基础上,引入交叉学科建设机制,加强电子信息类专业人才的创新能力培养。交叉学科研究的是具有复杂性、综合性、跨学科性的科研难题,并有重要的实际应用,不但可以培养学生的创造能力,还可推进学科持续发展。交叉学科在很多国家的高等教育教学中受到重视[10-13]。本文将交叉学科、科研团队和学生创新能力培养融合在一起,研究了交叉学科建设与学生创新能力培养机制,如图2所示。

图2 交叉学科建设与学生创新能力培养机制

从图2中可以看出,学科交叉融合是整个研究的核心。我们将学科交叉融合分为3个层次:研究团队中不同学科人员相互学习、协同工作,实现知识的交流与分享; 交叉学科由于不同的理论、技术和思想方式,在实现知识的交流与分享后,容易引发思想的碰撞; 这种碰撞有利于激发研究人员和研究生的创新能力,从而提出交叉性的科研问题。实现学科交叉融合的3大举措为:交叉学科科研团队的建设、交叉性科学问题基础知识的培养以及学生项目负责制建设。在学生项目负责制建设中,学生参与企业的项目研究非常重要,校企合作是高等院校培养创新型人才的一条有效途径[14-15]。以具体项目为驱动,学生负责制下的项目管理,不仅可以充分调动学生主动学习的热情,还可以培养学生独立解决专业技术问题的能力。

3 基于新工科的电子信息类专业人才创新能力培养模式实施方案

在多元化的专业课程实践教学模式和交叉学科建设机制实施中,难点是如何将人才培养的多个元素有机结合起来。本文提出的实施方案如图3所示。

图3 创新能力培养模式的实施方案

创新能力培养模式实施方案中的主要元素包括:培养方案、专业导师、任课教师、辅导员、学生、校内创新基地和合作企业。围绕这7个元素,通过学科交叉融合,处理好他们之间的关系,从而实现创新人才的多元协同培养。例如,任课教师与学生之间的教学关系,是以项目教学法为依托的，具体包括:组建面向不同层次学生的电子信息工程专业课程学习团队; 发挥团队协作精神,并借助“互联网+”下的教学资源优势,整合现有的专业课程教学内容; 分析关键知识点,补充实践内容,并根据社会发展需求,更新专业课程案例，从而达到增强学生自主学习能力,全方位促进学生实践创新能力提升的目的。

4 总结

在建立电子信息类专业课程培养体系时,除了满足普通高等学校本科电子信息类专业教学质量国家标准外,还需考虑电子信息类专业与其他学科交叉融合而产生的新学科专业课程,以便培养满足“新工科”建设要求的专业人才。通过学科交叉融合,将传统的创新能力培养模式转变为多元协同合作的创新能力培养模式。