面向创新人才培养的“互联网+”式实践教学研究

摘  要： 创新型人才是国家发展，社会进步的重要资源，实践教学是创新素质培养的重要组成部分。“互联网+”蕴涵的人工智能、大数据、云计算，虚拟现实等技术赋予高校人才培养以新的武器。研究创新和创新人才的内涵，分析创新人才培养与“互联网+”实践教学的关系，进而构建符合社会发展需要的基于互联网技术的实践教学体系，探索面向创新人才培养的实践教学途径。

关键词： 创新人才培养;互联网+;实践教学

中图分类号： G434    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.10.049

本文著录格式：杜坤. 面向创新人才培养的“互联网+”式实践教学研究[J]. 软件，2019，40（10）：209213

Research on Undergraduate Practical Teaching for Innovative Talents Training

DU Kun

（College of Education Science and Technology， Modern Education Technology Center， Nanjing University of

Posts and Telecommunications， Nanjing， 210023， China）

【Abstract】： Innovative talents are an important resource for national development and social progress， and practical teaching is an important part of the cultivation of innovative quality. The technologies such as artificial intelligence， big data， cloud computing，and virtual reality contained in "Internet +" have given new talents to university personnel training. Study the connotations of innovative and innovative talents， and analyze the relationship between innovative talents training and "Internet +" practical teaching. According to this， construct a practical teaching system based on Internet technology that meets the needs of social development， and explore practical teaching approaches for cultivating innovative talents.

【Key words】： Innovative talents training; Internet+; Practical teaching

0  引言

当前的时代是一个深刻发展，变革的时代，世界发展多极化，全球经济一体化，知识经济越来越凸显出它强大的主体地位。一个国家只有拥有先进的科技支撑和强悍的经济实力，才能在复杂多变的全球竞争中占据先机。另一方面，科技的创新，经济的发展需要各行各业的人才去完成，因而，不同国家在世界版图中的竞争就转化成了各国创新型人才的比拼，知识经济制胜的核心聚焦于创新人才的培养。

高等教育是我国人才培养的主要来源。新世纪以来，国家颁布的一系列政策制度为高等教育强国建设提供了理论引导。“211工程”、“985工程”等一系列政策为提升我国高等教育教学质量，培养社会需要的新世纪人才做出了巨大的贡献。2015年11月，国务院颁布了《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》（以下简称“双一流”建设），更是给全国不同类型的高校根据自身特色差异化发展提出了总体规划，创造了历史性机遇[1]。“双一流”建设的目标是培养新时代需要的创新型人才[2]，在这一目标下，“怎样培养人”——如何在高等教育大众化的时代里不断调整人才培养模式和教学方法、激发学生创新意识、培养学生解决问题的能力，成为高校一流本科教育发展的重点和难点。另一方面，“互联网+”时代的到来，互联网技术和互联网思维将高等教育跨越式发展提至一个新的高度。运用互联网平台和IT技术，将互联网和教育有机整合，成为当下高等院校教学模式的一种新方向。在此背景下，探讨创新人才的内涵，梳理人才培养与“互联网+”式实践教学机制的关系，继而提出一揽子有益于创新能力培养的“互联网+”式实践教学途径，为现阶段一流本科教育发展提供借鉴。

1  创新与创新人才的内涵

在知识经济发展如火如荼，科技强国、“大众创业，万众创新”理念深入人心的今天，“创业”、“创客”、特别是“创新”等一系列与“创”概念相关的关键词不断地见诸各种媒体，被广大人民群众提及。然而，何为“创新”？《现代汉语词典》中对创新一词的解释为“抛开旧的，创造新的”。可以看出，有别于创造概念中的“从无到有”，创新更多地强调“推陈出新”，依据科学规律，根据发展的需要，对旧观念进行推翻、对旧规则进行修正、对旧事物进行革新等。

创新可以产生于由人与事物交互作用组成的任何系统网络之中。创新具有科学性、进取性和多维性的特点。所谓科学性，是指对于系统网络的创新，必须符合整个系统发展的客观规律，不能够空中楼阁般的臆造，是经得起系统实际应用检验的;所谓进取性，是指创新是整个系统进步的推動者，网络中任何一个结点的革新，都会给系统整体性能带来一定的改进;所谓多维性，是指对于由人和事物组成的系统网络而言，任何结点都可以成为创新行为实现的特定空间。创新的表现可以是技术、制度、管理等多角度的，创新的范围可以从个体到群体，从科学发展到人类文明进步等多方面的。

在此基础上，创新人才的概念包含了更多的内涵[3]。首先，人才是具有一定的专业知识和技能，能够满足社会发展需要的素质较高的劳动者。所谓创新人才，是指具有创新精神，创新意识，创新思维，创新能力的人才，简言之，是在工作中具有开拓革新欲望和创造才能的人才。

根据以上分析，作为创新人才，最突出的个性特点应该是遇到问题能够突破思维定势，不囿于常规的解决方法，遇到困难能够积极面对，勇于进取，敢于创新。不难想象，拥有如此个性特点的创新人才需要对前人工作成果具有丰富的积累和深刻的理解，具备宽泛而深厚的知识基础，更重要的是需要具备全面发展的个性、独立思考的能力和开阔的视野。可以看出，创新能力不是创新人才的唯一特质，面对问题科学严谨的治学作风，迎难而上的优良品格，奉献付出的高尚情操，都是创新人才不可或缺的特征。因此可以说，创新人才必须是一个全面发展的人才，知识经济背景下渴求的是“全人”前提下的创新。

2  创新人才培养与“互联网+”实践教学机制的关系

创新人才具备系统的记忆力，能够在对知识理解、思考、重构的基础上对知识进行二次加工，更有利于自己对于知识的运用;创新人才具备敏锐的洞察力，能够快速准确地发现问题的症结所在;创新人才具备极强的学习能力，能够根据实际需要短时间学习消化解决问题所需的新知识;创新人才具备创造性的思维能力，能够利用自己的知识储备，将遇到的新现象，新材料，新信息，通过自身独立地思考，转化成新观点，新概念，新想法，进而做出有利于问题解决的判断抉择;创新人才具备灵活的实践能力，能够及时有效地将问题信息、相关知识转化为解决问题的操作行为;创新人才具备对工作高度的责任感和与大局观，能够认真对待每一个工作任务，具有很好的团队协作精神。归纳起来，创新人才具有一整套适用于自己的“发现现象——提出问题——搜集知识——获取知识——理解知  识——消化知识——运用知识——解决问题”的流程和方法，以及贯穿始终的独立思考、团队意识、积极探究的素质品质。

当代本科教育聚焦于创新人才的培养，也就是培养本科生独立地从发现问题到解决问题的本领[4]。传统的课堂授课，无差异地知识传授，不仅没有考虑到不同个体的知识接受能力，更是无法做到对学生主动学习意识的培养和锻炼。只有独立自主的学习过程，才能引领学生探寻出适合自身的学习方法，探索出适合自己的记忆方式，长期的实践应用也有助于学生对事物洞察力的提升，以及思维习惯的  形成。

因此，强调主动学习的实践教学，作为当代高校教学的重要环节，相较于其他教学模式，更符合创新人才培养的要求[5]。与此同时，互联网工具的引入，使得实践教学的内容更加丰富，形式更加多样。“互联网+”式实践教学使得教师的教学环境、授课思维和教学资源都发生了根本的改变，进而引发学生的学习环境、学习习惯、思维习惯的转变。相较于普通的实践教学，互联网技术赋予学生更多的直接经验，与实际联系的更为紧密，兼顾教师知识传递的共性和学生学习吸收方式不同的个性，学生自主学习更为自由化，充分发挥学生学习的主观能动性，使得学生思维更加灵活地进行碰撞，寻求问题最终的解决方案，在此过程中巩固对知识的学习和吸收。

3  面向创新人才培养的“互联网+”实践教学

满足“双一流”建设背景下国家对创新型人才的迫切需求，是当代高校一流教育的核心目标。根据对创新和创新人才内涵的分析，实践应用能力的培养和锻炼是本科创新素质教育的重要组成。2017年，我校入选“双一流”建设——“一流”学科建设高校。为推动学校“双一流”建设进程，在原有实践教学改革的基础上，把解决问题作为实践能力的培养核心思想，尝试在教学内容、教学方法、教学形式等诸多环节进行“互联网+”式的革新和探索，以体制机制的改革，推动创新平台的建设，从而实现对学生学习兴趣的激发，创新潜质的挖掘，达到最终学生自主科研的目的。通过众多环节的逐步打磨，培养出实践能力强、工程基础厚、综合素质高、国际眼界宽的创新型人才。

3.1  实践教学开展的基本原则

对本科生基于创新的实践能力培养必须是一个全面的系统的持续的过程，包含但不仅仅限制于一般的实验课程、金工实习、课程大作业等方式，而是要根据创新实践能力形成发展的规律，制定一个全过程、全方位、多样化、多层次、专业性与综合性兼顾的实践教学环节，以弥补原有实践课程的不足，通过课内与课外相结合的模式，实现对学生创新能力的逐步培养和塑造。在整个进程中，实践教学的开展需要遵循以下几个原则：

3.1.1  全过程、渐递进原则。

实践教学需要贯穿整个本科学习始终;并且，随着学习的深入，实践教学的开展也要注重从简单到复杂，从通识到专业，从分解到综合。实践能力需要逐步持续培养，它的形成和发展是一个不断提升的过程。因此本科生大学四年实践学习布局，一方面要有益于本年度理论知识的理解和运用，另一方面要整体考虑创新实践能力的发展规律，从实践教学方式方法上兼顾“基本实践能力——专业实践能力——综合实践能力”的递进步骤，丰富实践内容，设计实践模式，构建一个纵向上逐年渐进，层层提高的培养方案。

3.1.2  多样化、多层次原则。

创新能力的培养是以人才全面个性发展为基础的，所以实践教学也要顾及到个体能力进步的差异，同步调一致性施教方式显然是不合适的。根据学生的能力塑造进程施以不同的学习内容和方法，建立一个多样化、多层次的实践教学系统进行因材施教是不错的解决方法[6-7]。具体实践教学系统分为三个层次，第一层次的实践教学内容关注学生所属专业基本实践能力的要求;第二层次上一個台阶，注重引领实践能力较强的学生以本专业为中心找到进一步发散提升的方向;第三层次聚焦学生个性化实践能力的引导，对完成第二层次拓展实践后学有余力的同学，以学生兴趣为基础设立更高水准的实践训练项目。三个层次的施教系统，是多样化、个性化培养模式的充分体现。

3.1.3  真实性、科研型原则。

培养创新型人才的实践能力，就是培养其解决实际问题的能力[8]。因此，在实践教学环节中的案例、项目设置也应该尽可能以实际问题为主，可以根据学生知识储备情况进行适当简化。这样的实践教学不是几门课程实践内容的组合，而是多门学科相关知识的综合运用。另一方面，为了加强学生创新意识、创新思维的锻炼，科学研究型的实践项目应该在实践教学中占有绝大比例。此类学习项目可以是教师引导的科研项目，也可以是学生自研的兴趣项目等。

3.2 “互联网+”式实践教学开展的具体途径

在实际操作过程中，结合不同的专业特色制定各自的实践创新能力培养目标，并依此将教学计划分散转化为各个学年的实践内容，使得学生能够根据自身专业、个人兴趣、综合能力尽早明确细化实践学习的步骤，更加高效地做好创新能力的培养工作。现阶段，我校以长时段、复合式、个性化为培养宗旨，结合人工智能、大数据、云计算等互联网技术，在全校范围内展开多种形式的“互联网+”式实践教学，高效培养创新型人才的同时，有序推进学校“双一流”建设进程。

3.2.1  AI+在线智慧课堂

人工智能背景下的翻转课堂，网络在线教学平台，微信教学资源平台等众多网络教学资源、线上线下结合的教学模式，不断改变着学生的知识来源渠道和获取方式[9]。以学生为主导的“翻转课堂+MOOC”的教学模式，线上学生根据教师提供的多样的MOOC资源，选取适合自己的教学视频，利用碎片时间灵活自主地学习相关内容，提出问题，师生讨论交流;线下教师运用智能化的翻转教室，对学生的共性问题进行重点讲解，通过让学生分组完成实践项目加深对理论知识的消化和运用[10]。线上学习时间，学生自行规划学习进度、控制学习进程;线下课堂时段，学生自主选择设计实践方案、合作攻克项目难题。整个学习过程充分体现了人工智能在教育运用中的个性化、多元化、协同化特点，对学生主动学习意识的培养，合作创新思维的锻炼有很大的帮助。

3.2.2  基于大数据的本科导师制教学[11]

近年来，为了更好地培养学生的创新能力，我校多个学院结合学校教育信息化大数据平台为大二、大三年级学生配备优秀的专业导师进行因材施教。传统的导师制依靠教师的教学经验，而基于大数据的导师制更多地依据对于海量学生学习信息的分析。以笔者所在的教育科学与技术学院为例，专业导师由本学院副教授以上职称教师担任，学生一般以三至四名为平均单位，导师与学生进行双向选择，与每个导师配对的学生兼顾成绩优异、中等、较差三种层次，导师根据自身教学、科研研究领域和学生的实际情况综合制定个性化的培养方案。导师根据对本专业往届学生学习情况的大数据分析，修订同专业学生培养的整体方案，根据不同学生的实际学习情况的数据分析，帮助学生规划自己的发展方向，制定学习计划。在计划的设定过程中，可以从往届数据中提取类似的学生信息，借鉴前期的培养经验，拟定更为精准的培养方向，推荐更为合适的学习方法。

3.2.3  信息科学“一院一赛”式人才培养

《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》中指出，“把加强学科竞赛工作纳入实践教学与人才培养模式改革创新中”，肯定了学科竞赛对创新人才培养的重要作用[12]。以此为背景，近年来我校依托信息科学的学科优势，逐步构建“一院一赛”体系，以学校特色为基础，以学生兴趣为驱动，通过各种学科竞赛方式增强学生数学建模、电子设计、物联网技术、大数据技术、机器人研发、软件编程等方面的创新科研能力，激发学生利用科学方法探究工程技术及社会经济发展中的实际问题的动力，鼓励学生开展科研创新和实践创新，教师团队和学生群体通过竞赛实践实现双赢。教师在竞赛指导过程中，书本理论与实践运用充分融合，实践中新问题、新技术的引入促使教师对理论知识的深入反思和再次加工，有利于教学质量的进一步提高;学生通过竞赛活动增强了创新意识，增进了团队友谊，优异竞赛成绩的获得对其他同学参加竞赛能够产生巨大的鼓动和感召作用，有助于学生范围内敢于创新，勇于创新的风气形成。学校层面通过竞赛实现学科链、人才链和产业链贯通，充分利用我校科学研究和人才培养优势，为服务区域经济提供智力支撑和创新驱动，实现政产学研合作多赢，为学校“双一流”建功助力[13]。

3.2.4  新工科背景下校企合作实践课堂

校企合作开展实践教学，充分发挥双方资源优势，不仅有利于产业与学术的严密结合，而且有助于学校了解企业人才需求，培育出社会发展需要的、具有全面创新素养的综合性人才[14-15]。近年来，我校通信与信息工程、电子与光学工程等学院通过与企业共建校企实验教学平台、实习基地、科研工作站、技术共享平台四种方式加大学院与企业之间的技术交流，为学生提供从实验能力、专业能力到实践能力、素质能力，再到自主创新能力、研发能力的逐级培养和塑造，最终的技术共享平台以创新推动技术的产业化，助力企业的科研成果转化，从而实现学生和企业的双赢。除此之外，为了提高任课教师的专业技能和项目工程经验，学校定期派教师外出企业考察，并组织学生赴企业参与项目实习[16];同时，企业工程技术人员担任学院外聘导师，结合市场需求，参与学院实践课程的计划制定和教学管理;各个学院主办、教务处协办的“紫金大讲堂”每周聘请企业技术、管理人员为学生开设讲座，从学科新技术、产业新发展、企业新需求等诸多方面向广大学生介绍当下本学科领域的新动向，为学生的创新能力培养，综合素质提高指明了方向。

3.2.5  结合虚拟现实的云实训平台

本科实训课程原有的教学方式由于场地设施不足、师资配备受时间限制、实验安全隐患等诸多原因，很难达成理想的训练目标。结合虚拟现实技术的云平台实训教学，具有安全、可重复、无时间地域限制等特点，能够有效解决上述问题[17-18]。我校基于“VR+私有云平台”模式构建实训体系，成为解决实践教学相关问题的一个有效途径[19-20]。利用Unity3d技术将实物数字化，采用三维建模技术等设计虚拟仿真教学平台，改变以往陈旧的实训教学模式，增加教育性和趣味性，充分调动学生学习的主动性;利用基于openstack的云技術，把传统的机房实验环境变更为云端虚拟机，学生通过网络可以随时随地参与实训，反复练习，锻炼实际技能的应用能力。在云平台利用虚拟现实技术设计各种实训环节，适应学习移动化、碎片化的特征，能够有效提升学生的学习兴趣、专业知识的掌握程度，为创新能力的培养夯实基础。

4  结语

通过探索、创建、实施各种“互联网+”式实践教学方式，近年来我校在学生创新思维、应用能力培养方面取得显著成绩：连续多年在全国大学生数学建模竞赛中一等奖获得数目稳居第一;每年都有多部作品在全国计算机设计大赛、全国软件专业技术与信息人才大赛、全国大学生电子设计竞赛等众多比赛中获取一等奖;多个项目获批国家级大学生创新创业训练项目等等。

培养创新型人才是我国经济发展和科技振兴的需要。以学校“双一流”建设为推手，深度探究基于互联网的实践教学的新模式和新机制，从学校、教师、企业等多个层面搭建创新育人平台，继续构建学科、学生、产业一体化的协同发展体系，为创新人才培养的可持续发展保驾护航。

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