新工科背景下创新创业实践教学体系探索

姚建涛，刘晓飞，唐艳华，史艳国，赵永生

(燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛066004)

培养创新创业人才，实现“强化创新驱动”目标，是落实党的十八以来关于实现深化改革发展，促进高等教育教学改革，提升人才培育教学质量的重要举措之一。国外许多高等院校的创新创业教育已经逐步发展成熟，创新创业教育基础课程也已发展成为高校的必修、辅修或重点课程，美国近400所大学开设了至少一门创新创业教育课程[1]。国外创新创业课程大都通过创新性课程教学、外延拓展计划支撑整个教学体系，课程体系根据大一到大四学生知识掌握能力的不同来设计不同的认知课程，甚至引导学生以团队形式启动一家公司，将所学知识真正融入到创新创业过程中[2-3]。我国的创新创业教育以创新为根本基础和发展核心[4]，并提出了融合创新教育与创业教育的创新创业教育概念[5]。我国的创新创业教育模式较为单一，大多以专题讲座和创新创业实践竞赛为主[6]，培养教学体系不够健全完善[7]，对学生“创新”和“创业”综合能力培养不够全面。

新工科是我国于2016年率先提出的崭新概念，是在新一轮科技革命与产业变革的形式下，我国为高等工程教育改革所提供的“中国方案”。新工科面向新兴理论、新兴技术、新兴产业，以新手段、新模式实现新目标，通过新的交叉融合的方式解决新的实践问题[8]。新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下，我国工程教育发展的新思维、新方式[9]。新工科建设面向的是新经济、新技术、新产业对跨领域、跨行业的新要求，通过将传统学科推陈出新、打破隔阂、融合创新，进而培养出具有跨界整合能力的新型工科专业人才[10-12]。新工科建设背景下，创新创业教育应该有效衔接新工科人才培养，共同服务于国家发展战略需求。

2016年6月，燕山大学作为教育部委派的全国两所考察院校之一，助力中国通过国际工程教育专业认证考核并正式加入《华盛顿协议》组织。如何有效整合国际工程教育的“以学生为中心”“目标导向”和“持续改进”先进理念，推动创新创业教育的内涵式发展，是创新创业教育体系必须要考虑的问题[13-14]。

本教学团队在国际工程教育专业认证体系的基础上，有效融合新工科建设重要思想，对创新创业能力进行了解析，并在此基础上，借鉴国内外高等学校创新创业教育教学改革经验，有效整合各种教学资源，构建了覆盖大一学年到大四学年的分层递进多元融合一体化创新创业实践教学平台与体系，并以项目为途径，构建出了面向课程的创新创业实践教学体系。

一、新工科背景下的创新创业能力培养

培养新工科背景下的创新创业人才，需要教师转变传统教育教学观念，将创新创业教育有效整合于人才培养的全过程中，融合多学科交叉课程，系统地构建面向创新创业能力培养的教育教学体系。

(一)新工科背景下的创新创业能力解析

新工科背景下的创新创业教育，是知识、技能和素质一体化教育的深化和具体化。新工科背景下的创新创业能力包含毕业要求基础能力和创业综合素养(如图1所示)，其中毕业要求基础能力根据国际工程教育专业认证体系中毕业要求所对应的12条能力进行制定，创业综合素养则包含新工科人才所必需的冒险精神、创新精神、创业能力和创业素质。

图1 新工科背景下的创新创业能力解析

创新创业能力解析中的毕业要求基础能力和创业综合素养，分别体现了新工科背景下的创新创业能力培养不同方面的新内涵。在12条毕业要求基础能力中，工程知识、问题分析能力、设计开发解决方案、研究能力、使用现代工具能力、工程与社会这6条能力突出体现了新工科下的创新创业教育要面向新技术、面向多学科和面向新方法，而环境与持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习这6条能力突出体现了新工科背景下在进行创新创业基本素养培养的过程中要引入价值感、使命感、系统观和大工程观等新元素。创业综合素养中的冒险精神、创新精神、创业能力和创业素质，分别是指新工科人才的敢闯敢试和独到眼光、求是求新精神、艰苦创业和持之以恒的意志、社会担当与忧患意识以及人文素养，这些则突出体现了新工科背景下的创新创业综合新素养。

(二)新工科背景下如何实现创新创业能力培养

1.转变现有观念认识，融合新工科创新创业教育理念。要实现融合新工科思想的创新创业教育，教师必须转变教育观念，在原有框架上突破，在教学中自觉地融入新工科建设理念与创业意识教育，要有敢为人先的观念；学生必须转变就业观念，树立与新经济相适应的现代就业观，要有主动选择岗位的就业意识以及不断创新的职业意识。

2.整合教学资源，构建面向创新创业能力培养的实践教学平台及体系。创新创业教育离不开实践教学，而落实实践教学则需要充分整合教学资源，有效梳理整合学生科技创新学习平台、科技创新竞赛平台、创新创业项目自选平台、创新创业工作指导平台、创新基地实践平台、网络资源共享平台以及面向课程的创新创业教学平台等，构建面向创新创业能力培养的实践教学平台体系。

二、分层递进多元融合创新创业实践教学平台与体系的构建

(一)创新创业实践教学体系构建的根本宗旨

新工科背景下的创新创业实践教学体系，其根本宗旨在于全面提高学生创新创业能力。通过有机融合“专业教育”与“创新创业教育”、“校内创新活动”与“校外科技竞赛”，将学生的创新创业意识、创新创业精神与创新创业能力的培养融合在整个教学体系构建过程中，使学生形成善于批判继承的思想，与善于反思、质疑、发现问题的探索精神。

“创新创业意识”的培养，注重在基础知识学习和综合能力培养过程中，不断拓展学生的创造动机、创造情感、创造意志；“创新创业精神”的培养，注重拓展学生勇于创新、敢担风险、团结合作、坚持不懈的精神；“创新创业能力”的培养，以“创新”引导“创业”，注重全面提升学生的领导力、合作力、学习力、决策力、执行力等。

此次演习由佛山市水上交通（溢油）应急指挥中心主办，佛山海事局承办，顺德区水上交通（溢油）应急指挥分中心协办，佛山海事局，佛山市交通运输局、环境保护局、卫生计生局、水务局，佛山航道事务中心，佛山蓝天救援队、三水港清公司、顺德昌力清污公司、容奇水运公司、顺德辉腾水运公司等11家单位代表共170余人，27艘应急救援船艇参与，阵容庞大。

(二)创新创业实践教学平台体系构建的基本途径

新工科背景下创新创业实践教学平台的构建，在于以创新创业教育为主线，以竞赛为依托，以项目为途径。通过有效融合创新创业师资队伍与创新创业学生团队等人才资源，将“创新创业工作指导平台”“学生科技创新学习平台”“科技创新竞赛平台”“创新创业项目自选平台”“创新基地实践平台”“面向课程的创新创业教学平台”以及“网络资源共享平台”等与专业相融合，构建覆盖大一学年到大四学年的分层递进多元融合一体化创新创业平台体系，逐步培养学生创新精神和创业能力(图2)。

图2 分层递进多元融合创新创业实践教学平台体系

以“创新创业指导平台+创新基础实践平台+网络资源共享平台”为基础，构建了分层递进多元融合创新创业实践教学平台体系。“创新基地实践平台”为学生创新创业提供了必要的基础设施，锻炼了学生们的动手能力，并通过组织各类课外科研立项与科技创新竞赛，激发了学生的科技创新与创业激情，培养了团队协作精神。“网络资源共享平台”为通知发放、资源共享、参赛报名、成果展示等提供了很好的线上平台，为学生了解竞赛活动、获取学习资源、了解优秀作品、实现线上科技交流等提供便利，同时也为学生跟进科技前沿、学习创新理念、展示创新作品搭建平台。

三、面向课程的创新创业实践教学体系实施

开展以实际项目为途径的创新创业课程教育，通过设计具有一定基础、难度适宜的独立课程项目，并根据课程特点开展多门课程联合进行项目，可以在专业教育过程中融入创新创业教育理念，进一步提高学生创新创业能力。学生完成自主选题、查阅分析、市场调查等环节，培养学生洞察力、自主分析能力和团队合作能力。

(一)面向课程的创新创业教学体系整体构建

面向课程的创新创业教学平台围绕“创新创业”理论开展，从讨论课开始，经课程研究三级项目、课程设计二级项目，延续到综合训练，优秀创意理念将继续延伸到毕业设计一级项目(如图3所示)；采用多课程联合项目、团队竞赛和协调表演的实践方式，培养创业意识、理念、精神，发挥学生的专业技能、社交技能、个人创造力，增强团队管理技能、协同精神(如图4所示)。

图3 分层递进项目体系

图4 多课程联合项目体系

面向课程的分层递进创新创业实践教学体系，以创新创业为主线，多门课程联合开展讨论课、三级项目，学生自主选题、实施效果较好，实施过程中难度相当，大部分同学掌握了良好的基础，三级项目和二级项目相互联系；明确具体实施步骤和方案，难度逐步升级，学生步步升高，大部分学生可顺利完成；通过对创新创业能力的培养，以开放性思维，引入自由发挥，进行团队竞赛和表演的实践方式，充分展现了学生的创业能力，发挥了学生的创新精神，又增强了学生们的团队合作精神和团队协同精神。

(二)面向课程的创新创业教学体系方案实施

1.以创新创业为主题的开放式讨论课。将传统以文献检索、资料查询、调研等为主要内容的开放式讨论课内容与创新创业能力培养相结合，进一步扩展为大学生虚拟创新创业讨论课。学生查阅国内外前沿机器人发展现状，结合市场需求分析现有机器人存在的缺陷与不足，并概念性地设计一款新型机器人，或对现有机器人进行改进，然后以此为产品，虚拟创建一个科技公司，规划公司的市场定位、团队管理、营销策略，并评估可能遇到的风险以及应对风险的措施。以创新创业为主题的开放式讨论课，让学生主动调研分析、了解市场前沿需求、跟进科技前沿走向，培养学生的创新意识和创业精神。

2.与开放式讨论课有效结合的课程研究三级项目。将以虚拟创新创业为主题的开放式讨论课与分层递进式课程研究项目相结合，学生结合市场调研分析而进行方案设计的智能机器人系统，在课程研究项目阶段进行具体的设计制作与调试，包括机器人系统的机械系统与控制系统。通过小班讨论的形式，指导教师对各组学生的智能机器人系统方案进行进度跟踪与指导，确保学生所设计方案的可实现性。学生结合设计调研分析所创新设计的智能机器人系统更具创新性，且具有更好的市场应用前景。

课程设计二级项目与综合训练相结合，进一步加深学生创新创业理念：以学生为主体进行组织与管理，充分锻炼学生自主学习能力；加强各类资源相互融合，提高学生的专业系统设计能力；开放式的交流合作环节，提高学生沟通协作能力；注重联系工程实践，充分激发学生的创新实践能力。

4.持续推进发展的毕业设计一级项目。毕业设计(一级项目)在教师指定研究方向的同时，也倡导学生自主选题，使学生的创新精神和创业能力得到进一步发挥，为学生的创业想法搭平台、开绿灯。毕业设计题目或为教师科研领域中的前沿子课题项目，或为面向实际应用中的复杂工程项目问题，或为学生经过市场调研分析后自选的创新型智能机器人系统，从调研、构想、建模，到分析、优化、装配调试的整个创新设计过程中，学生做主体，教师做辅导，充分发挥和培养学生洞察力、自主分析能力与实践动手能力，充分锻炼学生创新创业能力。

学生在毕业设计一级项目中完成的课题，经过适当转换，用于指导下一届学生的课程研究三级项目与课程设计二级项目的实施，有效做到项目实践教学体系的可持续进行。

(三)面向多学科交叉融合的智能机器人工程人才培养实践教学体系

围绕智能机器人创新设计与复杂工程问题解决所需的知识和技能，针对新兴产业和新经济体制下社会发展对于综合型人才综合素质的要求，充分借鉴CDIO和OBE等工程教育人才培养模式的改革经验，融合创新创业能力培养，开展机械电子工程专业、软件工程专业、车辆工程专业等学生共同联合进行、多学科交叉融合的课程二级项目实践实训活动，注重学生对机器人结构创新设计、智能传感与感知、网络系统控制等跨学科知识和技能的训练，培养学生专业研发和创新探索能力，培养学生沟通交流能力与多学科协作能力，使学生更好地适应行业的发展(图5)。

图5 多学科交叉融合实践教学体系

四、实施效果与思考

本创新创业实践教学体系在燕山大学机械学院所有专业实施，受益学生2 362人，学生的双创能力及综合工程素养显著提升。近年来，获批国家级大学生创新训练计划项目21项，共完成创新设计课题300多个，研制多功能机器人100多套，其中近8成的学生参加了课内/外科技竞赛活动，获国家级奖项46项，省级奖项107项，获国家专利授权20余项。近3年，学生就业率都在95%以上，行业骨干企业及外资企业就业率达到75%以上。

教学团队组织学术研讨会20多场次，受邀做教改汇报30余次，接待国内外教育单位访问学习50多次，教学成果辐射到40余所省内外地方高校，并入选高教学会校企合作分会“产教融合、协同育人”特色主题案例，全国地方高校卓越工程教育校企联盟新工科建设特色案例，和中国高等教学会工程教育专业委员会地方高校组“新工科研究与实践项目”优秀案例。

结合本创新创业教学实践和实施效果，我们认为，新工科创新创业实践教学体系的构建，核心要素在于平台、课程、师资等教育资源，新工科背景下的创新创业教育应以平台、课程、师资等教育资源为基础，而不应该只关注于创新创业竞赛，应该做到以赛促教，而非以赛代教；新工科背景下的创新创业教育是包括专业教育和创新创业教育在内的多维度教育，其教学内容要与各学科相互结合、相互渗透；创新创业教育应该更加注重对学生创新精神和创业能力的培养，培养学生的社会担当、忧患意识和人文素养，而不是让每个学生都去开公司；新工科背景下的创新创业教育离不开实践环节，但也不能盲目鼓励学生脱离学校而跻身商海，创新创业人才培养的本质在于通过专业教育和实践教育，将学生的创业冲动和创新潜力转化为真实的能力。

五、结语

新工科的出现是建立在新经济、新兴产业基础之上的。随着经济发展，新职业对人才需求不断发生变化，学科作为人才培养和科技发展载体，必须顺应发展，进行创新改革，主动布局人才培养体系，才能满足社会对人才的需求。

本文分析论述了燕山大学机械电子工程专业面向国家科技与经济发展对人才的需求，融合国际工程教育专业认证体系，以全面提高学生创新创业能力为宗旨，有效整合平台、课程、师资等各种教学资源，构建了覆盖大一学年到大四学年的分层递进多元融合一体化创新创业实践教学平台与体系，并以项目为途径，以行业需求为导向，构建出了面向课程的创新创业实践教学体系。实施效果显示，本文所论述的创新创业实践教育体系，通过有效融合专业教育和实践教育，切实培养和提高了学生的创新创业能力，取得了良好效果。本研究成果对于促进我国高校工程学科创新创业教育改革发展具有较高的教学借鉴意义。