面向拔尖学生的跨学科交叉实践教学改革探索

陈彦 邓科 徐利梅 李辉

[摘 要] 针对拔尖学生这一特殊群体，应以跨学科的交叉学习内容和注重实践的培养方式作为教学手段，通过前沿性、挑战性技术项目的历练满足学生的高阶学习需求，全面展开学生选拔、课程内容设置、教师配备、过程控制、荣誉体系构建等多个环节的设计，才能培养出具有开阔视野和创新能力的科技精英人才，同时提供可供借鉴的精英人才培养模式范例。

[关键词] 跨学科;拔尖人才;创新;实践

[基金项目] 电子科技大学跨学科集成创新人才培养项目支持“面向5G时代的可见光通信验证系统设计与实现（For英才实验学院）”（2019KXK029）

[作者简介] 陈 彦（1978—），女，四川成都人，讲师，博士，研究方向为无线光通信、可见光通信与组网。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）37-0182-02    [收稿日期] 2019-12-28

一、引言

2005年春节，温家宝同志在看望钱学森时，钱老问：“为什么我们的学校总是培养不出杰出人才？”一句话道出钱老对中国科学的关怀和担忧。为破解“钱学森之问”，我国教育部联合中组部、财政部于2009年出台了“基础学科拔尖学生培养的试验计划”（简称“拔尖计划”），力求在拔尖创新人才培养方面“小范围、大突破”，为人才强国战略输送合格的后备军，培养具有“创新精神”“全球视野”和“服务社会的觉悟”的拔尖人才成为高等教育的迫切需求。

二、培养方式和手段探讨

许多高校针对拔尖学生设立了专门的实验学院、实验班、试点班、特色学院、基地班等平台。如清华大学清华学堂、浙江大学竺可桢学院、电子科技大学的英才实验学院、武汉大学弘毅学堂等。这些针对本科生进行的精英培养普遍采用单独组班，配备高水平的师资，提供最优越的学习条件和环境。

电子科技大学2009年成立了英才实验班项目，吸纳报考电子科技大学的拔尖学生展开针对性的精英培养。一开始其培养模式也只是单纯以最优师资和学习条件作为保障，对每年招收的50—80名左右的拔尖学生进行专门培养。我国教育部于2010年6月启动了“卓越工程师教育培养计划”，吹响了我国大规模工程教育改革的号角。实践是创新的重要来源，培养学生的实践能力已经成为高等教育教学改革的重要方向，也是拔尖人才培养的首要目标。2017年2月教育部再次启动“新工科”建设计划，经过两年的实践和摸索，形成了以跨学科教育为培养手段的趋势和共识。

随着新工科建设的推进，英才班也更名为英才学院，培养方式也发生了转变。我们认为将跨学科的教学内容与侧重实践的教学形式改革相结合，才能很好的培养学生的创新能力和全球视野。

为此2018年，电子科技大学开始针对英才学院开展“跨学科交叉创新实践”培育项目，对精英学生以能力塑造为根本目标，以挑战性科学（或工程）问题为牵引，以多学科知识交叉融合应用为手段，强力推进工程教育向以跨学科为特征、以项目为牵引的教学方式转变，是培养创新型、引领型人才脱颖而出的趋势。学习内容应具有前沿、新颖、挑战、跨学科、跨专业等特点。

三、针对拔尖学生的跨学科交叉创新实践培养案例分析

把综合性、跨学科的学习内容和实践活动结合起来，以此培养学生的实践和创新能力，是一个涵盖学生选拔、课程内容设置、教师配备、过程控制、荣誉体系构建的全面计划。下面就以电子科技大学2019年春季推行的“跨学科交叉创新实践”项目——“面向5G时代的可见光通信（VLC）验证系统设计与实现”为例，对上述关键环节做具体分析。

（一）学生选拔环节

项目为英才学院大学二年级本科生量身定做，这些学生学习起点高、学习能力和学习愿望强，无须经过额外的选拔，全部可以进入该创新实践项目的培养。如果是面向全校学生，那么在进入项目学习之前，需要增设选拔环节，选拔那些学习能力和学习愿望都符合要求的学生进入计划。如果学生不能投入足够的时间和精力，或者其学习能力不足以应付挑战性项目的难度，就不能保障最终培养目标的达成。

（二）课程内容设置

项目聚焦于室内可见光通信网络（面向5G）、室内精确定位与导航等几个关键问题，交叉融合光通信、信息系统、光电子技术、电子工程、系统优化集成等多个学科的知识。同时在该项目的基础上还能衍生出物联网等其他智慧城市、智慧家庭的前沿应用，如图所示。通过理论学习、小组讨论、挑战项目，达到夯實学生的多学科专业知识基础、和培养学生创新实践能力的目标。

（三）过程控制

在项目学习过程中，我们将最终目标的达成拆分为阶段性目标，以递进的方式逐渐增加课题的难度，保障所有学生都能至少完成部分内容，获得与付出对等的收获。每完成一个难度等级的挑战课题，标志着学生具有更深、更宽的应用跨学科的知识的能力，给予相应的学分认定。不同能力层次和不同学习目标的学生可以在一系列课题的完成过程中，达到自己的预期。计划设置A、B、C、D共4个不同难度等级的挑战课题，不同难度挑战课题，通过涵盖的知识宽度和深度可以支撑差异化的能力培养目标。挑战课题A：室内可见光通信链路实现（保证100%通过）;挑战课题B：室内可见光链路优化（保证80%通过）;挑战课题C：室内可见光组网（保证10%通过）;挑战课题D：基于室内可见光通信的高级功能实现;方向1：室内可见光精确定位;方向2：室内导航;方向3：面向5G的室内可见光网络管理;

（四）教师配备

该项目涵盖多个学科的知识，我们汇集了信息与通信、光电子工程、航空航天以及电子工程等多个相关学院的骨干教师组成教学团队。尤其针对挑战项目C、D的指导，我们将安排来自华为的5G网络工程师，亲自对学生进行授课并提供最专业的项目指导。还将安排学生进入华为研发部门进行参观或者短期实习，体验目前最先进的工业企业对复杂工程问题的解决方式。

（五）荣誉体系构建

跨学科课程的完成需要学生投入数倍于传统课程的学习时间和精力，因此，需要一个恰当的荣誉体系来激励学生投入到这项艰巨的任务中。首先，对完成了所有挑战难度课题的学生，我们将申请学校教务处授予荣誉证书，作为奖励。其次，在申请奖学金、研究生招生、出国深造、推荐就业等环节，给予完成挑战课程的学生一定的优惠政策，保证学生的获得与实际付出成正比。

四、结论

本项目还在实施当中，我们将密切关注培养的效果，对经验和教训进行总结，及时做出调整。拔尖人才的培养是中国特色新型工业化道路、建设创新型国家的迫切需求。针对拔尖人才这一特殊群体和培养挑战，应以跨学科的交叉学习内容和注重实践的培养方式作为培养手段，通过前沿性、挑战性技术项目的历练满足学生的高阶学习需求，全面展开学生选拔、课程内容设置、教师配备、过程控制、荣誉体系构建等多个环节的设计，才能培养出具有开阔视野和创新能力的科技精英人才，同时提供可供借鉴的精英人才培养模式范例。

参考文献

[1]曾德军，柯黎.近十年拔尖创新人才培养问题研究综述[J].高等理科教育，2013（4）：1-8.

[2]黄菊文，乔俊莲，朱昊辰，等.加强实践教学内涵建设培养创新性拔尖人才[J].实验室科学，2017，20（2）：220-223.

[3]吴伟，吕旭峰，范惠明.美国工程拔尖人才培养新战略[J].教育发展研究，2010（23）.63-68.