面向新工科的本科创新型应用培养模式构建方法

罗伟 冉佳 尹波 王斌

（重庆邮电大学光电工程学院 重庆 400065）

0 引言

近年来，教育部加大对高校课程改革的力度，从教学课程到教学课时的安排都作了较大调整，各级高校也兴起了新一轮教学改革的浪潮。在对新工科课程教学模式进行探讨和研究过程中，产生出很多教学方法和观点。其中针对学生创新能力与工程实践能力的培养，是一项热门研究课题。但是也应当认识到，目前对于新工科背景下如何有针对性地开展创新型工程应用能力培养仍然存在很多争议和待解决问题。创新型工程应用培养模式不应该成为宽泛的口号和形式，而应当与具体的工科专业相结合，在具体的课程教学中进行实践和研究，进而形成系统完整的教学改革方案。

同时可以看到，不同层次的学校、不同学科的教师对创新型工程应用培养模式的理解也不尽相同，各有特色，这反映出创新型工程应用培养模式的研究还有相当大的发展空间，包括教育观的变革、评价体系的变革、教学模式的变革等。现代高等教育思想指出，如果要提高大学生学习效率，满足国家对高素质工科人才的需求，必须充分调动和激发学生的主体意识和创新意识，建立良性互动的师生关系，培养学生的工程实践能力。

创新型工程应用培养模式是指在课堂教学过程中，将基础理论与实际工程案例充分结合，以实际案例为触发点引入专业知识的教学，以学生为主体，引导促使学生主动将案例与理论知识建立映射关系，将电子工程与无线通信技术中的具体问题简化为数学物理模型，结合专业基础理论针对工程问题提出创新性的解决方案，从而潜移默化地培养学生的创新能力与工程实践能力。在此教学模式中，不仅保留传统的理论授课形式，更重要的是引入启发式教学方法，充分利用“翻转课堂”等教学手段，促使学生联系其他课程中所学专业基础知识，主动思考答案。同时加强工程实践能力培养，合理安排理论课程与时间实验课程的学时与教学进程分配，全面培养学生的建模仿真能力与仪器操作实践能力。

因此，创新型工程应用培养模式有利于充分调动学生学习积极性，促进学生创新型工程实践能力与素养的形成。本文在深入分析近三年我校《无线传播与网络规划》、《无线通信系统原理与应用》、《微波工程》、《电磁工程仿真》、《天线与电波传播》等电子信息类专业课程教学情况的基础上，构建创新型工程应用培养模式，重新安排教学内容，设计课堂教学环节，分析探讨创新型案例讨论式教学法、工程问题建模方法的运用。讨论创新型工程应用培养模式下学生课外学习的安排及课程考核方法，为电子信息类专业课程的教与学提供可借鉴的思路和方案。

图1：创新型工程应用培养模式研究的基本体系结构

1 创新型工程应用培养模式建设内容

针对电子信息类专业课程进行创新型工程应用培养模式研究的基本体系结构如图1所示，本项目主要研究内容包括：完善教学内容、设计创新训练、改进教学方式三部分。

1.1 完善教学内容

随着目前无线通信技术与电子信息产业的迅速发展，教学内容需要及时更新完善：

（1）进行教材内容更新。需要调研大量国内外相关专业教科书，结合当前电子信息科学发展现状进行仔细甄别，选取其中优秀作品作为授课教材。对于部分特色课程，尝试自主编写相应教材，服务电子信息类本科教学。例如在《无线传播与网络规划》课程中无线网规成为无线网络通信的重要研究内容，具有重要工程价值，同时5G网络部署需要大量具备网规知识能力的人才。然而传统无线电波传播类教学内容中缺乏对此类知识的阐述，因此需要进行广泛地通信类教材和相关科技文献调研，组织多次教学研讨会议，从而充实关于无线通信网络规划理论知识的教学内容。

（2）积极引入工程实践类教学内容。需要与各大企业和研究所积极交流合作，掌握用人单位对于学生创新实践能力的要求，并结合学科发展趋势和学生特点设计工程实践类教学内容。例如，电波传播理论是无线通信技术发展的基础，并且是无线通信中物理层研究的重要内容；同时中国移动、华为、中兴等通信企业需要大量同时具备无线通信理论与电波传播测量仿真技术的工程师。因此在《无线通信系统原理与应用》和《无线传播与网络规划》等相关课程内容中应引入电波传播特性仿真和测量相关的实践实验内容，并将其与传统电波工程理论基础结合，通过案例仿真和测量方案设计，达到培养具备无线通信电波工程实践能力人才的目的。

1.2 设计创新训练

（1）建立良好的师生互动关系，充分进行师生交流。教师需要深入了解学生学习水平和兴趣特长，有针对性地因材施教。教师应当向学生介绍当前无线传播研究领域现状以及教师自身研究课题内容，与学生建立互相信赖的关系，营造团结积极的团队氛围。

（2）要根据当前科研领域热点与产业界需求确定创新训练目标，进而结合本团队人员结构和能力特点进行创新计划制定。创新计划要具备前沿性、实用性和挑战性等特征。应积极开展校际交流，学习国内外高水平大学的科研训练优势经验，定期组织教研团队成员赴外校实地考察或参加大学生科创培训计划。

（3）应积极推动开展创新研究，教师在研究实施过程中应起到引导作用，激发学生创新研究热情和积极性，以学生为主体开展创新研究。以教师的科研课题为牵引，强化教学学术，促进教师教学指导与研究的融合，教师以学术研究的态度设计培训课程、教学方式、教学资源，并在学生学习过程中融入学习共同体、实践共同体，产生教学相长的效果。

1.3 改进教学方式

针对目前教学方式较为单一的现象，学习先进教学理念，探讨并尝试多种新型教学方式实施方法：

（1）引入分组式教学方法，根据学生特点进行学习小组分配，组织学生针对问题进行研讨分析，教师对各个小组学习进度精确把控，并适当进行效果评比分析，便于提升教学能力和持续改进教学方法。

（2）采用案例启发式教学方法，引导学生研究分析实际工程现场可能出现的各类问题，并结合分组讨论的方式提出解决方案，鼓励学生结合理论知识对问题进行发散思维讨论，从而实现创新性设计。

（3）采用线上线下同步式教学方法，充分利用当前移动互联网技术，将传统课堂教学拓展至互联网的线上教学。研究各类教学APP（移动应用软件）使用方法，充分利用社交软件（QQ、微信等）对学生进行教学，将教学场地由教室拓展至宿舍、图书馆以及学生家庭。

2 创新型工程能力培养方法

2.1 针对创新能力和工程能力培养，广泛开展调研和教学研讨

长期跟踪与调研就业市场需求和产业发展趋势，及时跟踪社会发展、学科发展对人才需求的变化，建立培养方案反馈调整机制。与校内教研团队进行合作交流，加强对学生科研能力培养方式研究；保持与国内兄弟院校交流联系，积极主动学习国内外先进教学研究经验。在本教研团队内，建立长期稳定的教学研讨机制，定期组织主题教学研讨活动，针对创新能力培养和工程实践教学方法等课题进行深入交流。

2.2 积极进行教育教学改革尝试，在教学实践中总结和更新教学大纲

在确保学生学习效果的前提下，积极主动进行教学内容、教学方法及教学效果测评等方面的改革尝试。根据学术界与产业界的技术发展，及时更新授课内容，完善电子信息类专业课程的知识体系。优化师资队伍，鼓励优秀青年教师将学术前沿知识适当地加入教学内容，同时鼓励资深教师从教学技巧角度对教学大纲提出建议和做出贡献。

2.3 完善实践教学方案，提高应用能力

坚持以实践促创新，完善实践教学体系，强调实际应用开发，激发学生创新意识，锻炼学生团队协作精神，培养学生的求知精神和自我知识更新的能力。

（1）强化理论教学与实践教学相结合、课内实验与课外创新训练结合、科研项目研究与学生课外科技活动相结合，形成以课内外一体的大学生创新能力和实践能力培养模式，有效调动学生的学习积极性，促进实践能力和创新意识的培养。通过实验环境建设和师资的合理配置，提升理论和实践教学环节的同步性、完整性、融合性，做到理论和实践教学的无缝衔接。

（2）完善实验室开放与管理制度，加大实验室的经费投入和开放力度。针对无线电波测量等实践实验教学内容，购置或自行开发教学仪器设备；针对无线电磁环境建模，引入新型建模工具软件。确保学生可在任课教师指导下自主选择平台和开发工具，灵活完成实验课的学习。

（3）定期组织关于创新实践教学研究的教研活动，逐步完善相关课程实验内容教学大纲，精心组织实验内容，不仅在实验任务上求新，在实验课堂、实验形式、实验成果等多个方面都体现教学内容的推陈出新。

2.4 实施授课质量监控，完善教学评价体系

在坚持教学管理制度化、系统化、规范化、精细化的基础上，重点在以下几个方面加强建设：

（1）健全专业建设管理与质量监控模式。由课程负责人主持开展多种形式的教学质量评价，定期或不定期地对教学质量和教学效果进行检查。

（2）完善校内教学评价制度。在学校教务系统的学评教基础上，结合各类移动互联网社交软件与学生充分展开教学评测活动，健全学生学习质量考核评价体系，建立合理的评测方法。

（3）建立产业界需求征集体机制。有组织地开展深入无线通信类企业调研活动，掌握目前电子信息类人才需求，并根据需求及时调整无线通信与无线传播类课程内容安排设置。

3 创新型工程应用能力培养实践中的核心问题

3.1 基于创新能力培养的教学资源完善

目前电子信息类专业课程的部分教学资源较为陈旧或存在不足，难以及时跟进学术界和产业界的技术发展。以《无线传播与网络规划》课程为例，电子信息产业的全面发展对于复合创新型人才的需求日益增大，要求相关专业的高校毕业生不仅掌握无线通信原理和电子工程知识，更要将基础知识与无线网络规划设计以及电磁工程软/硬件设计技能充分融合。因此目前需要尽快完善相关教学资源，针对部分课程进行新版教材撰写和出版，完成无线电波传播与无线网络设计相关网课制作，形成一批能够满足理论与实践充分结合的高水平高质量网络教学资源。

3.2 基于创新型工程实践能力培养的实践实验教学改进

通过调研国内电子信息类特色高校的相关专业课程，发现当前针对电磁工程设计、电波传播、无线网络规划等专业技能的实践实验教学存在不足。需要引入科学的电磁环境仿真软件教学方法，购置相关射频设备或自行搭建电路与微波工程测量教学体系，设计无线网络规划教学案例。将学生工程实践能力与企业人才需求精准对接，从而提升教学效果。

3.3 基于成果导向的创新训练方案设计与实施

科研创新训练不宜简单视为电子信息类专业学生的课外活动，而是需要与该类专业人才培养目标相结合，与专业课程教学体系互为支撑。应基于成果导向的教育理论，探索如何科学设计科研创新训练方案，从而将学生创新能力与创新训练目标细化、量化、可视化。在实施创新训练过程中，尝试结合电子信息专业优势与特色，融入依托先进信息技术的情境化教学方式与高阶学习方式，进而培养学生创新意识、创新思维和对复杂工程问题解决能力。

4 结语

针对面向新工科的创新型人才培养方法的教学研究与改革是一项对于国家新兴产业发展具有重大意义的课题，也将是一项需要投入资源并长期开展的研究工作。在此过程中，需要结合本科人才培养的需要，适时地进行课程内容重新构建，进而开展周期性的以需求为导向的大类培养方案修订工作，进一步深化教学改革，提高师资素质，保障学生创新实践能力培养方案的顺利实施。本文针对创新型人才培养方法进行了讨论分析，为电子信息类相关专业课程的教与学提供可借鉴的思路和方案。