孫玉寬　史風(fēng)棟　沈振乾　徐國(guó)偉

摘要：在分析現(xiàn)存創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室制度弊端的基礎(chǔ)上，細(xì)化了電子類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)，形成“輕準(zhǔn)入、重培養(yǎng)、嚴(yán)考核”的育人體制。完善本科生課外培養(yǎng)的體系，增加多學(xué)科交流合作引導(dǎo)，形成本科生自主科研培育環(huán)境。在評(píng)價(jià)回饋上，引入第三方工程素養(yǎng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)改革制度進(jìn)行評(píng)價(jià)和修正。

關(guān)鍵詞：新工科；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室；培養(yǎng)機(jī)制

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.09.050

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-1580（2018）09-0180-03

《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》中對(duì)新工科有以下五方面的新：工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量、分類發(fā)展的新體系。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有培養(yǎng)模式是以學(xué)校、教師為主導(dǎo)，學(xué)生的創(chuàng)新熱情不能得到充分激發(fā)。改變主導(dǎo)模式，已經(jīng)成為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的改革重點(diǎn)。本文以降低專業(yè)實(shí)驗(yàn)室招收和培訓(xùn)門檻，增加不同專業(yè)學(xué)生對(duì)電子類知識(shí)的掌握和實(shí)踐創(chuàng)新能力為目的，以改革實(shí)踐和第三方人才評(píng)價(jià)反饋形成類0BE（Outcom-basededucation）模式的創(chuàng)新培養(yǎng)過(guò)程，形成以專業(yè)和興趣能力區(qū)分學(xué)生培養(yǎng)渠道的新工科人才培養(yǎng)模式。

一、新工科人才需求

新工科人才需要具備的新素養(yǎng)有：由相關(guān)概念而引發(fā)思考的能力、使命感和價(jià)值感、對(duì)工程問(wèn)題的大局觀和空間感、對(duì)問(wèn)題的關(guān)聯(lián)力、想象力、宏思維、批判思維。新工科人才新素養(yǎng)的要求與“五個(gè)新”息息相關(guān)，其基礎(chǔ)為學(xué)生需具有扎實(shí)的本專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能，同時(shí)具備了解和運(yùn)用其他專業(yè)知識(shí)的能力和條件?，F(xiàn)行的大學(xué)教育主要在以下幾方面限制了新工科人才的培養(yǎng)：

現(xiàn)行的大學(xué)教育在一定程度上重視本專業(yè)理論課的學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)方面不夠深入；

涉及其他專業(yè)或?qū)W科的課程，對(duì)學(xué)生的要求相對(duì)放松，且沒(méi)有有效的實(shí)踐活動(dòng)，其他專業(yè)和學(xué)科知識(shí)的缺乏在一定程度上限制了學(xué)生的想象力、關(guān)聯(lián)力和宏思維的形成；

大部分學(xué)生沿襲了初高中以教師為中心的思維和行為方式，對(duì)問(wèn)題的思考和解決方法在一定程度上依賴于教師的指導(dǎo)和講授；

大部分學(xué)生對(duì)教師的觀點(diǎn)或指導(dǎo)缺乏批判精神，具有較強(qiáng)的從眾心理，容易形成“權(quán)威意識(shí)”。

即使現(xiàn)今出現(xiàn)了多樣化的教學(xué)方式和手段，例如MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、開放式教學(xué)、超星泛雅等，但總學(xué)時(shí)限制著實(shí)施的效果。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室作為課堂教學(xué)的有機(jī)補(bǔ)充，對(duì)課程和知識(shí)的深入實(shí)踐和學(xué)科交叉作用明顯。

二、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)存問(wèn)題

教師中心化嚴(yán)重。出現(xiàn)此類現(xiàn)象的主要原因在于兩個(gè)方面：一是，指導(dǎo)教師的個(gè)人發(fā)展問(wèn)題，必然使得教師以自身科研或橫向項(xiàng)目為主。逐漸形成了研究課題與學(xué)生實(shí)際能力脫節(jié)、專業(yè)知識(shí)不具備、對(duì)項(xiàng)目興趣度不高等弊端；二是，大多數(shù)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的有效時(shí)間短?；旧夏軐?duì)專業(yè)知識(shí)掌握并進(jìn)行實(shí)踐的時(shí)間集中在大二下半年和大三上半年，沒(méi)有培養(yǎng)自己項(xiàng)目探索的足夠時(shí)間。

對(duì)不同專業(yè)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的門檻限制。專業(yè)類的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室大多從事本專業(yè)的實(shí)踐和研究。本專業(yè)學(xué)生得到鍛煉的同時(shí)也給非本專業(yè)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室造成了高門檻。專業(yè)組成單一不利于多學(xué)科的融合，從而限制了學(xué)生聯(lián)想思維能力的鍛煉。以電子類專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為例，集中的難點(diǎn)體現(xiàn)在于對(duì)專業(yè)性MCU的掌握和使用、對(duì)專業(yè)性模擬和數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和理解、對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的掌握等幾個(gè)方面。

對(duì)于普通高等學(xué)校學(xué)生的能力提升方面培養(yǎng)有欠缺。普通高等學(xué)校的學(xué)生培養(yǎng)集中在基本實(shí)踐技能的掌握和運(yùn)用上，學(xué)生缺乏深入研究。以電子類專業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為例，學(xué)生的培養(yǎng)拘泥于對(duì)傳感器和MCU的使用，但對(duì)傳感器數(shù)據(jù)精度提升、數(shù)據(jù)處理算法和多傳感器融合等方面研究較少。

評(píng)價(jià)指標(biāo)單一?，F(xiàn)有的創(chuàng)新俱樂(lè)部的評(píng)價(jià)多數(shù)集中在于學(xué)生參加競(jìng)賽獲獎(jiǎng)上，忽視了學(xué)生素養(yǎng)的培養(yǎng)。在學(xué)校引導(dǎo)方面，與學(xué)生利益息息相關(guān)的保研和就業(yè)也在加分和推薦上只按照分?jǐn)?shù)和競(jìng)賽成績(jī)推薦，而缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際情況的考核。

三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室改革方向

（一）細(xì)化電子類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室組成

將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室分為基礎(chǔ)部、應(yīng)用部和創(chuàng)新部三方面。

1.基礎(chǔ)部

基礎(chǔ)部主要完成學(xué)生對(duì)本專業(yè)的認(rèn)知，在大一新生中進(jìn)行。電學(xué)基礎(chǔ)部針對(duì)本專業(yè)且有意愿進(jìn)行實(shí)踐的同學(xué)在數(shù)模電基礎(chǔ)和PCB布局實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行培訓(xùn)，掌握專業(yè)基礎(chǔ)。MCU基礎(chǔ)部針對(duì)學(xué)生情況進(jìn)行專業(yè)級(jí)ARM內(nèi)核單片機(jī)指導(dǎo)和入門級(jí)Ardui.no系列開發(fā)板的指導(dǎo)，降低電子設(shè)計(jì)的門檻，廣泛吸收各專業(yè)同學(xué)參與。控制基礎(chǔ)部完成學(xué)生對(duì)各種電機(jī)的選型和控制基礎(chǔ)上，針對(duì)有興趣和本專業(yè)學(xué)生進(jìn)行PID參數(shù)整定培訓(xùn)，非本專業(yè)學(xué)生專注于PID參數(shù)的調(diào)整和應(yīng)用上。

2.應(yīng)用部

應(yīng)用部下設(shè)項(xiàng)目部和競(jìng)賽部。競(jìng)賽部將競(jìng)賽分為專業(yè)級(jí)和非專業(yè)級(jí)兩部分，專業(yè)級(jí)競(jìng)賽允許本專業(yè)和基礎(chǔ)較好的非本專業(yè)學(xué)生參與，非專業(yè)級(jí)競(jìng)賽以非本專業(yè)學(xué)生參與為主，本專業(yè)學(xué)生參與為輔，隊(duì)伍組成人數(shù)2：1為宜。項(xiàng)目組以學(xué)生主導(dǎo)和教師主導(dǎo)為兩條并行主線。依托教師本身科研或其他項(xiàng)目及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)學(xué)生項(xiàng)目的實(shí)踐。

3.創(chuàng)新部

創(chuàng)新部主要完成多學(xué)科和專業(yè)的協(xié)作與融合。創(chuàng)新部以下屬的算法部作為主導(dǎo)，研究?jī)?nèi)容以學(xué)生為主，教師為輔。教師只提出建議和發(fā)表意見，無(wú)決策權(quán)。算法部主要專注基礎(chǔ)算法和發(fā)展前沿，主要方向在人工智能、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行研究。協(xié)作部以完成創(chuàng)新部成果轉(zhuǎn)化為主，在研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的過(guò)程中，涉及到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品測(cè)試和體驗(yàn)管理等環(huán)節(jié)，可使各專業(yè)學(xué)生嘗試本專業(yè)內(nèi)的知識(shí)。

（二）改革選拔方式

現(xiàn)存的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室招新和選拔方式多為考試選拔和教師面試直接決定，考核標(biāo)準(zhǔn)主觀成分大。造成此種考核和選拔標(biāo)準(zhǔn)的原因是多樣性的，主要在于可以快速判斷出基礎(chǔ)差的學(xué)生，進(jìn)行淘汰以適應(yīng)有限的實(shí)驗(yàn)室資源。但是此方法不符合教書育人的本質(zhì)，將有熱情但是無(wú)基礎(chǔ)的學(xué)生擋在門外。

1.選拔方式

選拔方式的改革應(yīng)集中遵循“輕準(zhǔn)入、重培養(yǎng)、嚴(yán)考核”的原則。在進(jìn)入俱樂(lè)部初期，將申請(qǐng)加入的同學(xué)按照基礎(chǔ)程度分為基礎(chǔ)組和加速組?；A(chǔ)組學(xué)生分為若干小組，統(tǒng)一發(fā)放所需設(shè)備和原器件等，按照小組組員課程情況分時(shí)復(fù)用，將設(shè)備和原器件的利用率提高。加速組可根據(jù)情況直接進(jìn)入電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不占用基礎(chǔ)的實(shí)踐資源。

2.競(jìng)爭(zhēng)淘汰機(jī)制

競(jìng)爭(zhēng)和淘汰是激勵(lì)學(xué)生潛力的必要方式?，F(xiàn)有的競(jìng)爭(zhēng)和淘汰一般區(qū)別在于競(jìng)賽成績(jī)和自然淘汰兩種方式，兩種評(píng)價(jià)方式都集中在點(diǎn)的時(shí)間層面上，沒(méi)有對(duì)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)和累積。

適應(yīng)新工科人才培養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)淘汰機(jī)制應(yīng)使用積分制，具體應(yīng)有以下幾個(gè)方面：

（1）在實(shí)踐過(guò)程中按照不同任務(wù)的層次進(jìn)行積分，針對(duì)不同年級(jí)的學(xué)生進(jìn)給予不同的權(quán)重，以綜合衡量完成任務(wù)的付出程度。由指導(dǎo)教師聯(lián)合進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)行分?jǐn)?shù)平均后計(jì)入學(xué)期總積分。

（2）增加對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室綜合管理和新媒介維護(hù)等工作的積分。在增加實(shí)驗(yàn)室成員的責(zé)任感和使命感的前提下，加大實(shí)驗(yàn)室的宣傳力度。充分利用微信公眾號(hào)、藍(lán)墨云班課、超星泛雅、GitHub等平臺(tái)，鍛煉學(xué)生對(duì)外發(fā)布信息的嚴(yán)謹(jǐn)性和責(zé)任感，同時(shí)了解前沿和同行的研究方向。

（3）鼓勵(lì)不同專業(yè)和學(xué)科學(xué)生之間合作，對(duì)應(yīng)用型研究成果以自制設(shè)備形式使用，并提供一定金額的研究經(jīng)費(fèi)。對(duì)學(xué)生發(fā)表教改論文提供支持。

（4）引進(jìn)懲罰制度。在項(xiàng)目制的前提下，學(xué)生無(wú)故未完成節(jié)點(diǎn)任務(wù)或無(wú)故放棄的，減去相應(yīng)積分。積分每個(gè)學(xué)期清零，以激發(fā)不同層級(jí)學(xué)生的動(dòng)力。

（5）按積分對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入條件的考核。

（三）加強(qiáng)不同種類創(chuàng)新俱樂(lè)部合作

校內(nèi)不同種類創(chuàng)新俱樂(lè)部的合作，可以增加不同行業(yè)教師、學(xué)生和不同領(lǐng)域需求的融合和交流。相互合作的益處有以下三點(diǎn)：解決實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目中不同專業(yè)知識(shí)的需求和教師跨專業(yè)知識(shí)深度之間的矛盾、解決學(xué)生實(shí)現(xiàn)中非本專業(yè)因素影響實(shí)現(xiàn)效果的現(xiàn)象、解決電子類設(shè)計(jì)偏重技術(shù)忽視外形設(shè)計(jì)和實(shí)際需求間的矛盾。

四、引入第三方評(píng)價(jià)方法和體系

NAEP是美國(guó)教育部領(lǐng)導(dǎo)下的國(guó)家教育進(jìn)步評(píng)價(jià)項(xiàng)目（The National Assessment of Educational Progress）的簡(jiǎn)稱，其對(duì)技術(shù)與工程素養(yǎng)的定義是指一個(gè)人運(yùn)用、理解和評(píng)價(jià)技術(shù)的能力，包括理解指定解決方案和達(dá)成目標(biāo)所需的技術(shù)原理和策略。NAEP運(yùn)用信息技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題豐富的多媒體情境，基于情境、計(jì)算機(jī)和群體水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

基于NAEP的啟發(fā)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生畢業(yè)前評(píng)價(jià)應(yīng)采用已存第三方評(píng)價(jià)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。在校內(nèi)應(yīng)用評(píng)價(jià)時(shí)，可由各專業(yè)有工程背景的非創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師成立評(píng)委組，組成實(shí)際場(chǎng)景的工程問(wèn)題庫(kù)。學(xué)生針對(duì)工程問(wèn)題庫(kù)提供自己的解決方案，評(píng)委從方案合理性、不同專業(yè)角度、節(jié)能環(huán)保、社會(huì)責(zé)任感等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)結(jié)果反饋用于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)調(diào)整和培養(yǎng)項(xiàng)目的優(yōu)化，形成類OBE的創(chuàng)新培養(yǎng)模式。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室機(jī)制的改革，以不同的教學(xué)方式達(dá)到去教師中心化等弊端，加強(qiáng)多專業(yè)合作，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命感。第三方評(píng)價(jià)體系的引入可驗(yàn)證改革的成效和修正改革的方向，是新工科建設(shè)下創(chuàng)新和學(xué)生素養(yǎng)提升的必然道路。

[責(zé)任編輯：韓璐]