劉帥奇 趙杰 劉明 田曉燕

【摘要】固有的驗(yàn)證性理論課程已經(jīng)不滿足于新工科的發(fā)展需求，因此將教師科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將科學(xué)研究、社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中非常有必要，這能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，能夠促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高，實(shí)踐效果明顯。本文以Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程為例闡述了新工科背景下基于教師科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)踐教學(xué)，希望能夠?yàn)閺V大教師在實(shí)踐教學(xué)中創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升提供幫助。

【關(guān)鍵詞】新工科? 科研成果轉(zhuǎn)化? 實(shí)踐教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G644 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）14-0039-02

1.引言

隨著新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的啟動(dòng)實(shí)施，圍繞工程教育改革的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系開展，新工科成為當(dāng)前高等工程教育領(lǐng)域改革的前沿領(lǐng)域。河北大學(xué)作為地方綜合性高校，即要對(duì)催生新技術(shù)和孕育新產(chǎn)業(yè)發(fā)揮引領(lǐng)作用，又要對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮支撐作用。因此，我校對(duì)工程教育頗為重視。在2014年，我校通信工程專業(yè)就通過(guò)了專業(yè)認(rèn)證，并于2017年再次通過(guò)專業(yè)認(rèn)證。我校通信工程專業(yè)近年來(lái)取得了一定的成果，但受限于綜合大學(xué)辦學(xué)目標(biāo)和方針的影響，以及現(xiàn)有工科學(xué)生培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)模式和教師素質(zhì)和實(shí)踐能力的約束，該專業(yè)的創(chuàng)新實(shí)踐人才培養(yǎng)模式還需繼續(xù)改進(jìn)。

本文以我校通信工程專業(yè)的Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課程為例，主要概括了新工科背景下基于教師科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)踐教學(xué)。該教學(xué)方式的實(shí)施有助于對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，有助于增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。

2.科研成果轉(zhuǎn)化與依托課程關(guān)系

Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是一門基礎(chǔ)課程，在整個(gè)教學(xué)體系中占有非常重要的位置，在后續(xù)的課程中如數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算方法、數(shù)字圖像處理等課程的實(shí)驗(yàn)都需要該課程進(jìn)行支撐，并且Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以起到承上啟下的作用，既可以加深對(duì)以往所學(xué)的基礎(chǔ)課程的理解，又為后續(xù)課程的開設(shè)提供了支撐。

Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)MATLAB程序設(shè)計(jì)的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)， 是一門專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課，通過(guò)它的學(xué)習(xí)，能鞏固和加深課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生設(shè)計(jì)、編制、調(diào)試、運(yùn)行程序的技能。

通常情況下，實(shí)驗(yàn)是對(duì)MATLAB語(yǔ)言的基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)一步鞏固，是對(duì)Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言所授內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，學(xué)生掌握MATLAB程序設(shè)計(jì)的基本方法和基本技能，并培養(yǎng)同學(xué)掌握用計(jì)算機(jī)處理問(wèn)題的思維方法。通過(guò)該課程的訓(xùn)練，掌握以計(jì)算機(jī)為工具解決實(shí)際工程應(yīng)用問(wèn)題的能力，為學(xué)生奠定學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)及能力。

當(dāng)前，為了滿足國(guó)家戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，培養(yǎng)具有全球視野、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的復(fù)合型人才，促進(jìn)學(xué)科交叉融合的新型工程技術(shù)的學(xué)科建設(shè)尤為重要。而Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)作為其中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，顯然固有的驗(yàn)證理論課程的知識(shí)已經(jīng)不滿足于新工科的發(fā)展需求，因此將教師科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并將科學(xué)研究、社會(huì)應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目引入Matlab程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)中非常有必要，這能有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3.科研成果轉(zhuǎn)化在課程中應(yīng)用步驟

為了將實(shí)驗(yàn)室中各位老師相關(guān)科研成果轉(zhuǎn)換到教學(xué)上。首先，需要組織相關(guān)課程組老師編寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指南和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書;其次，由于老師課題數(shù)目的限制和老師時(shí)間的限制，由各個(gè)老師和學(xué)生進(jìn)行雙向選擇，選定一個(gè)小組來(lái)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn);最后，相關(guān)老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)相應(yīng)的問(wèn)題進(jìn)行解答。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合動(dòng)畫、操作演示錄像等手段，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)形象生動(dòng)、規(guī)范，推動(dòng)師生之間的實(shí)時(shí)、互動(dòng)交流。 實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理，實(shí)驗(yàn)室全天向?qū)W生開放，為學(xué)生開展自選式、設(shè)計(jì)型、研究性實(shí)驗(yàn)提供必要的條件，推行訓(xùn)練小組制，必要時(shí)為訓(xùn)練小組配備領(lǐng)隊(duì)、教練，實(shí)行“導(dǎo)師制”。為了保證實(shí)驗(yàn)的效果，我們?cè)O(shè)置了中期檢查。中期檢查采用小組答辯的方式進(jìn)行，通過(guò)中期檢查淘汰完成度不高的組，為優(yōu)秀學(xué)生爭(zhēng)取到專業(yè)科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

另外，實(shí)驗(yàn)室十分重視平時(shí)每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)和考核，根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)制定了一套行之有效的考核辦法。針對(duì)項(xiàng)目實(shí)踐要求強(qiáng)、個(gè)性化強(qiáng)、考核點(diǎn)多、考核難度大的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)化了指導(dǎo)教師的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作，推行“時(shí)間片劃分點(diǎn)對(duì)點(diǎn)輔導(dǎo)和檢查方法”，具體而言，保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)學(xué)生都有一定量的時(shí)間，可以得到教師的面對(duì)面指導(dǎo)和考核。另外，針對(duì)本項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室將實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)報(bào)告答辯方法，由教師組織，在實(shí)驗(yàn)課程中公開報(bào)告、公開答辯，根據(jù)團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目的展示進(jìn)行考核，從而真正的起到督促學(xué)生學(xué)習(xí)的目的，也為培養(yǎng)學(xué)生的溝通表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力提供舞臺(tái)。

4.科研成果轉(zhuǎn)化效果

實(shí)驗(yàn)的目的主要是通過(guò)對(duì)將項(xiàng)目組成員的研究成果轉(zhuǎn)化為課程中的項(xiàng)目從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題分析和解決的能力，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，并對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題中涉及到的非工程技術(shù)問(wèn)題有所了解，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

目前順利的完成了Matlab的實(shí)驗(yàn)課程，完成了多項(xiàng)多維信號(hào)處理的Matlab實(shí)驗(yàn)。而且完成實(shí)驗(yàn)室中各位老師部分科研成果的轉(zhuǎn)換為學(xué)生以后上數(shù)字信號(hào)處理課程和進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。而且，初步建立了多維信號(hào)處理的基本概念，并對(duì)相應(yīng)的選題進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)，其中包括：圖像處理及紅外圖像分割、基于Matlab的車票識(shí)別系統(tǒng)、伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)動(dòng)畫模擬設(shè)計(jì)、單樣本人臉識(shí)別、sEMG信號(hào)去噪處理、基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SAR圖像去噪、基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的貓狗識(shí)別、九宮格拼圖、五子棋小游戲等。

5.結(jié)論

這次科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代、教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，有效推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，大力引入、集成各類新型信息技術(shù)，改造傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，建立新型的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)、鼓勵(lì)探索的多元實(shí)驗(yàn)考核方法和教學(xué)模式。并且，通過(guò)實(shí)驗(yàn)還增加了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。但是，在教學(xué)的過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。例如，科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容要求學(xué)生具有高等數(shù)學(xué)和線性代數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，并具有計(jì)算方法基本概念。但是，由于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中并沒(méi)有獲得這些知識(shí)將來(lái)怎么用，導(dǎo)致很多學(xué)生的基礎(chǔ)較差，這給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了很多的困難，因此，我們下一步的工作是爭(zhēng)取邀請(qǐng)相關(guān)的基礎(chǔ)課老師一起進(jìn)行科研成果教學(xué)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸必應(yīng)， 張漢華.工科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究[J].中國(guó)電力教育， 2013（13）：19-20.