鄭文斌 喬家慶 鳳 雷 付 平* 吳 艷

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 黑龍江·哈爾濱 150080）

為貫徹新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議精神，堅(jiān)持以立德樹人為根本任務(wù)，堅(jiān)持以人才培養(yǎng)為中心地位，全面落實(shí)一流本科教育提升行動(dòng)的計(jì)劃，充分發(fā)揮課堂教學(xué)為育人主渠道的作用，進(jìn)一步全面豐富學(xué)校的課程資源，并且統(tǒng)籌安排課程建設(shè)工作，以滿足學(xué)生培養(yǎng)和學(xué)生自身的日益增長的需求，讓更多學(xué)有所需的學(xué)生受益。學(xué)校大力開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)類的課程建設(shè)[1-4]。

針對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)，需要分析其課程的核心需求，從而確定該課程建設(shè)必要性，最終滿足學(xué)生的成長需求和培養(yǎng)需求。其次，根據(jù)核心需求和建設(shè)的必要性從而確定整體的體系和大綱，最終確定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，但歸根結(jié)底是要滿足學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)的鍛煉、動(dòng)手實(shí)踐的提升等方面。實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)全面育人，育才的目標(biāo)。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程中的創(chuàng)新

科學(xué)的飛速進(jìn)步、先進(jìn)的技術(shù)突破，周圍的一切都在隨著時(shí)間快速變化，而這一切的變化源泉都來自創(chuàng)新。因此，教育也必須著眼于促進(jìn)創(chuàng)新，將學(xué)生的好奇心、對課堂知識(shí)的批判性思維、對教學(xué)目的的深刻思考、帶有質(zhì)疑的規(guī)則和工具、促進(jìn)創(chuàng)新頭腦風(fēng)暴等植入課程的內(nèi)涵中去。

創(chuàng)新是時(shí)代的主旋律，是教育改革的起始點(diǎn)，必須敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新，才能帶來教育發(fā)展的新天地。那么在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程中如何進(jìn)行創(chuàng)新呢，以下使我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)和內(nèi)容設(shè)計(jì)中一些思考和成果。

對于教學(xué)創(chuàng)新，必須清醒的意識(shí)到，教學(xué)的創(chuàng)新必須站在更高的高度上，也就是說必須完成基礎(chǔ)的教育然后才能染指創(chuàng)新，學(xué)生必須在基礎(chǔ)階段將內(nèi)容完成，對知識(shí)有了清晰的認(rèn)識(shí)，教師也對即將創(chuàng)新的學(xué)生有了清晰的了解，才能繼續(xù)開展創(chuàng)新，否則教學(xué)創(chuàng)新就是無源之水、無本之木。盲目的進(jìn)行創(chuàng)新，為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，只能是東施效顰，不倫不類，甚至可能還會(huì)有反面的效果。教學(xué)創(chuàng)新一定是在尊重學(xué)生的教學(xué)發(fā)展規(guī)律的情況下，充分考慮學(xué)生的能動(dòng)性和接受能力開展的，否則無法達(dá)到充分育才，提升學(xué)習(xí)效果的作用，最終也無法達(dá)到創(chuàng)新的目的和效果。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的建設(shè)也要從教學(xué)的三要素入手，即學(xué)生、目標(biāo)和內(nèi)容。

學(xué)生是上課的學(xué)生，不同的學(xué)生差異很大，尤其是創(chuàng)新課，本身就屬于拔高課程，脫離了基礎(chǔ)的課程實(shí)驗(yàn)以外的內(nèi)容，對學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力都有較高的要求，即是都選了同一門課程，但是在實(shí)驗(yàn)進(jìn)展速度和對實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解上還是參差不齊的，需要因地制宜的對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，因此學(xué)生方面要注重和實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程學(xué)生的理解程度，學(xué)生整體的數(shù)量等多個(gè)因素雙向選擇參與課程的學(xué)生。

2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的核心目標(biāo)與建設(shè)思路

目標(biāo)是指教師針對課程制定的教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)目標(biāo)是教師決策的，因此難易度也不一樣，一般情況下學(xué)習(xí)目標(biāo)對所有學(xué)生是一致的，但是創(chuàng)新課程可以考慮因人而異，因材施教，根據(jù)不同的學(xué)生和能力設(shè)定其能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生建立一種創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法的效果即可，不用必須嚴(yán)格制定統(tǒng)一的目標(biāo)。同時(shí)目標(biāo)設(shè)定上要分多個(gè)階段，既有一定的確定目標(biāo)，讓學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)需要達(dá)到的程度，也要有一定的導(dǎo)向目標(biāo)，這里既包括了知識(shí)的導(dǎo)向，也包括了人生思考等的目標(biāo)，這里著重建設(shè)的是課程思政的部分，給學(xué)生以人生導(dǎo)向，最后還要包括評(píng)估目標(biāo)，主要用于教師綜合評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，對課前課后的效果對比，以及學(xué)生反饋的評(píng)價(jià)對比等等。

既然已經(jīng)確定必須要建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，要確定教學(xué)目標(biāo)，通過教學(xué)目標(biāo)的背景，挑選適合主題的教學(xué)內(nèi)容，細(xì)化到知識(shí)點(diǎn)和掌握的技能，抓住重點(diǎn)帶動(dòng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的提升，緊密遵循創(chuàng)新理論的科學(xué)體系。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的構(gòu)建是對教學(xué)方式的探索，也是社會(huì)主義新時(shí)代對學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力培養(yǎng)的要求。在有限的時(shí)間內(nèi)最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并全面掌握該課程的主要內(nèi)容，提高學(xué)生解決科研實(shí)際問題的能力的同時(shí)，學(xué)生的綜合能力也會(huì)獲得較大提高。

教學(xué)手段和方法要多樣化，實(shí)踐課程中的基礎(chǔ)知識(shí)以多媒體教學(xué)為主，抽象的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)完成，實(shí)際操作部分由學(xué)生動(dòng)手操作完成?；A(chǔ)理論與創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)同步相結(jié)合，綜合科學(xué)研究的綜合實(shí)驗(yàn)，結(jié)合研究生的研究方向設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠親自操作每一種波譜解析儀器，讓學(xué)生懂得如何應(yīng)用知識(shí)和儀器設(shè)備，對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行操作，以及對實(shí)驗(yàn)過程中的潛在后續(xù)內(nèi)容進(jìn)行，從而為碩士期間的科研活動(dòng)打基礎(chǔ)。同時(shí)，結(jié)合目前課程相關(guān)的主流研究方向，優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容，細(xì)化知識(shí)內(nèi)容，把研究項(xiàng)目與課程內(nèi)容相融合。

基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，結(jié)合科研團(tuán)隊(duì)或?qū)嶒?yàn)教師自身的科學(xué)研究方向設(shè)計(jì)和建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生能夠親自操作儀器、軟件、硬件，讓學(xué)生懂得如何應(yīng)用現(xiàn)有模數(shù)電、嵌入式、人工智能、軟件開發(fā)等等的知識(shí)，對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的項(xiàng)目要求進(jìn)行逐步的實(shí)現(xiàn)，最終完成任務(wù)目標(biāo)。同時(shí)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，著重知識(shí)點(diǎn)，發(fā)散思維，為其后續(xù)的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)服務(wù)。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程的架構(gòu)體系和內(nèi)容創(chuàng)新

內(nèi)容創(chuàng)新是指課上實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，這一部分是課程的核心，也是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和樂趣的源頭，首先是整合性，例如STEAM教育融合了科學(xué)、技術(shù)、工程等。其次是具象化，例如使用AR、VR技術(shù)、動(dòng)作捕捉讓看不見的看得見。最后是高階性，例如讓學(xué)生構(gòu)建電路原理讀圖的流程和注意點(diǎn)。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程實(shí)行實(shí)驗(yàn)老師引導(dǎo)，學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)散，激發(fā)學(xué)生的思考，課程不局限于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本身的設(shè)置，因?yàn)閯?chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的主要目的就是鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新、不畏懼失敗，培養(yǎng)積極而堅(jiān)韌的品格。課程架構(gòu)體系大概分為從認(rèn)知、探索、論證到創(chuàng)新這四個(gè)階段。認(rèn)知階段，主要采用的是基礎(chǔ)內(nèi)容的教學(xué)，包含實(shí)驗(yàn)涉及的基本原理、發(fā)展情況，儀器使用等。這些屬于實(shí)驗(yàn)前期的準(zhǔn)備階段，學(xué)生主要通過識(shí)記獲得并初步掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)。探索階段，主要采用多媒體或仿真完成，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解。論證階段，主要為實(shí)踐操作的實(shí)驗(yàn)課程，針對電類學(xué)生，通過讓研究生實(shí)際操作相關(guān)儀器設(shè)備，動(dòng)手對算法的編程，動(dòng)手操作各種實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等等，讓其對所學(xué)的基本原理和操作方法進(jìn)行驗(yàn)證，并熟練掌握各種儀器的操作。既能讓學(xué)生掌握基本知識(shí)，又能讓其掌握儀器、計(jì)算機(jī)、算法、程序等操作技能，學(xué)以致用，不再紙上談兵。創(chuàng)新階段，通過結(jié)合目前的科研方向設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，提升專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新能力，為后續(xù)開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)或科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

以目前正在建設(shè)的《基于人工智能與數(shù)據(jù)挖掘的創(chuàng)新技術(shù)實(shí)踐》課程為例，實(shí)驗(yàn)課程核心是鍛煉學(xué)生在人工智能和數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的動(dòng)手能力、理論理解能力、算法的使用能力，而且所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均來自于真實(shí)的科研項(xiàng)目，授課實(shí)驗(yàn)教師選用科研的研究成果為演示案例，或者選用科研項(xiàng)目中凝練出來的部分直接作為實(shí)驗(yàn)的實(shí)操內(nèi)容。所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均以人工智能和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)作為主線，包括了利用嵌入式平臺(tái)運(yùn)行人工智能的各種算法，選取一些通俗易懂的案例和項(xiàng)目，便于學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)際問題相結(jié)合，以實(shí)際科研項(xiàng)目為導(dǎo)向，為學(xué)生提供大量實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)作為積累，根據(jù)上述對創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)中學(xué)生培養(yǎng)的需求，推進(jìn)綜合性課程、項(xiàng)目化實(shí)施、實(shí)踐動(dòng)手操作、創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)養(yǎng)成的核心理念，培養(yǎng)具有科學(xué)精神、實(shí)踐創(chuàng)新的人才為目標(biāo)，使得學(xué)生在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中得到鍛煉和成長，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的普及與拔尖培養(yǎng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

4 結(jié)語

本文針對高等學(xué)校在創(chuàng)新實(shí)踐課程的建設(shè)需求，以滿足目前國內(nèi)對人才的培養(yǎng)需求，提出實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)需求和建設(shè)思路，并提出實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)體系和建設(shè)內(nèi)容的思考，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才做一些建設(shè)意見和思考。