吳 俊 譚艷華 江雪華

(東南大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院,南京 210096)

百年未有之大變局下世界格局震蕩交織,科技創(chuàng)新能力已成為國際間綜合國力的決定性因素,人才是國家科技創(chuàng)新的根本源動力。電子信息產(chǎn)業(yè)作為新一輪科技革命的關(guān)鍵,關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局,對于加快推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、保障國家戰(zhàn)略安全、提高國際競爭力有重要意義[1-2]。電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為國家一級學(xué)科在電子信息化時代的重要性日益突出。

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(以下簡稱“電子專業(yè)”)不僅要求學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、深厚的專業(yè)素養(yǎng),更注重學(xué)生創(chuàng)新意識與實(shí)踐能力的培養(yǎng)。創(chuàng)新始于問題、源于實(shí)踐,實(shí)踐教學(xué)是高校本科人才培養(yǎng)過程中貫徹始終、不可或缺的重要組成部分,是研究型大學(xué)教學(xué)的重要方式、建設(shè)的主要內(nèi)容、創(chuàng)新的根本途徑[3]。如何讓本科生在校獲取并掌握知識,提升創(chuàng)新和應(yīng)用能力,培養(yǎng)綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力是電子專業(yè)培養(yǎng)過程中亟需解決的重要問題。因此,高校要在機(jī)遇與挑戰(zhàn)的考驗中,提升教學(xué)的內(nèi)涵,建設(shè)適應(yīng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求的現(xiàn)代化實(shí)踐教學(xué)模式。

1 實(shí)踐教學(xué)存在的問題

目前高校實(shí)踐教學(xué)還存在一些問題亟待解決,與培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才目標(biāo)還有較大差距[4],主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1)全面發(fā)展的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)需要強(qiáng)化實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),這就要求高校教師不僅具備扎實(shí)的專業(yè)理論知識,而且具有實(shí)踐操作和應(yīng)用創(chuàng)新能力。由于高校教師擅長理論教學(xué),但普遍缺乏產(chǎn)業(yè)背景和工程實(shí)踐經(jīng)驗,客觀上教師隊伍工程實(shí)踐能力偏弱,不能有效培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐的意識和能力,在日常教學(xué)環(huán)節(jié)難以對學(xué)生進(jìn)行高效的實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。

(2)企業(yè)擁有先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境、制造技術(shù)和大批高素質(zhì)的工程技術(shù)人員,具有真實(shí)的工程實(shí)踐和創(chuàng)新環(huán)境、先進(jìn)的企業(yè)文化氛圍,能準(zhǔn)確把握行業(yè)當(dāng)前狀況、發(fā)展趨勢和社會的需求[5]。因此高校通過校企合作教學(xué)模式,以期提高學(xué)生創(chuàng)新能力。但部分高校采用的校企合作模式未能實(shí)現(xiàn)一體化教學(xué)聯(lián)動,企業(yè)淺層參與實(shí)踐教學(xué),相關(guān)合作教學(xué)項目僅在形式上為高校提供支持。在人才協(xié)同培養(yǎng)實(shí)踐方面,無法對接產(chǎn)業(yè)對學(xué)生工程創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)能力的培養(yǎng)需求[6]。

(3)教學(xué)理論與實(shí)際脫節(jié),理論落后于實(shí)際,實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容更新不足,通常只圍繞理論教學(xué)內(nèi)容,缺少教學(xué)手段和方法創(chuàng)新。教學(xué)手段傳統(tǒng)單調(diào),教學(xué)方式單一,使培養(yǎng)的學(xué)生在解決實(shí)際問題上力不從心。

針對以上問題,高校要在教學(xué)實(shí)踐體系方面進(jìn)行改革,一方面,改革教學(xué)手段,多元化教學(xué)方式,激發(fā)學(xué)生動手實(shí)踐的積極性;另一方面,切實(shí)加強(qiáng)與企業(yè)之間教育協(xié)作能力,提升企業(yè)在高校人才培養(yǎng)中實(shí)踐參與能力。

2 產(chǎn)教研三維聯(lián)合實(shí)踐教學(xué)模式探索

教育部《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》要求,著力提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力,加大課程整合力度,推廣實(shí)施項目式教學(xué)等研究性教學(xué)方法,注重綜合性項目訓(xùn)練。同時,完善多主體協(xié)同育人機(jī)制,推進(jìn)產(chǎn)教融合,創(chuàng)新校企合作機(jī)制,布局建設(shè)人才培養(yǎng)實(shí)踐平臺,搭建校企對接平臺,以產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的最新需求推動人才培養(yǎng)改革[7]。

東南大學(xué)在探索建設(shè)“實(shí)踐型”人才培養(yǎng)體系中,堅持理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、自主研學(xué)的“三元結(jié)合”教學(xué)模式[8]。電子科學(xué)與工程學(xué)院(以下簡稱“電子學(xué)院”)堅持立德樹人根本任務(wù),在學(xué)?！叭Y(jié)合”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上構(gòu)建“產(chǎn)教研”三維聯(lián)合實(shí)踐教育模式,如圖1所示。“產(chǎn)教研”三維聯(lián)合是指企業(yè)、教學(xué)單位和科研基地共同協(xié)作,以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力為核心,深化產(chǎn)教融合、踐行協(xié)同育人的人才培養(yǎng)和教學(xué)模式?！爱a(chǎn)教研”通過全面引入優(yōu)勢科研資源和企業(yè)重大技術(shù)需求,充分發(fā)揮企業(yè)在工程能力、實(shí)踐經(jīng)驗、產(chǎn)業(yè)需求和學(xué)校在理論根因、研究能力、學(xué)術(shù)視野等方面的優(yōu)勢,拓展實(shí)習(xí)實(shí)踐資源,推動人才培養(yǎng)改革。

圖1 三維聯(lián)動教研融合、校企共贏的實(shí)踐教育體系

學(xué)院以互利共贏為原則,通過政策措施引導(dǎo),分層次重點(diǎn)建設(shè)一批集實(shí)習(xí)、生產(chǎn)、研究功能于一體的高水平校外實(shí)踐教學(xué)基地,形成18個重點(diǎn)建設(shè)的校企聯(lián)合培養(yǎng)基地為引領(lǐng),17家企業(yè)共建研究生工作站為支撐,16個校企聯(lián)合研究中心為主體,4個國際聯(lián)合實(shí)驗室為補(bǔ)充的布局合理的校企聯(lián)合實(shí)踐架構(gòu),推動校外實(shí)踐教學(xué)基地的可持續(xù)發(fā)展。通過實(shí)踐教學(xué)基地,企業(yè)積極參與教學(xué)安排并提供師資、場所和先進(jìn)設(shè)備,使學(xué)生能全方位、多角度地學(xué)習(xí)企業(yè)先進(jìn)技術(shù)及文化,將理論培養(yǎng)與實(shí)踐鍛煉融為一體[9]。

科研基地?fù)碛邢冗M(jìn)的實(shí)驗設(shè)備、豐富的實(shí)驗資源和雄厚的師資力量。電子學(xué)院通過面向本科生開放重點(diǎn)實(shí)驗室,將國家專用集成電路工程技術(shù)研究中心、光傳感/通信國地方聯(lián)合工程研究中心兩個國家級科研基地及8個省部級科研基地作為科研實(shí)踐載體。一方面,通過科研實(shí)踐載體將科研成果融于教學(xué),拓寬學(xué)生科研視野,激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識,拓展學(xué)生科研探索思維。另一方面,在科研基地開展實(shí)踐教學(xué)及學(xué)術(shù)研討活動,讓學(xué)生感受科研實(shí)踐氛圍,激發(fā)求知、探索欲。此外,科研基地能將科研項目轉(zhuǎn)化為科研實(shí)踐資源,培育大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目、畢業(yè)設(shè)計等項目[10],為本科生提供自主研學(xué)、自主發(fā)展、自主創(chuàng)新、自主探索的良好實(shí)踐環(huán)境?？傊?通過全面開放重點(diǎn)實(shí)驗室,為學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐動手能力培養(yǎng)提供環(huán)境保障,為實(shí)踐教學(xué)提供良好的支撐。

電子學(xué)院通過整合校內(nèi)外實(shí)踐資源,搭建學(xué)校專業(yè)理論教育與社會人才需求銜接的平臺。以科教結(jié)合、產(chǎn)教聯(lián)動方式形成優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,以“項目鏈”為載體,以“導(dǎo)師組”為抓手,構(gòu)建了實(shí)戰(zhàn)型、校企共贏、多方協(xié)同的工程緊缺人才培養(yǎng)教育實(shí)踐平臺新體系。

2.1 構(gòu)建立體化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)

本科生導(dǎo)師制以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目標(biāo),在充分尊重學(xué)生個性差異、多元發(fā)展的前提下,結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況,分層設(shè)計目標(biāo)要求,為學(xué)生提供個性化指導(dǎo)。導(dǎo)師指導(dǎo)本科生有內(nèi)容上的針對性、組織上的靈活性、方法上的多樣性等特點(diǎn)[11]。為充分發(fā)揮導(dǎo)師的育人功能,電子學(xué)院根據(jù)學(xué)生在學(xué)術(shù)、實(shí)踐和創(chuàng)新等方面的特殊需求,從不同的認(rèn)知領(lǐng)域出發(fā),為其配備了由一流學(xué)者擔(dān)任的學(xué)術(shù)導(dǎo)師、一線青年教師擔(dān)任的實(shí)踐導(dǎo)師和具有豐富產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的企業(yè)導(dǎo)師,構(gòu)建立體化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)。目前推出的“低年級有學(xué)術(shù)導(dǎo)師,高年級有實(shí)踐導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師”的導(dǎo)師組模式,讓育人力量下沉到學(xué)生學(xué)習(xí)、實(shí)踐和科研的一線,為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)研究環(huán)境,激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能。

學(xué)術(shù)導(dǎo)師了解電子專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo),熟悉專業(yè)培養(yǎng)方案以及教學(xué)模塊之間的關(guān)系,對專業(yè)有深刻的認(rèn)識。學(xué)術(shù)導(dǎo)師向?qū)W生介紹專業(yè)的前沿發(fā)展趨勢,引導(dǎo)學(xué)生提高專業(yè)認(rèn)識、增強(qiáng)專業(yè)認(rèn)同感和歸屬感。一線青年教師創(chuàng)新思維活躍,掌握著專業(yè)最前沿的知識。實(shí)踐導(dǎo)師利用科研基地資源,將本科生納入自己科研團(tuán)隊,指導(dǎo)本科生參加競賽、大學(xué)生科研訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計等項目。在實(shí)際的科研項目中,讓學(xué)生感受科研氛圍、樹立科研態(tài)度、掌握科研方法。企業(yè)導(dǎo)師從企業(yè)聯(lián)合實(shí)踐載體中選聘,具有豐富的產(chǎn)業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗,了解行業(yè)前沿問題。企業(yè)導(dǎo)師以產(chǎn)業(yè)需求為契機(jī),通過講座、交流、開發(fā)項目等手段,可更好地激發(fā)學(xué)生對科研實(shí)踐的興趣,培養(yǎng)學(xué)生對科研實(shí)踐的參與感和解決實(shí)際復(fù)雜工程問題的能力。

每學(xué)年初,電子學(xué)院結(jié)合上一學(xué)年的導(dǎo)師考核結(jié)果對導(dǎo)師庫實(shí)行動態(tài)進(jìn)出管理,并以學(xué)生意向優(yōu)先、雙向選擇的原則充分滿足學(xué)生和導(dǎo)師的雙選需求。為加強(qiáng)導(dǎo)師工作,電子學(xué)院每學(xué)期定期召開導(dǎo)師工作會議,對相關(guān)工作進(jìn)行研究、布置和總結(jié)。一方面,通過認(rèn)定工作量、年底績效考核等方式有效調(diào)動導(dǎo)師工作積極性,激活導(dǎo)師資源。另一方面,通過設(shè)置年度考核和導(dǎo)師庫動態(tài)進(jìn)出機(jī)制,保障導(dǎo)師指導(dǎo)質(zhì)量。通過“導(dǎo)師組”的立體化人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu),電子學(xué)院完成對學(xué)生全程化、多維化、個性化的專業(yè)培養(yǎng)和科研實(shí)訓(xùn)。

2.2 搭建遞階式“項目鏈”

實(shí)踐教學(xué)不是一蹴而就,而是循序漸進(jìn)、不斷提高的過程。學(xué)院通過重構(gòu)培養(yǎng)方案,搭建以課程項目為先導(dǎo)、以競賽課題為依托、以大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃為突破、以畢業(yè)設(shè)計為支撐的“項目鏈”,達(dá)到實(shí)踐教學(xué)不斷線,實(shí)現(xiàn)“遞階式”實(shí)踐教學(xué);通過以項目為紐帶,促進(jìn)企業(yè)、科研基地參與人才培養(yǎng),落實(shí)“導(dǎo)師組”指導(dǎo),達(dá)到產(chǎn)教研融合。具體實(shí)施方案為:重點(diǎn)建設(shè)實(shí)踐教學(xué)課程;營造濃郁競賽氛圍,激勵更多的學(xué)生在實(shí)踐導(dǎo)師的指導(dǎo)下參與學(xué)科競賽;實(shí)踐導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師面向全體學(xué)生,進(jìn)行多元化的大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃和畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)。

實(shí)踐教學(xué)的根本還是本專業(yè)的基本理論,課堂教學(xué)是本科獲取知識和能力的主渠道、主陣地。為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,抓住課堂教學(xué)這一重要支點(diǎn),充分發(fā)揮課堂教學(xué)的基礎(chǔ)作用,學(xué)院與企業(yè)共建“計算機(jī)綜合課程設(shè)計”“集成電路綜合課程設(shè)計”“光電系統(tǒng)工程設(shè)計”等23門實(shí)踐課程。這類實(shí)踐教學(xué)課程采用課程項目研究的形式,在課程教師的指導(dǎo)下,組織學(xué)生立足專業(yè)基礎(chǔ)、打破課程空間/時間限制,通過文獻(xiàn)梳理、實(shí)踐探索等方式自主完成課程項目研究,將課內(nèi)延展到課外。該類實(shí)踐課是“橋梁課”,使學(xué)生了解前沿科研成果,吸引學(xué)生積極探求知識,讓理論與實(shí)際、教與學(xué)、教學(xué)與科研得到有效融合,同時還是“基礎(chǔ)課”,以研究問題為核心,以研究方法為過程,著重思維方式和研究方法的訓(xùn)練,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的思維模式。

在緊密結(jié)合課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上,通過競賽的方法可激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐探索能力,通過發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、研究問題、解決問題和反思問題的過程,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐探索能力[12]。一方面,學(xué)院修訂推薦免試攻讀研究生條例對學(xué)科競賽獲獎進(jìn)行加分,調(diào)動學(xué)生參賽激情;另一方面,學(xué)院通過設(shè)立科學(xué)技術(shù)協(xié)會和本科生創(chuàng)新活動實(shí)驗室、定期舉辦競賽經(jīng)驗交流會、沙龍等系列舉措,為學(xué)生提供競賽條件支撐。學(xué)院通過梳理專業(yè)特色并結(jié)合學(xué)校實(shí)際,聯(lián)合企業(yè)舉辦全國大學(xué)生FPGA創(chuàng)新設(shè)計競賽、全國大學(xué)生嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計競賽和集成電路EDA設(shè)計精英挑戰(zhàn)賽三大國家級競賽。三大競賽以“創(chuàng)新實(shí)踐”為最終目的,依托企業(yè)和科研基地,發(fā)布以產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向的科研前沿項目,系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,解決課堂教學(xué)缺乏針對性的問題。其中嵌入式芯片與系統(tǒng)設(shè)計競賽于2020年成功入圍全國普通高校大學(xué)生競賽排行榜,成為該領(lǐng)域頂級賽事之一。

科研訓(xùn)練計劃能將教師的科研工作、企業(yè)需求與教學(xué)充分融合,其本質(zhì)是科研項目[5]。學(xué)院基于其“項目”的特質(zhì),面向所有本科生,提供自選課程、教師課題和企業(yè)課題,強(qiáng)化電子專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和實(shí)踐能力,提升創(chuàng)新實(shí)踐教育實(shí)效。通過參與教學(xué)與科研、產(chǎn)業(yè)與理論緊密結(jié)合的項目,本科生能夠理解自身知識、能力如何在科研和工程實(shí)踐中得到應(yīng)用、發(fā)揮,完成學(xué)以致用的過渡。

經(jīng)過課程項目、競賽以及科研訓(xùn)練計劃,學(xué)生已初步具有科研探索能力。在此基礎(chǔ)上,利用企業(yè)和科研基地平臺,結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際和科研前沿問題,通過畢業(yè)設(shè)計項目可對學(xué)生進(jìn)行一次全面系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練。通過畢業(yè)設(shè)計項目,學(xué)生的知識和技能得到綜合應(yīng)用,設(shè)計方法和手段得到綜合使用,能力和素質(zhì)得到綜合提高。同時,學(xué)院通過“卓工”項目,使學(xué)生在校企雙方導(dǎo)師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生參與真實(shí)工程項目,得到“真刀真槍”解決工程實(shí)踐問題的機(jī)會。

3 結(jié)語

本科生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)是高校高質(zhì)量本科教育的題中之義,滲透和貫穿于大學(xué)教育的全過程。東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院通過充分發(fā)揮高校培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新人才的主體地位,構(gòu)建“產(chǎn)教研”三維聯(lián)合實(shí)踐教學(xué)模式,按照“夯實(shí)課程項目、強(qiáng)化科研訓(xùn)練項目、活化競賽項目、落實(shí)畢業(yè)設(shè)計項目”的原則實(shí)施“項目鏈”。以項目為紐帶,“導(dǎo)師組”通過“產(chǎn)教研”三維聯(lián)合“跨界”教學(xué)模式,讓企業(yè)充分參與人才培養(yǎng),破解了教學(xué)實(shí)踐與教師科研、企業(yè)應(yīng)用脫節(jié)的問題,提高了學(xué)生的知識積累、能力拓展與綜合素養(yǎng),在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方面具有顯著的優(yōu)勢和重要作用。