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科研导向的创新实践课程教学改革方法研究

作者:彭勇 秦飞巍 孔万增 来源:科学与财富 202021期 时间:2020-11-19

新工科着力于培养基础宽厚,知识、能力、素质、体格居家,具有国际视野和持久竞争力的高素质创新人才和杰出工程领导者。作为杭州电子科技大学实施一流课程建设的典型“,创新实...

  新工科着力于培养基础宽厚,知识、能力、素质、体格居家,具有国际视野和持久竞争力的高素质创新人才和杰出工程领导者。作为杭州电子科技大学实施一流课程建设的典型“,创新实践”类课程有效的培养了本科生的创新思维与工程实践能力。本文在介绍我校此类课程具体实施方法的基础上,针对科研导向的创新实践课程教学改革方法进行了研究,并根据教学经验总结了一些有益于学生创新与实践能力培养的探索。

  一、引言

  本科生的创新意识与工程实践能力培养,一直是高等教育质量工程的重点;尤其是教育部在2019年启动实施了“六卓越一拔尖”计划2.0,在高校中间掀起一场“培养质量革命”,旨在全面实现高等教育内涵式发展。该计划的核心任务之一,就是开展一流本科专业建设的“双万计划”(“金专建设”计划)和实施一流课程建设的“双万计划”(“金课建设”计划)。

  杭州电子科技大学计算机学院,有门特别的课程叫“创新实践”。该课程全院本科生必修,而且课程持续两年;学院高水平师资悉数参与指导。该课程由计算机学院自2014年率先开设,经过几年的发展,现已成为该学院本科生创新与实践能力培养的一张“ 王牌”,在科研论文发表、科技竞赛获奖、项目实践等方面取得了丰硕的成果,提高了学科声誉,得到了教育主管部门认可与企业的好评。“创新实践”课程作为做强做优品牌专业和课程上的经验,现已全校推广并基本覆盖我校所有的工科院系[1][2]。

  本文在介绍我校“创新实践”类课程具体开设方法的基础上,以“科研导向”为关注点[3],对创新实践课程的教学方法改革进行了研究与相关的有益实践。

  二、我校“创新实践类”课程简介

  为全面提高本科生的创新意识与工程实践能力,杭州电子科技大学计算机学院从2014级起在“计算机科学与技术”、“软件工程”、“物联网工程”专业开设《创新实践》系列课程。该系列课程开课方法如下:(1)课程连续设置四个学期(一般为第二、第三学年开设),实行长周期培养,前三个学期各32学时、第四个学期64学时;课程以小班形式开设,1位(或1组)

  导师指导约15名学生,培养周期内导师组与学生原则上保持不变;(2)导师与学生实行互选制,一般要求指导教师教学评价良好,具有承担省级以上科研项目、良好的工程项目实践、指导学生科技竞赛获奖等经历。满足条件的导师在开课前自行申报,学生根据导师的研究方向和个人兴趣进行选择,双向匹配直至符合开班条件;(3)每个学期根据学生的学习进度和不同情况,由导师拟定具有針对性的课题,学生可独立亦可分组合作完成,导师全程指导,学期末根据学生的平时表现和完成情况评定综合成绩。

  三、科研导向的创新实践课程教学改革方法研究

  1、充分的基础知识补充与科研准备。本科生第二年尚处于基础与专业基础课程学习阶段,提前从事科研训练需要补充相应的基础知识;以计算机专业[4]近年来特别热门的机器学习方向为例,一般会在第一学期补充“机器学习”、“矩阵分析”与“最优化理论”这三门基础课的部分知识作为入门。具体地,采用学生分组课后学习、课上交流与讨论、算法编程实践三个部分。此外,科研具有一定的逻辑性,在开始时候应当对学生进行相关的指导与提示,例如严守科研诚信、学术文献查找与阅读方法、领域期刊与会议介绍、科技论文写作与投稿方法、研究进展报告整理方法等。

  2、个性化的研究课题拟定。第二学期导师需要对指导的创新实践班学生进行分组并拟定合适的课题;在此之前,应当充分了解学生各自的兴趣与特长,甚至为长期自身的发展方向,以此来保证课题的分配具有针对性。以作者指导的班级为例,一般来说,课题具有以下三种类型:导师承担的科研项目派生的课题、根据学生自身研究兴趣拟定课题、参与企业委托项目的实践性课题、以科技竞赛为依托拟定课题[5]。除了课题与学生分组具有针对性之外,还应考虑课题的难易程度与课程培养计划的契合度以及要注重对学生逻辑推理、问题分析与解决能力的培养。

  3、严格的导学过程管理。类似于本科生导师制的培养模式在很多高校均已实施,但相当一部分流于形式,导师与学生之间缺乏有效的连接与约束机制,甚至导师成为学生获取创新学分的“签字导师”;因此,严格的导学过程管控是取得良好培养效果的必要环节。我院以“创新实践”课程为依托,但不局限于课程学时,采用“课后学习 + 课上汇报进展与问题分析”的总体思路,每个星期导师与各个学生分组之间就当前取得的进展与遇到的问题进行讨论,并提出下一步工作内容与目标,有效地实现了导学过程的管理。并且,整个创新实践课程组也会定期举行教学沙龙,导师与学生均可就课程中遇到的问题和意见进行分析并解决。

  4、实行成果导向的能力培养。基于 OBE(Outcomes-Based Education)教育模式,科研导向的创新实践类课程也适合于实行成果导向;一般来说,可能的产出为发表学术论文、申请发明专利、学生为负责人获得科研项目立项、科技竞赛获得奖项等量化成果。近两年年来,以创新实践课程为依托,学生共取得如下成果:发表 SCI 期刊论文2篇、中文核心期刊论文4篇、EI 国际会议论文1篇,申请发明专利1项,获批浙江省新苗计划项目3项、国家级大创立项2项、省挑战杯二等奖1项。

  5、建立“本科生 - 硕士生”梯队培养策略。因为创新实践班级学生很多的科研任务由课下来完成,需要经常性的与指导教师对接以解决日常遇到的问题;因此,建立“本科生 - 硕士生”的梯队培养策略,将研究生纳入课程体系中,以助教的形式帮助本科生解决日常科研中遇到的小微问题,可以更好地推进科研进展与提高效率。

  6、构建优秀案例库,形成传承。由于导师的研究兴趣和科研项目具有延续性,因此将不同届别的创新实践学生研究课题与成果进行及时的总结,形成优秀案例库并不断的予以丰富与补充,可以有效的为此后的学生提供很好的入门材料,极大地提高学习的效率;并且可以引入一种相互比拼的竞争氛围,形成帮传带的有效培养模式。

  四、结束语

  创新实践课程作为我校践行“六卓越一拔尖”新工科优秀学生培养的具体举措,在几年的教学过程中摸索出了一套有效提高学生创新能力与工程实践能力的培养模式与方法。本文从科研导向的角度出发,对创新实践课程的教学方法进行了研究并提出了一些有益的建议,以期为相关高校或学科的人才培养提供参考。

  参考文献:

  [1] 毛丽民,杨海萍,李鑫,陈勇.基于 CDIO 模式下的机器人创新实践教学的探索与研究[J].高教学刊,2020(16):23-25+29.

  [2] 卢晶琦,邓春健,师向群,孟庆元,胡云峰,陈李胜.新工科视域下的电子信息创新人才培养实践[J].实验技术与管理,2020,37(05):156-159.

  [3] 郑磊,曹先彬,杜文博,顾慧毅.以科研育人为主要特征的拔尖创新人才培养模式研究[J].高教学刊,2020(16):167-171.

  [4] 盛晨媛.软件和信息服务业人才培养模式的创新与实践[J].工业和信息化教育,2020(06):9-12+22

  [5] 王亚男.以学科竞赛助力创新型人才培养[J].世界教育信息,2020,33(05):62-65+71.

  作者简介:

  彭勇(1985.10-),博士,副教授,硕士生导师,主要从事机器学习与脑机交互研究;主持国家自然科学基金(青年、面上)、浙江省科技计划、中国博士后科学基金等,发表学术论文40余篇。

  本文受教育部产学合作协同育人项目(201802164016)、杭州电子科技大学高等教育教学改革研究项目(YBJG202037)资助。

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