專業(yè)引領(lǐng)+學科競賽的實踐

時間:2022-08-09 08:37:11

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專業(yè)引領(lǐng)+學科競賽的實踐

1創(chuàng)新教育的基本內(nèi)容及現(xiàn)狀

學校《關(guān)于進一步深化教育教學改革,全面提升本科人才培養(yǎng)能力的指導意見(2020—2025年)》使命愿景中指出:學校以學生為根本,培養(yǎng)專業(yè)精深、素質(zhì)全面,且具有較強實踐能力、創(chuàng)新意識與國際化意識的全方面發(fā)展的應用型高素質(zhì)人才。跟蹤調(diào)查北京信息科技大學學生畢業(yè)后就業(yè)及創(chuàng)業(yè)狀況,結(jié)果表明,發(fā)展前景良好、在職場中擁有競爭力的畢業(yè)生都得益于在校期間創(chuàng)新意識的培養(yǎng),尤其突出的是積極參加學科競賽的學生。大學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),核心的任務(wù)是培養(yǎng)其創(chuàng)新意識,在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)其應用實踐能力。連續(xù)多年的調(diào)研與跟蹤數(shù)據(jù)表明,大學階段是培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力極其關(guān)鍵的階段[1]。目前,各高校都開展了豐富多彩的創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育課程,但在實施過程中還存在許多亟待解決的問題,如創(chuàng)新教育開展的時機較晚,難以實現(xiàn)對學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)全過程教育;學生的參與比例較低,教師為主導的被動式創(chuàng)訓管理模式不能充分激發(fā)廣大學生自主創(chuàng)新的活力;以實驗室指導為主的教學手段,不能充分利用優(yōu)質(zhì)創(chuàng)訓資源和實踐平臺。改革傳統(tǒng)意義上的創(chuàng)新教育模式,將會在一定程度上緩解這些問題。培養(yǎng)學生的想象力、宏思維、批判性思維,建立現(xiàn)代學習體系,培養(yǎng)創(chuàng)新人才,已經(jīng)成為應對諸多復雜性挑戰(zhàn)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。教師的使命也隨之發(fā)生變化,由知識和技能的傳授轉(zhuǎn)化成引領(lǐng)培養(yǎng)學生擁抱未來的能力。作為人才培養(yǎng)主陣地的高校,一定要不斷探索新形勢下的新任務(wù),改革人才培養(yǎng)模式,創(chuàng)新人才培養(yǎng)路徑,激發(fā)教學活力、推動教育教學改革、促進內(nèi)涵發(fā)展,把創(chuàng)新教育列為人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。為此,學校正式將創(chuàng)新教育課程列入常規(guī)教學計劃,結(jié)合課外創(chuàng)新活動的實施開展,取得了良好的成效。將創(chuàng)新教育的內(nèi)容與專業(yè)課程有機融合在一起,盡早在常規(guī)的教學活動中把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力潛移默化地融入進來,尤其是通過學科競賽,來有效達到創(chuàng)新教育的目的[2]。

2推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合,提升學生實踐能力

2.1專業(yè)引領(lǐng)實戰(zhàn)訓練課程開展方式

專業(yè)引領(lǐng)實戰(zhàn)訓練的宗旨是把專業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有機地融合在一起,取得了明顯的效果。課程采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學理念開展教學活動,研究如何選擇不同類型單片機和機器人程序語言去實現(xiàn)機器人的感知、決策與智能行為,以Ardunio語言+單片機小車套件實現(xiàn)循跡機器人為教學案例,使大學一年級學生通過實際設(shè)計與制作機器人小車的過程,深入地了解和掌握一般機器人組成和檢測控制系統(tǒng),探索機器人設(shè)計與實現(xiàn)的應用與解決實際問題的方法[3]。圖1為學生作品,以學生為主體,通過“親密接觸”,體驗到知識學習的樂趣。Arduino控制模塊作為實驗小車的控制核心,TCRT5000紅外反射傳感器作為小車系統(tǒng)的感光系統(tǒng),能夠準確識別路面明暗度色調(diào)變化。電機驅(qū)動模塊由L298N芯片與2個直流電機構(gòu)成,作為小車的動力系統(tǒng)。經(jīng)過代碼輸入、系統(tǒng)的組裝調(diào)試,實現(xiàn)小車功能。正常情況下自動行駛,路面明暗相差較大時循跡行駛,特殊情況下避障行駛。課程基本要求(必修部分)為完成2周(10d)的課程學習,具體內(nèi)容如下:①講解本課程基本內(nèi)容,講解機器人制作的基本工程思維與訓練流程;②演示機器人的運行視頻,參觀卓越聯(lián)盟實驗室、學院創(chuàng)新基地、智能科學與技術(shù)實驗室;③演示智能“循跡”小車,介紹小車元器件的信息,講解Arduino平臺應用及Arduino語言編程特點及關(guān)鍵語句;④安裝ArduinoIDE,編譯例程及練習題,課堂分組訓練,解答編譯出現(xiàn)的問題;⑤搭建循跡小車硬件,包括底盤固定、循跡模塊、控制器、驅(qū)動板、電機,電源管理模塊的安裝;⑥編譯2個光電傳感器循線例程,下載編譯好的循跡控制程序,調(diào)試小車;⑦講解智能傳感與檢測技術(shù),指導完成5種光電傳感器的原理及應用實驗;⑧完成多個傳感器檢測與融合的循跡小車,包括改進循跡小車硬件,編寫多個傳感器循跡小車的控制程序,小組討論分享編程思路,編譯下載調(diào)試;⑨進行總結(jié),提升“舉一反三”的能力,拓展提高小車的穩(wěn)、準、快的控制性能,依據(jù)相關(guān)競賽注意事項繼續(xù)改進小車性能;⑩準備參加學院機器人小車競賽。在第一學期,完成機器人小車組裝和直線、黑線循跡功能實現(xiàn);在第二學期,完成多個傳感器檢測與融合的循跡小車功能實現(xiàn),為參加競賽做準備。經(jīng)過學習實踐,學院組織競賽,現(xiàn)場檢驗學生自己動手的成果,激發(fā)學生內(nèi)在潛能,增強創(chuàng)新精神和實踐能力。賽場上,學生們緊張地調(diào)試自己的程序,根據(jù)賽道的實際情況不斷修正自己的設(shè)計,看到自己動手完成的小車在賽道上馳騁,學生們熱情高漲。開發(fā)了學生潛在的創(chuàng)造能力,真正激發(fā)了實踐創(chuàng)新的熱情。在剛開始接觸專業(yè)實戰(zhàn)課程的時候,學生們感覺很興奮和茫然。對這門課程有很大的興趣,但也對自己將要學的課程缺乏了解。專業(yè)引領(lǐng)實戰(zhàn)訓練使學生對專業(yè)有了初步的了解以及對自身今后專業(yè)發(fā)展有了較為系統(tǒng)的認識。在初學的時候,大多學生對這門課程有較多的困擾,主要與高中所學知識出入較大并且對編程代碼也不甚熟悉。在經(jīng)過一學期代碼語言的學習與教師悉心地教導后解決了一系列問題,成功地做出了循跡小車并且開始有了自己的想法和創(chuàng)新。與此同時,在學習過程中,除了增加了對這門課的了解外也對自身專業(yè)進行了認識與學習,對今后的專業(yè)學習有了心理目標及預期。教師定期講解疑難點、組員們共同學習解決問題,對這門課程的學習越加得心應手。在競賽中,當自己的想法與設(shè)計付諸實踐,當小車在比賽中順利到達終點的瞬間,成就感油然而生,激發(fā)了學生們學習、實踐、創(chuàng)新的樂趣。圖2為參賽作品及比賽現(xiàn)場[4]。

2.2與時俱進改革實踐教學方式,提高教學質(zhì)量

在疫情的特殊情況下,學校全方位地推進線上教學,面對疫情結(jié)合實踐教學的特殊性,學校整體部署加強實踐教學的工作,緊密結(jié)合專業(yè)特點“轉(zhuǎn)危為機”,依據(jù)課程的特點,改革實踐教學傳統(tǒng)的方式方法,從實際情況出發(fā),充分利用自建及公共虛擬仿真實驗資源,持續(xù)提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。創(chuàng)新實踐系列課程指導教師團隊進行了“分布式居家實踐+學習成果導向”的教學設(shè)計,利用嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)及專業(yè)電路仿真軟件平臺和已建設(shè)的線上學習通課程資源,開展線上實踐教學。將實驗室實物小車開發(fā)套件郵寄給全國各地的學生,實現(xiàn)專業(yè)引領(lǐng)實戰(zhàn)訓練課程設(shè)計的“線上教學+實際機器人小車操作+課程結(jié)業(yè)考核+開學后學科競賽”教學方式的實施,開拓創(chuàng)新出了實踐教學方式新模式,線上線下有機融合,保證工程實踐教學質(zhì)量。學生們對這門課程的學習都很投入,并沒有因為距離遙遠而斷了聯(lián)系,反而因為這一輛小車每天共同鉆研它的組裝與編程方法而拉近了彼此之間的距離,不僅學到了知識,還增進了友誼。新型的創(chuàng)新教育人才培養(yǎng)-專業(yè)引領(lǐng)實戰(zhàn)課程平臺能很好地激發(fā)大學生的創(chuàng)造性思維,新生自入學開始,及早進入創(chuàng)新平臺培養(yǎng),并以此為基礎(chǔ),在后續(xù)學習過程中,根據(jù)不同年級階段的特點,采用相應的培訓方式及評價體系,做到4年不間斷,以專業(yè)為導向,從啟發(fā)創(chuàng)意思維、引導創(chuàng)訓實踐、提高創(chuàng)新能力、推動創(chuàng)業(yè)培育4個維度進行遞進式培養(yǎng),力求實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的全覆蓋[5]。

3展望

將創(chuàng)新教育與專業(yè)教育進行有機深度融合的意義非常重大,是培養(yǎng)適應當代與未來發(fā)展所需人才的重要舉措,在實踐過程中會遇到很許多問題與挑戰(zhàn),要進行系統(tǒng)的梳理與實施。

3.1構(gòu)建科學的專業(yè)評價體系,筑牢專業(yè)基礎(chǔ)

在學科專業(yè)評價體系構(gòu)建過程中,要注意人才培養(yǎng)以專業(yè)教育為根本,讓學生筑牢基礎(chǔ),學到扎實的專業(yè)基本功,為培養(yǎng)高水平應用性人才奠定扎實的基礎(chǔ)。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型學科專業(yè)人才培養(yǎng)道路中,根本原則依然要以促進人才專業(yè)化發(fā)展為基礎(chǔ)增強雙創(chuàng)素養(yǎng)。在評價指標上,重點體現(xiàn)專業(yè)基礎(chǔ)上創(chuàng)新能力的延伸。構(gòu)建評價指標的過程中,將專業(yè)理論基礎(chǔ)、實踐能力、創(chuàng)新意識養(yǎng)成、創(chuàng)造性思維培養(yǎng)、創(chuàng)業(yè)精神培育等方面作為第一級評價指標,再根據(jù)各項一級指標細劃其他各級評價指標,由此確保最終評價結(jié)果更具指導性和客觀性,真正達到專業(yè)學科特色化,培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3.2縱深推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,培養(yǎng)高水平應用性人才

高校需要從人才教育全過程進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,縱向上,創(chuàng)新教育應該整個大學4年學習階段不間斷,構(gòu)建并不斷完善實踐創(chuàng)新平臺課程體系,增設(shè)實踐基地,加強校內(nèi)外實踐教學資源建設(shè),在校內(nèi)外建設(shè)合適的實驗室,打造科技創(chuàng)新類實訓基地,不斷增強學生的實踐能力與實踐經(jīng)驗;橫向上加強與地方、行業(yè)、企業(yè)之間的協(xié)同育人,以社會發(fā)展和學生職業(yè)生涯發(fā)展需求為雙導向,強化與企業(yè)、行業(yè)的合作,利用專業(yè)知識,讓學生積極參與到企業(yè)實習中去,參與項目實戰(zhàn),不斷增長實踐經(jīng)驗,為以后學生進入企業(yè)打下堅實基礎(chǔ),培養(yǎng)具有創(chuàng)新、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)應用型人才。

參考文獻:

[1]汪斌,叢榕,孫剛.淺析應用型本科高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育互動融合的路徑[J].改革與開放,2019(8):116-118.

[2]張新杰.工科院校在大學生科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的現(xiàn)狀及思考[J].科技與創(chuàng)新,2020(21):97-99.

[3]趙江萍,聶曼,姚纓英.翻轉(zhuǎn)課堂教學法在電學實驗中的探究[J].實驗科學與技術(shù),2020,18(2):130-134.

[4]江宇輝,袁浩歌,鄒楠.創(chuàng)新工作載體探索國際本科新生入學教育新模式:以清華大學為例[J].北京教育(高教),2020(2):62-65.

[5]邵冰莓,劉展.“新冠肺炎”疫情環(huán)境下實驗教學形式多樣化的運用[J].力學與實踐,2020,42(1):80-84.

作者:白雪峰 李沛 趙芳馨 單位:北京信息科技大學應用技術(shù)學院 北京信息科技大學機電工程學院