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)
為貫徹新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神,堅持以立德樹人為根本任務(wù),堅持以人才培養(yǎng)為中心地位,全面落實一流本科教育提升行動的計劃,充分發(fā)揮課堂教學(xué)為育人主渠道的作用,進一步全面豐富學(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)新實驗類的課程建設(shè)[1-4]。
針對創(chuàng)新實驗課程的建設(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,最終確定實驗的內(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)新意識的鍛煉、動手實踐的提升等方面。實現(xiàn)培養(yǎng)全面育人,育才的目標。
科學(xué)的飛速進步、先進的技術(shù)突破,周圍的一切都在隨著時間快速變化,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創(chuàng)新,將學(xué)生的好奇心、對課堂知識的批判性思維、對教學(xué)目的的深刻思考、帶有質(zhì)疑的規(guī)則和工具、促進創(chuàng)新頭腦風暴等植入課程的內(nèi)涵中去。
創(chuàng)新是時代的主旋律,是教育改革的起始點,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)新實驗課程中如何進行創(chuàng)新呢,以下使我們教學(xué)團隊在進行課程設(shè)計和內(nèi)容設(shè)計中一些思考和成果。
對于教學(xué)創(chuàng)新,必須清醒的意識到,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,對知識有了清晰的認識,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)生的能動性和接受能力開展的,否則無法達到充分育才,提升學(xué)習(xí)效果的作用,最終也無法達到創(chuàng)新的目的和效果。
創(chuàng)新實驗課的建設(shè)也要從教學(xué)的三要素入手,即學(xué)生、目標和內(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)的課程實驗以外的內(nèi)容,對學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力都有較高的要求,即是都選了同一門課程,但是在實驗進展速度和對實驗知識的理解上還是參差不齊的,需要因地制宜的對學(xué)生進行引導(dǎo),因此學(xué)生方面要注重和實驗相關(guān)課程學(xué)生的理解程度,學(xué)生整體的數(shù)量等多個因素雙向選擇參與課程的學(xué)生。
目標是指教師針對課程制定的教學(xué)目標、學(xué)習(xí)目標,學(xué)習(xí)目標是教師決策的,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,不用必須嚴格制定統(tǒng)一的目標。同時目標設(shè)定上要分多個階段,既有一定的確定目標,讓學(xué)生清晰認識需要達到的程度,也要有一定的導(dǎo)向目標,這里既包括了知識的導(dǎo)向,也包括了人生思考等的目標,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,最后還要包括評估目標,主要用于教師綜合評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,對課前課后的效果對比,以及學(xué)生反饋的評價對比等等。
既然已經(jīng)確定必須要建設(shè)實驗課程,要確定教學(xué)目標,通過教學(xué)目標的背景,挑選適合主題的教學(xué)內(nèi)容,細化到知識點和掌握的技能,抓住重點帶動實踐經(jīng)驗的提升,緊密遵循創(chuàng)新理論的科學(xué)體系。創(chuàng)新實驗課程的構(gòu)建是對教學(xué)方式的探索,也是社會主義新時代對學(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)生解決科研實際問題的能力的同時,學(xué)生的綜合能力也會獲得較大提高。
教學(xué)手段和方法要多樣化,實踐課程中的基礎(chǔ)知識以多媒體教學(xué)為主,抽象的實驗內(nèi)容通過構(gòu)建仿真實驗完成,實際操作部分由學(xué)生動手操作完成?;A(chǔ)理論與創(chuàng)新型實驗同步相結(jié)合,綜合科學(xué)研究的綜合實驗,結(jié)合研究生的研究方向設(shè)計創(chuàng)新實驗,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)用知識和儀器設(shè)備,對創(chuàng)新實驗中的各個實驗內(nèi)容進行操作,以及對實驗過程中的潛在后續(xù)內(nèi)容進行,從而為碩士期間的科研活動打基礎(chǔ)。同時,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,細化知識內(nèi)容,把研究項目與課程內(nèi)容相融合。
基礎(chǔ)理論與創(chuàng)新實驗緊密結(jié)合,結(jié)合科研團隊或?qū)嶒灲處熥陨淼目茖W(xué)研究方向設(shè)計和建設(shè)創(chuàng)新實驗內(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,對創(chuàng)新實驗中的項目要求進行逐步的實現(xiàn),最終完成任務(wù)目標。同時,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,著重知識點,發(fā)散思維,為其后續(xù)的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)服務(wù)。
內(nèi)容創(chuàng)新是指課上實驗的具體內(nèi)容,這一部分是課程的核心,也是調(diào)動學(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。
創(chuàng)新實驗課程實行實驗老師引導(dǎo),學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)散,激發(fā)學(xué)生的思考,課程不局限于實驗內(nèi)容本身的設(shè)置,因為創(chuàng)新實驗課的主要目的就是鼓勵學(xué)生創(chuàng)新、不畏懼失敗,培養(yǎng)積極而堅韌的品格。課程架構(gòu)體系大概分為從認知、探索、論證到創(chuàng)新這四個階段。認知階段,主要采用的是基礎(chǔ)內(nèi)容的教學(xué),包含實驗涉及的基本原理、發(fā)展情況,儀器使用等。這些屬于實驗前期的準備階段,學(xué)生主要通過識記獲得并初步掌握基礎(chǔ)理論知識。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,鞏固對實驗內(nèi)容的理解。論證階段,主要為實踐操作的實驗課程,針對電類學(xué)生,通過讓研究生實際操作相關(guān)儀器設(shè)備,動手對算法的編程,動手操作各種實驗平臺等等,讓其對所學(xué)的基本原理和操作方法進行驗證,并熟練掌握各種儀器的操作。既能讓學(xué)生掌握基本知識,又能讓其掌握儀器、計算機、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)計創(chuàng)新實驗,提升專業(yè)實踐創(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)實踐》課程為例,實驗課程核心是鍛煉學(xué)生在人工智能和數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域的動手能力、理論理解能力、算法的使用能力,而且所有的實驗內(nèi)容均來自于真實的科研項目,授課實驗教師選用科研的研究成果為演示案例,或者選用科研項目中凝練出來的部分直接作為實驗的實操內(nèi)容。所有的實驗內(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運行人工智能的各種算法,選取一些通俗易懂的案例和項目,便于學(xué)生將理論知識和實際問題相結(jié)合,以實際科研項目為導(dǎo)向,為學(xué)生提供大量實際項目經(jīng)驗作為積累,根據(jù)上述對創(chuàng)新實驗課程建設(shè)中學(xué)生培養(yǎng)的需求,推進綜合性課程、項目化實施、實踐動手操作、創(chuàng)新實踐素養(yǎng)養(yǎng)成的核心理念,培養(yǎng)具有科學(xué)精神、實踐創(chuàng)新的人才為目標,使得學(xué)生在實踐實驗中得到鍛煉和成長,實現(xiàn)實驗課程的普及與拔尖培養(yǎng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
本文針對高等學(xué)校在創(chuàng)新實踐課程的建設(shè)需求,以滿足目前國內(nèi)對人才的培養(yǎng)需求,提出實驗課程的建設(shè)需求和建設(shè)思路,并提出實驗課程建設(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。