龔國(guó)強(qiáng),唐庭龍,崔文超
(三峽大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院,湖北 宜昌 443002)
當(dāng)前,在以5G通信技術(shù)為代表的科技迅猛發(fā)展,正把當(dāng)今社會(huì)帶入萬(wàn)物互聯(lián)的新信息化時(shí)代,以華為公司為代表的一批通信企業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭,標(biāo)志著我國(guó)通信行業(yè)正邁入高速發(fā)展時(shí)期。隨著我國(guó)的高等教育向工程認(rèn)證體系的轉(zhuǎn)變,大學(xué)人才培養(yǎng)模式的內(nèi)涵發(fā)生了深刻轉(zhuǎn)變,人才培養(yǎng)的定位因地域、高校、產(chǎn)業(yè)等因素的差異而不同。高等教育的方式逐漸以面向?qū)W生的能力產(chǎn)出為最終目標(biāo),圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出成為判斷高校人才培養(yǎng)的衡量標(biāo)準(zhǔn),地方高校因?yàn)榻逃Y源、教育經(jīng)費(fèi)、學(xué)生就業(yè)等諸多原因,逐漸形成自己的辦學(xué)特色,越來越向培養(yǎng)具有行業(yè)背景、工程應(yīng)用型人才看齊。對(duì)培養(yǎng)人才的創(chuàng)新實(shí)踐能力要求越來越高,通信工程技術(shù)領(lǐng)域更新?lián)Q代快速,新技術(shù)噴涌而出,使得對(duì)人才創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)方式改革的力度逐漸增強(qiáng)[1]。
總體說來,通信工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事的職業(yè)可分為三種類型[2]:首先是到電信公司從事通信設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作,其次是到相關(guān)公司從事與工程項(xiàng)目相關(guān)的管理和銷售工作,最后是到通信設(shè)備制造企業(yè)從事核心技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)工作。通常核心技術(shù)研發(fā)對(duì)學(xué)生的能力要求很高,由于高校在創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)方面較薄弱,出現(xiàn)了社會(huì)需求和高校人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的脫節(jié),各高校開始反思,不斷研究如何從培養(yǎng)方案上改革,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。 對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)必須按照創(chuàng)新能力漸進(jìn)式的培養(yǎng)規(guī)律實(shí)施,地方高校盡管在自身資源方面受到限制,在找準(zhǔn)專業(yè)定位的同時(shí),仍需保持與通信行業(yè)對(duì)創(chuàng)新能力的高要求對(duì)接,切實(shí)加強(qiáng)通信工程專業(yè)創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)體系建設(shè)。
如圖1所示,根據(jù)人才培養(yǎng)循序漸進(jìn)的理念,創(chuàng)新能力培養(yǎng)也必須遵循分階段、漸進(jìn)式的訓(xùn)練過程[3],以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)機(jī)制建立為重心。按地方高等學(xué)校的“服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的功能,將服務(wù)地方的需求和專業(yè)建設(shè)融合,定位出通信工程專業(yè)創(chuàng)新人才應(yīng)具備的核心創(chuàng)新能力,圍繞達(dá)成核心創(chuàng)新能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程,確立“三個(gè)層次”的訓(xùn)練過程。在已有滿足工程認(rèn)證的人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上,打造理論課程體系、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、學(xué)生創(chuàng)新平臺(tái)機(jī)制,實(shí)施旨在達(dá)成創(chuàng)新能力的培養(yǎng)體系,建立系統(tǒng)的培養(yǎng)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)和完善。最終通過產(chǎn)教、科教、多學(xué)科交叉的多元融合,實(shí)現(xiàn)教育資源最大化,最終完成人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成。
根據(jù)上述思路,培養(yǎng)模式具體分解為創(chuàng)新能力的核心要素定位、創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系中的課程體系、實(shí)踐體系建設(shè),產(chǎn)教融合、科教融合、學(xué)科交叉融合的培養(yǎng)機(jī)制建設(shè),創(chuàng)新能力訓(xùn)練活動(dòng)的實(shí)施等層面。
圖1 “三層次四融合”創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式
1.明確學(xué)生為中心的創(chuàng)新能力產(chǎn)出導(dǎo)向
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,在吸收知識(shí)的過程中,通過對(duì)知識(shí)的理解,逐漸具備創(chuàng)新性思維能力。依據(jù)工程認(rèn)證以學(xué)生為中心的教育理念,人才培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)模式應(yīng)考慮學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的真實(shí)情況,在構(gòu)建過程中體現(xiàn)學(xué)生的基礎(chǔ)、學(xué)生的能力需求和對(duì)職業(yè)的期望[4]。大多數(shù)通信工程專業(yè)的學(xué)生希望在學(xué)校具備較高的創(chuàng)新實(shí)踐能力,畢業(yè)后能夠到具有較高知名度的企事業(yè)單位就職,繼續(xù)從事和自身專業(yè)對(duì)口的工作。因此在對(duì)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式進(jìn)行改革的過程中,我們注重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力,圍繞通信行業(yè)的工程應(yīng)用背景,不僅滿足學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的基本要求,還要培養(yǎng)出適應(yīng)未來工作發(fā)展的創(chuàng)新能力。
2.明確創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目標(biāo)定位
充分發(fā)揮地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的創(chuàng)新需求,定位創(chuàng)新人才所需要素[5],面向“長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶”“兩圈一帶”戰(zhàn)略和宜昌電子信息“千億產(chǎn)業(yè)”,圍繞學(xué)校水電特色,提出通信工程專業(yè)創(chuàng)新人才應(yīng)具備的核心能力即通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、智能信息分析與處理能力、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃能力、電信業(yè)務(wù)軟件開發(fā)能力。通過高校服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新能力需求的精準(zhǔn)定位,以此來打造本專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的體系。進(jìn)而在創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)施過程中,圍繞這四個(gè)核心能力來組織課程體系、教學(xué)環(huán)節(jié)、平臺(tái)機(jī)制。
3.明確創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法
為解決人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)這一關(guān)鍵問題,在人才培養(yǎng)體系中構(gòu)建出創(chuàng)新意識(shí)的誘發(fā)訓(xùn)練階段、創(chuàng)新思維的啟發(fā)訓(xùn)練階段、創(chuàng)新能力的激發(fā)訓(xùn)練階段共三個(gè)層次的人才培養(yǎng)體系,通過不同階段的課程體系、教學(xué)過程、實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)施,達(dá)到創(chuàng)新能力的漸進(jìn)式培養(yǎng)體系,通過構(gòu)建適應(yīng)三個(gè)層次階段的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式,最終達(dá)成本專業(yè)學(xué)生具備創(chuàng)新能力這一目標(biāo)。
1.課程體系建設(shè)
優(yōu)化現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案中的課程體系結(jié)構(gòu),打造核心創(chuàng)新能力要素的4大專業(yè)核心課程群:一是電子技術(shù)課程群,包括電路、低頻電子線路、脈沖與數(shù)字邏輯、通信電子線路、微型計(jì)算機(jī)原理與技術(shù)、單片機(jī)應(yīng)用與技術(shù)、DSP技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)、RFID原理與應(yīng)用;二是數(shù)字信息處理課程群,包括信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、隨機(jī)信號(hào)分析、Matlab信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等;三是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)課程群,包括電磁場(chǎng)與電磁波、微波技術(shù)與天線、信息論基礎(chǔ)、通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化、通信前沿技術(shù);四是電信業(yè)務(wù)軟件課程群包括C程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、JAVA程序設(shè)計(jì)、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)、項(xiàng)目綜合實(shí)踐。
2.教學(xué)方法改革
教學(xué)的目的除了傳道、授業(yè)、解惑外,本質(zhì)是讓學(xué)生具備獨(dú)立的創(chuàng)新思維能力,在教學(xué)活動(dòng)中始終圍繞創(chuàng)新能力這一主題,以學(xué)生的學(xué)為中心,具體舉措如下:通過創(chuàng)新形象化的教學(xué)方法在課堂中引入仿真研究;結(jié)合板書、多媒體和網(wǎng)絡(luò)三者進(jìn)行教學(xué);讓學(xué)生參與課程講授,將學(xué)生積極性調(diào)動(dòng)起來;引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)探究式學(xué)習(xí)。
通過以上措施,在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中采用啟發(fā)式教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程,通過獨(dú)立思考不斷啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維能力。包括問題導(dǎo)向式教學(xué)法、課外探究式學(xué)習(xí)法、交互式教學(xué)法、工程案例示范法。將網(wǎng)絡(luò)和課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來,注重雨課堂、微課、MOOC、三峽大學(xué)“求索學(xué)堂”等現(xiàn)代教學(xué)手段與傳統(tǒng)方式的合理使用,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn),利用線上線下的混合式教學(xué),不斷提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
3.實(shí)踐體系建設(shè)
按照增加層次、更新內(nèi)容、開放實(shí)驗(yàn)、契合工程的思路,以電子電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)、電子綜合實(shí)踐三大子項(xiàng)目為重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容體系改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè),涵蓋多媒體信息處理(數(shù)字信號(hào)處理、FPGA應(yīng)用等)、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)(低頻、高頻、射頻電路、嵌入式系統(tǒng)等),在對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)之間的相互銜接關(guān)系進(jìn)行研究認(rèn)證的基礎(chǔ)上,形成了具有通信工程專業(yè)特色的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)體系,即實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐相促進(jìn),創(chuàng)新訓(xùn)練三階段。
(1)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。我們把支撐課程知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)作為創(chuàng)新訓(xùn)練的基礎(chǔ),基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解掌握,主要采用驗(yàn)證性、測(cè)試性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)手段以實(shí)驗(yàn)箱、專業(yè)儀器、儀表的使用為主,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合課堂教學(xué)。該層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重全面培養(yǎng)學(xué)生的基本技能,形成科學(xué)、有序的工作習(xí)慣,為學(xué)生打基礎(chǔ)。
(2)創(chuàng)新實(shí)踐。主要目的是為了讓學(xué)生具備分析問題、解決問題的能力,在實(shí)踐過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新性設(shè)計(jì)、實(shí)踐動(dòng)手能力。把創(chuàng)新實(shí)踐從原來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中剝離出來,設(shè)計(jì)符合工程項(xiàng)目類型的實(shí)踐環(huán)節(jié),成為專門的實(shí)踐體系,即“三層次創(chuàng)新訓(xùn)練”。在該體系中,分別設(shè)計(jì)初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)階段的工程項(xiàng)目訓(xùn)練內(nèi)容,分布于不同的學(xué)期,從四個(gè)創(chuàng)新核心能力實(shí)現(xiàn)的角度來使學(xué)生得到全面訓(xùn)練。
創(chuàng)新意識(shí)誘發(fā)訓(xùn)練的初始階段。該階段的創(chuàng)新訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)對(duì)模塊化功能的設(shè)計(jì),如對(duì)常用元器件的基本應(yīng)用、對(duì)一些基礎(chǔ)性的處理模塊(如放大器、濾波器)、數(shù)字系統(tǒng)(如組合邏輯和時(shí)序邏輯電路)進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)通信專業(yè)的一些基本理論型課程加強(qiáng)軟件仿真方面的實(shí)驗(yàn),主要作用是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手制作、思考的興趣、提升專業(yè)認(rèn)知能力,理解通信系統(tǒng)的基本流程。
創(chuàng)新思維啟發(fā)訓(xùn)練的中級(jí)階段。設(shè)計(jì)并能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的軟件、硬件系統(tǒng),能夠應(yīng)用單片機(jī)、FPGA、DSP、ARM等完成具有一定功能的系統(tǒng),能夠?qū)⒆约旱脑O(shè)計(jì)結(jié)果制作出PCB板級(jí)的電子系統(tǒng),并能夠通過軟件、硬件的配合完成需要的功能。這類型的實(shí)踐具有一定的難度,學(xué)生個(gè)體完成較困難,通常通過分組、分工協(xié)同完成,該訓(xùn)練階段培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新思維、反應(yīng)能力。
創(chuàng)新能力激發(fā)訓(xùn)練的高級(jí)階段。該層次的實(shí)踐要求學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的信息與通信系統(tǒng),包括軟件和硬件兩方面。這一階段結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié),通過參加各種學(xué)科競(jìng)賽,通過具體的工程項(xiàng)目的開發(fā),讓學(xué)生分別接觸各種通信信息工程類的應(yīng)用需求。將嚴(yán)格按照工程項(xiàng)目開發(fā)的流程來對(duì)實(shí)踐的環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,從設(shè)計(jì)需求、總體設(shè)計(jì)方案、技術(shù)設(shè)計(jì)方案、硬件、軟件開發(fā)、系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試測(cè)試、工業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中,培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目管理能力、綜合創(chuàng)新能力、工程應(yīng)用能力。同時(shí)在此階段,加強(qiáng)產(chǎn)教融合、科教融合、學(xué)科交叉融合,盡量接近工業(yè)界的項(xiàng)目研發(fā)。
如圖2所示,以學(xué)生創(chuàng)新能力的誘發(fā)、啟發(fā)、激發(fā)作為學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn),依托學(xué)校已建成的多個(gè)ICT交叉信息學(xué)科、省級(jí)科研平臺(tái)以及 教育部ICT融合創(chuàng)新中心和多個(gè)校內(nèi)外實(shí)踐基地來引導(dǎo)學(xué)生、指導(dǎo)學(xué)生自發(fā)地加入到創(chuàng)新訓(xùn)練實(shí)踐活動(dòng)之中,以各平臺(tái)正從事的科研活動(dòng)帶動(dòng)創(chuàng)新培養(yǎng),充分利用各資源平臺(tái)的科研成果和內(nèi)容,提取出學(xué)生感興趣的問題和適合的研究方向,教師利用平臺(tái)擬定出研究項(xiàng)目計(jì)劃和參考資源,開放給學(xué)生實(shí)踐。在學(xué)生對(duì)通信專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)問題發(fā)生興趣的情況下,進(jìn)一步加強(qiáng)訓(xùn)練過程的指導(dǎo)工作,幫助他們順利完成訓(xùn)練項(xiàng)目,學(xué)生通過“三層次”的創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練活動(dòng),在大量的動(dòng)手設(shè)計(jì)、難點(diǎn)思考、問題解決、測(cè)試分析等過程中提升了創(chuàng)新應(yīng)用能力。通過以上舉措,整合了創(chuàng)新能力資源配置的問題,形成可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制。
圖2 創(chuàng)新能力融合培養(yǎng)機(jī)制
將科研平臺(tái)及科研項(xiàng)目中解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新內(nèi)容、工程項(xiàng)目開發(fā)模式引入教學(xué)環(huán)節(jié),充實(shí)創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容、管理創(chuàng)新實(shí)踐過程。發(fā)揮出計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院水電工程智能視覺監(jiān)測(cè)省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心、省建筑質(zhì)量檢測(cè)裝備工程技術(shù)研究中心等省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)優(yōu)勢(shì),以科研促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。
企業(yè)與高校在資源、師資、實(shí)踐活動(dòng)等方面深度融合,在工程創(chuàng)新實(shí)踐能力、工程技術(shù)訓(xùn)練等方面拓展學(xué)生的創(chuàng)新活動(dòng)空間,補(bǔ)齊本專業(yè)在應(yīng)用性創(chuàng)新訓(xùn)練方面的不足。通信工程專業(yè)依托教育部中興ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地、省工程中心和省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,聯(lián)合移動(dòng)、華為等企業(yè)共建實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)基地,推動(dòng)產(chǎn)教研融合,探索出了課堂、課外結(jié)合的開放式創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)運(yùn)行模式,培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的創(chuàng)新能力。
利用多學(xué)科交叉融合來滿足當(dāng)前信息時(shí)代多種ICT技術(shù)融合創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì),在創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)構(gòu)建中與物聯(lián)網(wǎng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、大數(shù)據(jù)科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)交叉,組建學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),開發(fā)學(xué)科交叉創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目,引入多學(xué)科交叉的教學(xué)、實(shí)踐內(nèi)容,在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、智能制造等方面拓展通信工程學(xué)生的多學(xué)科交叉創(chuàng)新應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生在多學(xué)科領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。
融合地方服務(wù)和專業(yè)建設(shè),建立適合地方高校通信工程專業(yè)創(chuàng)新能力培養(yǎng)的四大核心要素,并以此來組織課程體系、教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)踐平臺(tái),形成了具有通信工程專業(yè)特色的創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系。融合產(chǎn)教、科教、學(xué)科交叉資源,按照通信工程創(chuàng)新能力達(dá)成這一目標(biāo),整合課程體系、實(shí)踐體系,形成了可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制。所在高校的通信工程專業(yè)經(jīng)過多年的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐,獲批湖北省綜合試點(diǎn)改革專業(yè),入選湖北省一流本科建設(shè)專業(yè),并且完成了專業(yè)工程認(rèn)證的申請(qǐng)受理。建成了教育部中興ICT產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地,獲得省級(jí)、校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng),完成3個(gè)校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室,搭建了“電子創(chuàng)客”“電子信息類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”“學(xué)科競(jìng)賽集訓(xùn)隊(duì)”“啟明星”等多學(xué)科融合創(chuàng)新平臺(tái),學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽成績(jī)優(yōu)異,畢業(yè)生就業(yè)率穩(wěn)定在95%左右,已成功地探索出了一套符合地方高校通信工程專業(yè)發(fā)展需求的工程應(yīng)用型人才的創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。