专业引领+学科竞赛的实践

上传:liu225 2022-08-09 09:42:28 版权声明 举报文章

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1创新教育的基本内容及现状

学校《关于进一步深化教育教学改革,全面提升本科人才培养能力的指导意见(2020—2025年)》使命愿景中指出:学校以学生为根本,培养专业精深、素质全面,且具有较强实践能力、创新意识与国际化意识的全方面发展的应用型高素质人才。跟踪调查北京信息科技大学学生毕业后就业及创业状况,结果表明,发展前景良好、在职场中拥有竞争力的毕业生都得益于在校期间创新意识的培养,尤其突出的是积极参加学科竞赛的学生。大学生创新能力的培养,核心的任务是培养其创新意识,在此基础上培养其应用实践能力。连续多年的调研与跟踪数据表明,大学阶段是培养创新意识、创新能力极其关键的阶段[1]。目前,各高校都开展了丰富多彩的创新与创业教育课程,但在实施过程中还存在许多亟待解决的问题,如创新教育开展的时机较晚,难以实现对学生的创新创业全过程教育;学生的参与比例较低,教师为主导的被动式创训管理模式不能充分激发广大学生自主创新的活力;以实验室指导为主的教学手段,不能充分利用优质创训资源和实践平台。改革传统意义上的创新教育模式,将会在一定程度上缓解这些问题。培养学生的想象力、宏思维、批判性思维,建立现代学习体系,培养创新人才,已经成为应对诸多复杂性挑战、实现可持续发展的关键。教师的使命也随之发生变化,由知识和技能的传授转化成引领培养学生拥抱未来的能力。作为人才培养主阵地的高校,一定要不断探索新形势下的新任务,改革人才培养模式,创新人才培养路径,激发教学活力、推动教育教学改革、促进内涵发展,把创新教育列为人才培养的重要内容。为此,学校正式将创新教育课程列入常规教学计划,结合课外创新活动的实施开展,取得了良好的成效。将创新教育的内容与专业课程有机融合在一起,尽早在常规的教学活动中把培养学生的创新意识、创新能力潜移默化地融入进来,尤其是通过学科竞赛,来有效达到创新教育的目的[2]。

2推进创新创业教育与专业教育融合,提升学生实践能力

2.1专业引领实战训练课程开展方式

专业引领实战训练的宗旨是把专业教育和创新创业教育有机地融合在一起,取得了明显的效果。课程采用翻转课堂的教学理念开展教学活动,研究如何选择不同类型单片机和机器人程序语言去实现机器人的感知、决策与智能行为,以Ardunio语言+单片机小车套件实现循迹机器人为教学案例,使大学一年级学生通过实际设计与制作机器人小车的过程,深入地了解和掌握一般机器人组成和检测控制系统,探索机器人设计与实现的应用与解决实际问题的方法[3]。图1为学生作品,以学生为主体,通过“亲密接触”,体验到知识学习的乐趣。Arduino控制模块作为实验小车的控制核心,TCRT5000红外反射传感器作为小车系统的感光系统,能够准确识别路面明暗度色调变化。电机驱动模块由L298N芯片与2个直流电机构成,作为小车的动力系统。经过代码输入、系统的组装调试,实现小车功能。正常情况下自动行驶,路面明暗相差较大时循迹行驶,特殊情况下避障行驶。课程基本要求(必修部分)为完成2周(10d)的课程学习,具体内容如下:①讲解本课程基本内容,讲解机器人制作的基本工程思维与训练流程;②演示机器人的运行视频,参观卓越联盟实验室、学院创新基地、智能科学与技术实验室;③演示智能“循迹”小车,介绍小车元器件的信息,讲解Arduino平台应用及Arduino语言编程特点及关键语句;④安装ArduinoIDE,编译例程及练习题,课堂分组训练,解答编译出现的问题;⑤搭建循迹小车硬件,包括底盘固定、循迹模块、控制器、驱动板、电机,电源管理模块的安装;⑥编译2个光电传感器循线例程,下载编译好的循迹控制程序,调试小车;⑦讲解智能传感与检测技术,指导完成5种光电传感器的原理及应用实验;⑧完成多个传感器检测与融合的循迹小车,包括改进循迹小车硬件,编写多个传感器循迹小车的控制程序,小组讨论分享编程思路,编译下载调试;⑨进行总结,提升“举一反三”的能力,拓展提高小车的稳、准、快的控制性能,依据相关竞赛注意事项继续改进小车性能;⑩准备参加学院机器人小车竞赛。在第一学期,完成机器人小车组装和直线、黑线循迹功能实现;在第二学期,完成多个传感器检测与融合的循迹小车功能实现,为参加竞赛做准备。经过学习实践,学院组织竞赛,现场检验学生自己动手的成果,激发学生内在潜能,增强创新精神和实践能力。赛场上,学生们紧张地调试自己的程序,根据赛道的实际情况不断修正自己的设计,看到自己动手完成的小车在赛道上驰骋,学生们热情高涨。开发了学生潜在的创造能力,真正激发了实践创新的热情。在刚开始接触专业实战课程的时候,学生们感觉很兴奋和茫然。对这门课程有很大的兴趣,但也对自己将要学的课程缺乏了解。专业引领实战训练使学生对专业有了初步的了解以及对自身今后专业发展有了较为系统的认识。在初学的时候,大多学生对这门课程有较多的困扰,主要与高中所学知识出入较大并且对编程代码也不甚熟悉。在经过一学期代码语言的学习与教师悉心地教导后解决了一系列问题,成功地做出了循迹小车并且开始有了自己的想法和创新。与此同时,在学习过程中,除了增加了对这门课的了解外也对自身专业进行了认识与学习,对今后的专业学习有了心理目标及预期。教师定期讲解疑难点、组员们共同学习解决问题,对这门课程的学习越加得心应手。在竞赛中,当自己的想法与设计付诸实践,当小车在比赛中顺利到达终点的瞬间,成就感油然而生,激发了学生们学习、实践、创新的乐趣。图2为参赛作品及比赛现场[4]。

2.2与时俱进改革实践教学方式,提高教学质量

在疫情的特殊情况下,学校全方位地推进线上教学,面对疫情结合实践教学的特殊性,学校整体部署加强实践教学的工作,紧密结合专业特点“转危为机”,依据课程的特点,改革实践教学传统的方式方法,从实际情况出发,充分利用自建及公共虚拟仿真实验资源,持续提升人才培养质量。创新实践系列课程指导教师团队进行了“分布式居家实践+学习成果导向”的教学设计,利用嵌入式系统仿真开发及专业电路仿真软件平台和已建设的线上学习通课程资源,开展线上实践教学。将实验室实物小车开发套件邮寄给全国各地的学生,实现专业引领实战训练课程设计的“线上教学+实际机器人小车操作+课程结业考核+开学后学科竞赛”教学方式的实施,开拓创新出了实践教学方式新模式,线上线下有机融合,保证工程实践教学质量。学生们对这门课程的学习都很投入,并没有因为距离遥远而断了联系,反而因为这一辆小车每天共同钻研它的组装与编程方法而拉近了彼此之间的距离,不仅学到了知识,还增进了友谊。新型的创新教育人才培养-专业引领实战课程平台能很好地激发大学生的创造性思维,新生自入学开始,及早进入创新平台培养,并以此为基础,在后续学习过程中,根据不同年级阶段的特点,采用相应的培训方式及评价体系,做到4年不间断,以专业为导向,从启发创意思维、引导创训实践、提高创新能力、推动创业培育4个维度进行递进式培养,力求实现创新创业教育的全覆盖[5]。

3展望

将创新教育与专业教育进行有机深度融合的意义非常重大,是培养适应当代与未来发展所需人才的重要举措,在实践过程中会遇到很许多问题与挑战,要进行系统的梳理与实施。

3.1构建科学的专业评价体系,筑牢专业基础

在学科专业评价体系构建过程中,要注意人才培养以专业教育为根本,让学生筑牢基础,学到扎实的专业基本功,为培养高水平应用性人才奠定扎实的基础。在创新创业型学科专业人才培养道路中,根本原则依然要以促进人才专业化发展为基础增强双创素养。在评价指标上,重点体现专业基础上创新能力的延伸。构建评价指标的过程中,将专业理论基础、实践能力、创新意识养成、创造性思维培养、创业精神培育等方面作为第一级评价指标,再根据各项一级指标细划其他各级评价指标,由此确保最终评价结果更具指导性和客观性,真正达到专业学科特色化,培养学生创新创业能力。

3.2纵深推进创新创业教育,培养高水平应用性人才

高校需要从人才教育全过程进行创新创业教育,纵向上,创新教育应该整个大学4年学习阶段不间断,构建并不断完善实践创新平台课程体系,增设实践基地,加强校内外实践教学资源建设,在校内外建设合适的实验室,打造科技创新类实训基地,不断增强学生的实践能力与实践经验;横向上加强与地方、行业、企业之间的协同育人,以社会发展和学生职业生涯发展需求为双导向,强化与企业、行业的合作,利用专业知识,让学生积极参与到企业实习中去,参与项目实战,不断增长实践经验,为以后学生进入企业打下坚实基础,培养具有创新、创造、创业能力的高素质应用型人才。

参考文献:

[1]汪斌,丛榕,孙刚.浅析应用型本科高校创新创业教育与专业教育互动融合的路径[J].改革与开放,2019(8):116-118.

[2]张新杰.工科院校在大学生科技创新能力培养中的现状及思考[J].科技与创新,2020(21):97-99.

[3]赵江萍,聂曼,姚缨英.翻转课堂教学法在电学实验中的探究[J].实验科学与技术,2020,18(2):130-134.

[4]江宇辉,袁浩歌,邹楠.创新工作载体探索国际本科新生入学教育新模式:以清华大学为例[J].北京教育(高教),2020(2):62-65.

[5]邵冰莓,刘展.“新冠肺炎”疫情环境下实验教学形式多样化的运用[J].力学与实践,2020,42(1):80-84.

作者:白雪峰 李沛 赵芳馨 单位:北京信息科技大学应用技术学院 北京信息科技大学机电工程学院