新工科背景下大學(xué)生雙創(chuàng)能力培養(yǎng)研究

吳 迪，許宜申，張曉俊，陶 智

(蘇州大學(xué) 光電科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215000)

本科生導(dǎo)師制最早源自牛津大學(xué)。英國最早在大學(xué)生中施行了導(dǎo)師制。與研究生導(dǎo)師制不同，本科生導(dǎo)師制是指教師通過言傳身教對本科生的學(xué)習(xí)、品德、思想、就業(yè)等方面進行個別指導(dǎo)的教育制度，以提高學(xué)生的思想道德水平、科學(xué)文化水平及科研創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。我國本科生導(dǎo)師制基本上分為全程、年級及精英三種類型。本科生導(dǎo)師制不僅彌補了學(xué)分制的缺陷，融洽了師生關(guān)系，更促使高校管理模式從以“管”為主向以“導(dǎo)”為主的轉(zhuǎn)變。

2017 年以來，為應(yīng)對新一輪科技革命，支撐服務(wù)“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設(shè)，相繼發(fā)布了一系列的相關(guān)文件。如《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實踐項目的通知》《教育部辦公廳關(guān)于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》、教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的通知等，要求推進新工科建設(shè)。教育部的上述通知和文件吹響了新工科發(fā)展的號角，指明了新時期工科人才培養(yǎng)的方向。而這對高校工科類專業(yè)的課內(nèi)教學(xué)提出了新的要求，同時也對高校的導(dǎo)師制等第二課堂的教學(xué)提出了新的要求。

隨著新工科建設(shè)的全面展開，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式下，工科類本科生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力無法得到有效提高。高校的本科生導(dǎo)師制，對工科類學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，起到了積極的促進作用。在教育部新工科建設(shè)的背景下，為了緊跟國家的“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，響應(yīng)教育部推進新工科建設(shè)的號召，本文從工科學(xué)院的具體教學(xué)特點出發(fā)，提出針對電子類工科專業(yè)本科生的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”的教學(xué)理念，從第二課堂導(dǎo)師制的教學(xué)目的、教學(xué)方法、培養(yǎng)模式、教學(xué)目標(biāo)等方面入手，探索針對新工科背景下的本科生導(dǎo)師制的有效施行方案，進一步推動本科生培養(yǎng)模式在新工科背景下的深化改革，進而更好地提高學(xué)院本科生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

一、新工科教學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

新工科這一理念自提出至今，僅僅兩三年時間。關(guān)于新工科的研究逐漸增多，圍繞新工科開展的人才培養(yǎng)模式改革和研究實踐也與日俱增。然而，現(xiàn)有研究主要集中于背景研究、宏觀建設(shè)思路等。圍繞工科人才培養(yǎng)模式改革的研究比較少，新工科背景下學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的教學(xué)研究更少。

國外工科的教學(xué)特點體現(xiàn)在對工程的重視上，體現(xiàn)在工程與教育關(guān)系上，國外工科教育十分重視培養(yǎng)目標(biāo)的能力結(jié)構(gòu)，他們將工程師應(yīng)當(dāng)具有的能力素質(zhì)作為人才培養(yǎng)的根本依據(jù)，將社會和企業(yè)對工程教育的需求納入到課程體系和教學(xué)模式中，涉及到了不同的地區(qū)、學(xué)生種類、學(xué)校類型和工程類型等多方面的差異。同時，國外的工科教育研究也受到了企業(yè)和利益相關(guān)者的廣泛參與。而“導(dǎo)師制”起源于英國牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)。目前國外大學(xué)對工科生的培養(yǎng)模式已趨于成熟，導(dǎo)師制等課外創(chuàng)新制度在國外大學(xué)也日臻完善。但國外針對新工科方向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)，也是隨著新工科的發(fā)展而逐漸發(fā)展的。

從2017 年提出“新工科”到目前，我國對新工科教學(xué)領(lǐng)域的研究取得了一定的成果。特別是針對新工科的課內(nèi)教學(xué)，學(xué)者們十分重視新工科理念指導(dǎo)下改革的實踐研究和行動研究。然而，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)以及學(xué)科競賽培養(yǎng)等領(lǐng)域，新工科背景下的人才培養(yǎng)模式研究仍然存在一些局限性和不足。主要包括以下幾方面：(1)針對新工科的研究時間較短，研究成果較少。(2)在新工科人才培養(yǎng)模式的研究方面，宏觀的培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)、課程、教學(xué)以及師資等方面的內(nèi)容較多，對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)方面的舉措、經(jīng)驗的研究較少。(3)對新工科背景下的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系、課程設(shè)置的研究較少；對教學(xué)，尤其是課堂教學(xué)的研究較多。(4)跟新工科相關(guān)的社會、企業(yè)參與度不夠，這導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)跟社會企業(yè)有所脫鉤。(5)“新工科”的研究主要以設(shè)計性的、總結(jié)性的研究為主，缺乏面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐過程的研究。

新工科背景下人才培養(yǎng)模式的研究在我國受到的關(guān)注越來越廣泛。目前，國內(nèi)重點高校已經(jīng)從新工科的課程理論研究、課程體系構(gòu)建、課程內(nèi)容設(shè)計、課堂教學(xué)方法研究以及課程評價評估等方面，逐漸更多地轉(zhuǎn)移到對本科學(xué)生在新工科領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方向的培養(yǎng)。高校將更多地利用社會資源，開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程，構(gòu)建創(chuàng)業(yè)孵化園、科技文化廣場、創(chuàng)客空間等平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識。而這些平臺將不僅限于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，還需要根據(jù)學(xué)生個性化需求，有針對性地增設(shè)高質(zhì)量的導(dǎo)師制第二課堂。而高校也將逐漸把傳統(tǒng)的以課程為中心的工科類教學(xué)理念，轉(zhuǎn)換為以陪養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為中心的新時代教學(xué)理念。

二、“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)研究

鑒于以上新工科背景下的教學(xué)發(fā)展，對大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培養(yǎng)，已成為現(xiàn)今時代的重要教學(xué)方向。針對電子類專業(yè)的工科大學(xué)生，從大一開始到大四畢業(yè)的本科生導(dǎo)師制，將在大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用。對全程式的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師制研究，也將成為一個主要的教學(xué)研究方向。具體研究方法，可以從以下三個方面展開。

首先，以2017 年以來教育部為支撐服務(wù)“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略、積極推進新工科建設(shè)相繼頒發(fā)的一系列相關(guān)文件為基礎(chǔ)，通過文獻搜索網(wǎng)站來開展教育方法研究。檢索關(guān)于新工科教學(xué)研究以及導(dǎo)師制教學(xué)研究的相關(guān)重要論文，對比分析國內(nèi)外重點高校在新工科和導(dǎo)師制教育教學(xué)上的方法，探尋出在新工科及導(dǎo)師制第二課堂上的創(chuàng)新思想和教學(xué)理念，歸納國內(nèi)外重點高校在新工科背景下對本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的先進經(jīng)驗，提出在新工科背景下的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”教學(xué)理念并付諸創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的教學(xué)實踐。提出以“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”為基礎(chǔ)、以培養(yǎng)新工科本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為目的的教學(xué)理念，以電子類專業(yè)本科生為主體，建設(shè)“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”第二課堂。

其次是創(chuàng)新的全程式培養(yǎng)模式研究。大多數(shù)高校的導(dǎo)師制培養(yǎng)，一般都是從二年級甚至三年級開始。以二年級本科生為主體設(shè)立導(dǎo)師制，這種半程式的培養(yǎng)模式可以有效地提高學(xué)生在導(dǎo)師制第二課堂的學(xué)習(xí)能力。然而，新工科背景下，互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能等新技術(shù)，其技術(shù)涉及的知識面以及知識深度，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和知識結(jié)構(gòu)提出了新的要求。半程式導(dǎo)師制已經(jīng)不再適應(yīng)新工科的要求。論文以大一本科生為主體的大學(xué)四年全程式導(dǎo)師制培養(yǎng)模式展開研究。大一上學(xué)期，以新生研討課等形式，介紹本科生導(dǎo)師的研究方向、科研課題等內(nèi)容，讓大一學(xué)生對導(dǎo)師制有初步認(rèn)識，并對自己感興趣的課題和方向做初步了解。大一下學(xué)期，以部分學(xué)生作為試點進入“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”，學(xué)習(xí)新工科背景下創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)相關(guān)創(chuàng)新能力。大二上學(xué)期到大三上學(xué)期共三個學(xué)期，作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的主要培養(yǎng)時期，逐步從基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)基礎(chǔ)能力培養(yǎng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷π鹿た票尘跋碌南嚓P(guān)能力培養(yǎng)，并指導(dǎo)學(xué)生參加相應(yīng)的創(chuàng)新型學(xué)科競賽以及申報相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。而大三下學(xué)期到大四上學(xué)期，由于學(xué)生考研或找工作的需要，結(jié)合相關(guān)企業(yè)進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)或?qū)嵙?xí)。大四下學(xué)期，導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生本科四年以來的知識和能力，結(jié)合其研究實踐過的課題，形成論文、專利以及畢業(yè)設(shè)計。

第三，新工科背景下的教學(xué)內(nèi)容和方法研究。結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能等新工科的研究方向，通過鼓勵學(xué)生參加學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報等方式設(shè)計相應(yīng)教學(xué)方法。

就教學(xué)內(nèi)容而言，針對新工科的特點，主要新加入高速信號處理、“互聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能方向的教學(xué)內(nèi)容。高速信號處理是信號處理中的一個分支，主要特點是高速和實時處理。高速信號處理除了核心的高速數(shù)字信號處理技術(shù)外，還包括高速ADC、高速DAC 等外圍高速器件技術(shù)。目前高速信號處理技術(shù)核心教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為高速FPGA 信號處理?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”，是2015 年國家大力推廣和支持新工科的重點方向。它是信息化和工業(yè)化的有機融合，將互聯(lián)網(wǎng)作為信息化發(fā)展的核心，與工業(yè)、商業(yè)、金融業(yè)等服務(wù)業(yè)全面融合。我們在教學(xué)上結(jié)合新工科的要求和專業(yè)的特點，主要展開“互聯(lián)網(wǎng)+電子”“互聯(lián)網(wǎng)+信息”等方向的教學(xué)。人工智能是計算機科學(xué)的分支，然而該領(lǐng)域的研究包括了機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。與試點專業(yè)的相關(guān)度非常高。結(jié)合本專業(yè)特點，主要在智能語言識別、圖像識別等領(lǐng)域展開教學(xué)。引入最新的對抗深度人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)，并引導(dǎo)學(xué)生在該方向展開深入的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究。

就教學(xué)方法和規(guī)劃而言，對于大一下學(xué)期進入“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”的本科學(xué)生，主要以基礎(chǔ)的電子電路設(shè)計為主要教學(xué)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生能夠獨立地以EDA 等軟件設(shè)計電子電路、加工并制作相應(yīng)PCB 線路板、測試相應(yīng)功能。對可以完成本項教學(xué)內(nèi)容的同學(xué)，在大一暑假即可在高年級同學(xué)的帶領(lǐng)下，參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽或者江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽，可以承擔(dān)其中電路設(shè)計和加工測試的工作。大二上學(xué)期，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新編程能力為主要教學(xué)內(nèi)容。要求學(xué)生可以獨立對自己設(shè)計的電路進行單片機編程，完成各項測量及控制任務(wù)。完成此項教學(xué)內(nèi)容的學(xué)生，可以組隊申報相關(guān)校級科技創(chuàng)新項目。大二下學(xué)期，以數(shù)字信號處理、高速信號處理、微弱信號處理、FPGA等作為主要教學(xué)內(nèi)容。指引學(xué)生通過FPGA 把數(shù)字信號處理等課程有機結(jié)合起來，為新工科相關(guān)教學(xué)內(nèi)容打下堅實基礎(chǔ)。完成該教學(xué)內(nèi)容的學(xué)生可以在導(dǎo)師的幫助下制定相應(yīng)課題，申報各類大創(chuàng)項目。并且在大二暑假，可以帶領(lǐng)大一的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計競賽。大三上學(xué)期，以“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計算、人工智能等新工科技術(shù)為教學(xué)內(nèi)容。指引學(xué)生選擇合適的方向進行學(xué)習(xí)。大三下學(xué)期，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主要教學(xué)內(nèi)容。在校內(nèi)完成申報的各項項目，或者聯(lián)合企業(yè)進行新工科的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實習(xí)。大四上學(xué)期，以培養(yǎng)學(xué)生論文書寫、知識產(chǎn)權(quán)申報等能力為教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生把在大學(xué)中獲得的能力和知識凝練成各類成果。大四下學(xué)期，以畢業(yè)設(shè)計為主要教學(xué)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生獨立完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文。把以上對“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”本科學(xué)生的詳細教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建成完整的教學(xué)體系和教學(xué)方法，作為“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”的教學(xué)方法。

三、“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)結(jié)果分析

通過對比分析的方法研究“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”下工科類本科生的學(xué)習(xí)成長狀態(tài)。以同一專業(yè)的學(xué)生為研究目標(biāo)，把普通導(dǎo)師制的學(xué)生和作為試點的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”進行對比分析。分別跟蹤研究兩類學(xué)生在大一到大四不同時間段的學(xué)習(xí)成長狀態(tài)，從而分析本課題研究內(nèi)容的教學(xué)效果。目前，“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”已經(jīng)在蘇州大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院的2015 級到2020 級同學(xué)中展開試點及研究。

在該試點下，共189 人次的本科學(xué)生在各類比賽中獲獎。在全國大學(xué)生電子競賽、江蘇省物理科技作品競賽等各類省級競賽中54 次獲獎，其中15 次獲得省級一等獎，21 次獲得省級二等獎，獲得國家級二等獎1 次和三等獎2次。指導(dǎo)江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目3項，其中2 項已結(jié)題，并指導(dǎo)學(xué)生有一篇核心論文發(fā)表，一項發(fā)明專利公開。另一項被推薦為國家級大創(chuàng)項目，該項目前獲得江蘇省物理競賽省級一等獎1 項，1 篇普通刊物和1 篇核心刊物被錄用，1 篇實用新型專利和1 篇發(fā)明專利被公開，目前該項目被評為國家級優(yōu)秀大創(chuàng)項目順利結(jié)題。還有一項為蘇州大學(xué)2021 年度唯一的創(chuàng)業(yè)實踐型大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃，共獲得10 萬元的重點項目資助。其中一名本科畢業(yè)學(xué)生，獲得江蘇省普通高校本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，省級優(yōu)秀畢業(yè)論文三等獎。

以已經(jīng)畢業(yè)的2015 級的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”試點為例。該專業(yè)同學(xué)獲得國家級一等獎1 項，二等獎1 項；省級一等獎13 人，省級二等獎9 人，省級三等獎6 人，入圍獎3 人；市級特等獎2 人，市級一等獎6 人，市級二等獎6 人。全班25 人，共計47 人次在各級競賽中獲獎。另外，1 位同學(xué)獲得了國家獎學(xué)金。有5 位同學(xué)組隊成功申報江蘇省大創(chuàng)，被推薦為國家級大創(chuàng)項目；還有10 位同學(xué)成功申報了校級大創(chuàng)項目。以2020 級電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”試點為例。作為大一新生，他們在專業(yè)學(xué)位課程和專業(yè)選修課程還沒有展開的情況下，從大一入學(xué)開始就進入試點，并在試點的框架下展開圍繞新工科的創(chuàng)新學(xué)習(xí)。目前，該專業(yè)同學(xué)已經(jīng)具備了電子電路設(shè)計的能力，部分同學(xué)進入了人工智能課題并展開研究，已經(jīng)有6 人獲得省級競賽獎項，并初步形成了學(xué)術(shù)成果。而與其對照的其他專業(yè)同學(xué)，還屬于基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段，沒有相關(guān)的競賽和學(xué)術(shù)經(jīng)歷。

針對新工科背景，本課題廣泛地對2015 級、2016 級、2017 級、2018 級、2019 級以及2020 級學(xué)生進行了“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”試點。已經(jīng)制訂了相應(yīng)的教學(xué)計劃，按培養(yǎng)模式和教學(xué)方法展開了相應(yīng)的試點教學(xué)，并取得了初步成績。

四、結(jié)束語

通過對本課題的深入研究，新工科背景下全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制的實施，可以有效利用本科學(xué)生的課余時間來提升其自身的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，并且在新形勢下適應(yīng)新工科對本科生的要求。而本課題的實施，還可以提升本科生導(dǎo)師的科研素養(yǎng)。本科生導(dǎo)師需要根據(jù)新工科對教學(xué)的要求，學(xué)習(xí)新的教學(xué)方法，獲取新的教學(xué)知識?！叭屉p創(chuàng)導(dǎo)師制”的實施，鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽和各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且大大加深了學(xué)生對專業(yè)課程知識的理解。

新工科背景下“全程雙創(chuàng)導(dǎo)師制”的推廣，可以提升本科生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。而本課題的實施，可以為工科類院系提供有益的幫助?！叭屉p創(chuàng)導(dǎo)師制”的推廣，可以使學(xué)生更多參與到學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目中，也能夠在一定程度上提高學(xué)校在學(xué)科競賽和各類本科生項目申報中的教學(xué)成績。