科教融合背景下創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究

［摘 要］ 針對國家對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，結(jié)合中北大學(xué)人才培養(yǎng)的特色，分析了科教融合教學(xué)方法對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要性，論述了中北大學(xué)科教融合具備的優(yōu)勢，以及中北大學(xué)教師、學(xué)生在科教融合過程中所存在的問題，并在此基礎(chǔ)上提出了教師、學(xué)生如何將科研與教學(xué)有機融合，實現(xiàn)“寓教于研、科教融合”，從而充分發(fā)揮科教融合的作用，更好地加強學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力和社會責任感，為國家培養(yǎng)適應(yīng)國家創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略人才奠定基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］ 科教融合；創(chuàng)新人才；培養(yǎng)方法

［基金項目］ 2022年度山西省教改項目“基于科教融合理念的電氣工程與智能控制專業(yè)的教學(xué)模式研究”（J20220667）

［作者簡介］ 李新娥（1971—），女，山西大同人，工學(xué)博士，中北大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事儀器科學(xué)與技術(shù)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）14-0109-04 ［收稿日期］ 2022-11-08

高校作為人才培養(yǎng)的聚集地，如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才對國家的科技創(chuàng)新起著至關(guān)重要的作用。中國工程院院士杜祥琬曾指出：“要想成為世界科技強國，中國必須成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的沃土，技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)者和培養(yǎng)與吸引人才的高地”。教學(xué)和科研是高校的兩大任務(wù)，教學(xué)是高校的立校之本，科研是高校的強校之源，教學(xué)能推動高校科研的發(fā)展［1-4］，科研能促進高校教學(xué)質(zhì)量的提升，二者相輔相成。同時，科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)密切相關(guān)，科教融合的本質(zhì)就是在科研—教學(xué)—學(xué)習(xí)的過程中進行知識的創(chuàng)新、傳授、傳播和傳承，使師生能夠進行互動式學(xué)術(shù)探究，取長補短、開拓進?。?-6］。如何將教學(xué)與科研有機融合培養(yǎng)適應(yīng)國家創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略人才，一直是各大高校探索和思考的問題。

近年來，中北大學(xué)針對國家對復(fù)合型、創(chuàng)新型工程人才的迫切需求，以全面提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為宗旨，建設(shè)了30 000余平方米的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐場所，全力支撐教師、學(xué)生的創(chuàng)新實踐活動，為中北大學(xué)實施科教融合提供了平臺，進一步促進了科研與教學(xué)的有機融合，為培養(yǎng)滿足國家需求、具有中北特色的創(chuàng)新型人才奠定了基礎(chǔ)。

一、創(chuàng)新人才培養(yǎng)對科教融合的需求分析及存在的問題

（一）需求分析

創(chuàng)新型人才是國家民族發(fā)展的力量和源泉，創(chuàng)新型人才隊伍是實現(xiàn)建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要支撐［7-8］，創(chuàng)新型人才要具備扎實的基礎(chǔ)理論、豐富的科學(xué)知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，探索未知領(lǐng)域的勇氣［9-10］。高等學(xué)校作為培養(yǎng)人才的前沿陣地，如何培養(yǎng)創(chuàng)新型人才至關(guān)重要。科研與教學(xué)緊密結(jié)合是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要手段。中北大學(xué)擁有一批高素質(zhì)的科研生產(chǎn)骨干人員，具有較強的開發(fā)研制能力，十年來，共有70多項成果應(yīng)用于“神舟”“嫦娥”“天宮”“北斗”“復(fù)興號”“港珠澳大橋”等國家重大工程，有著良好的科研環(huán)境，尤其在工程應(yīng)用方面具有獨特的優(yōu)勢，為科教融合奠定了良好的基礎(chǔ)，具有天然的“科教融合”優(yōu)勢。將高水平科研成果融入課程有助于培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科知識分析和解決復(fù)雜問題的能力，同時也將為中北大學(xué)“雙一流”建設(shè)提供強有力的支撐。

（二）教學(xué)過程中科教融合存在的問題

通過對中北大學(xué)各學(xué)院的調(diào)研發(fā)現(xiàn)教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)中主要存在以下問題：（1）部分教師在教學(xué)過程中存在科研、教學(xué)“兩張皮”現(xiàn)象，有的教師將主要精力投入科研中而忽視了教學(xué)，無法將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容。還有部分教師雖然在課堂上給學(xué)生講授自身科研項目，但與教學(xué)融合不緊密，不能從科研項目中提取出與課程相關(guān)的基本知識，學(xué)生感受不到課程對科研的支撐作用。例如，中北大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院、儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、信息與通信工程學(xué)院的教師承擔了大量的有關(guān)動態(tài)測試的縱向及橫向項目，這些項目有基礎(chǔ)研究類的，有工程設(shè)計類的，各項目研制開發(fā)過程中涉及的課程有“傳感器”“數(shù)字電子技術(shù)”“模擬電子技術(shù)”“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”“光電探測技術(shù)”“單片機”等專業(yè)課程，還涉及各類繪圖軟件、仿真軟件、數(shù)據(jù)處理軟件的相關(guān)選修課。但部分教師在講課時無法提取出研制過程涉及的德育相關(guān)的科研問題與學(xué)生分析探討，無法將科研問題潛移默化地引入課程當中，導(dǎo)致學(xué)生感覺科研與所學(xué)課程無關(guān)，從而給學(xué)生造成一種課程知識用處不大的感覺。（2）部分教師在教學(xué)過程中過分注重理論知識，教學(xué)方法更傾向于傳統(tǒng)的授課方式，學(xué)生的理論知識掌握較好，但與工程實踐相結(jié)合時就無從下手。這是由于教師沒有靈活應(yīng)用科教融合的教學(xué)方法，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)無法得到提升。例如，“檢測技術(shù)與傳感器”課程是一門綜合性很強的多學(xué)科交叉課程，中北大學(xué)在測試領(lǐng)域中各類傳感器及相關(guān)知識的工程應(yīng)用是非常突出的，但大部分教師在授課過程中沒有很好地發(fā)揮這些科研優(yōu)勢，而只注重傳感器基礎(chǔ)知識的講授，配合一些原理驗證性實驗，沒有將科研項目用到的傳感器與課程的相關(guān)知識有效融合，無法引導(dǎo)學(xué)生從項目中學(xué)習(xí)知識并把知識靈活應(yīng)用到項目中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及創(chuàng)新思維。（3）學(xué)生的科研意識不強，科研能力不足，學(xué)生經(jīng)歷“千軍萬馬過獨木橋”的高考，以經(jīng)驗和重復(fù)訓(xùn)練為主的記憶書本知識和做題的能力比較強，而缺乏實踐動手能力。不能把書本上的理論知識與實際應(yīng)用很好地貫通，處于“被動學(xué)”與“不會用”的狀況。學(xué)生做題能力很強，基本理論也很熟練，但一到工程應(yīng)用就手足無措，無從下手。比如“電力電子技術(shù)”課程，有的學(xué)生理論考試分數(shù)很高，但在課程設(shè)計時就有些“力不從心”。（4）學(xué)生面對科研問題比較茫然，不知從何下手，心有余而力不足，課堂上學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到實踐中“失靈”了。雖然有的學(xué)生參加了一些科技創(chuàng)新活動，如創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、科技競賽等，但在結(jié)題或答辯結(jié)束后就終止了，只是為了參加而參加，沒有真正投入進去，因此也沒有進一步探索下去的興趣。還有部分學(xué)生拿到創(chuàng)新題目，不能先靜下心來全面分析了解其相關(guān)研究情況，對前沿知識了解不夠深入，沒有積極地查閱文獻、有效地消化文獻，而是急于下手，導(dǎo)致手足無措。另外，有的學(xué)生雖然完成了相關(guān)任務(wù)，但缺乏進一步挖掘深層次問題的意識。

二、基于科教融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方法

針對中北大學(xué)教學(xué)中存在的問題及中北大學(xué)人才培養(yǎng)目標的特點，提出以下教學(xué)改進方法。

（一）在教學(xué)中強化科研意識、營造科研氛圍

濃厚的科研氛圍能夠激發(fā)學(xué)生參與科研的熱情，對學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研實踐能力的提高起到促進作用?？刹扇∫韵麓胧┨嵘龑W(xué)生的科研意識：（1）邀請國內(nèi)學(xué)術(shù)界和企業(yè)界高水平專家來校舉辦學(xué)術(shù)報告、講座等，追蹤學(xué)科前沿和研究動態(tài)，各專業(yè)定期舉辦學(xué)術(shù)論壇，每一位任課教師每學(xué)期至少做一次學(xué)術(shù)講座，講座內(nèi)容可以是所承擔的科研項目，也可以是所屬專業(yè)國內(nèi)、外的研究熱點，還可以讓博士生、碩士生以學(xué)術(shù)匯報的形式與本科生定期交流，活躍學(xué)術(shù)氛圍，培養(yǎng)本科生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)。如中北大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院、信息與通信工程學(xué)院、儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的每名博士生每月至少面向全校本科生做一次學(xué)術(shù)講座，并不定期邀請國內(nèi)外專家做學(xué)術(shù)報告。（2）針對自身科研項目結(jié)合各自的課程定期開展專題教學(xué)科研研討活動，提煉科研項目涉及的與所授課程相關(guān)的科學(xué)問題，依托科研問題設(shè)計出相應(yīng)的教學(xué)項目，以課題帶動教學(xué)，發(fā)揮科研對教學(xué)的促進作用，樹立上課即研究的理念。例如，在講授“檢測技術(shù)與傳感器”課程電容式傳感器的內(nèi)容時，引入火炮膛壓測試的科研項目，該項目用到的知識與教材第四章及第十一章內(nèi)容的知識緊密銜接。教師在教學(xué)過程中，通過科研項目的引導(dǎo)，一步步引導(dǎo)學(xué)生將“檢測技術(shù)與傳感器”課程中學(xué)過的知識串聯(lián)起來，通過項目應(yīng)用學(xué)過的知識點，讓學(xué)生能將理論知識與科學(xué)實踐結(jié)合起來，理論知識由抽象變具體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研興趣。另外，鼓勵教師將自己的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，通過實驗將理論與實踐相結(jié)合，使實驗內(nèi)容更具有綜合性和創(chuàng)新性，通過實驗，加深對相關(guān)課程和工程問題的理解，寓教于研、科教融合，進而促進對學(xué)生的實踐能力、探索能力和創(chuàng)新能力的塑造與培養(yǎng)。（3）成立課程小組，針對專業(yè)對學(xué)生培訓(xùn)和指導(dǎo)，包括單片機、電子電路、信號分析與處理、機器人技術(shù)、繪圖軟件、控制軟件開發(fā)等相關(guān)專業(yè)知識。同時利用中北大學(xué)成長導(dǎo)師平臺，督促導(dǎo)師對學(xué)生的創(chuàng)新指導(dǎo)，加強學(xué)生的創(chuàng)新意識，各課程小組要在學(xué)習(xí)中不斷完善教學(xué)與科研的融合，深入研究課程，突出課程的理論性和指導(dǎo)性，抓住重點和難點問題，在確定課程整體框架的基礎(chǔ)上結(jié)合科研課題，把課程的核心問題搞清楚，運用專業(yè)方法和專業(yè)思路，最終形成高質(zhì)量的研究成果。例如，電氣與控制工程學(xué)院的智能控制創(chuàng)新實驗室對學(xué)生進行了單片機和嵌入式的硬件的培訓(xùn)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新信心。中北大學(xué)44項大創(chuàng)項目申報中有9項是經(jīng)過培訓(xùn)的學(xué)生申報的，“劉鼎杯”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽入圍復(fù)賽名單公示結(jié)果顯示，科技創(chuàng)新類277項中有電氣與控制工程學(xué)院12項，創(chuàng)意激發(fā)和調(diào)動學(xué)生積極性效果初顯。

（二）推動學(xué)生參與科研活動

推動學(xué)生參與科研活動可以從以下幾方面入手：（1）鼓勵和支持學(xué)生參加各類競賽活動，以賽促學(xué)、以賽促研；做好前期培育和遴選工作，擴大學(xué)生參與面，鼓勵有科研經(jīng)費和項目的教師，選拔一定數(shù)量的優(yōu)秀本科生參與科研課題研究和技術(shù)研發(fā)工作。培養(yǎng)學(xué)生科研興趣和基礎(chǔ)科研能力，指導(dǎo)大學(xué)生參加“挑戰(zhàn)杯”“智能互聯(lián)”創(chuàng)新大賽、“華北五省機器人”大賽等科技競賽。中北大學(xué)智能控制創(chuàng)新實驗室的指導(dǎo)教師多年來一直開展智能化測控系統(tǒng)應(yīng)用研究，注重利用科研平臺培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力，通過構(gòu)建研究生—本科生團隊，指導(dǎo)學(xué)生積極申報大創(chuàng)項目、參加電子設(shè)計大賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽、“藍橋杯”競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽等，取得了省級金獎、國家級二等獎、銅獎等榮譽，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才發(fā)揮了巨大作用。（2）根據(jù)學(xué)生的特長和自身專業(yè)特點，成立興趣小組，給每個興趣小組制定明確的目標、任務(wù)及時間節(jié)點，以任務(wù)驅(qū)動提升團隊成員的創(chuàng)新實踐能力，并發(fā)揮團隊協(xié)助的作用，督促學(xué)生積極申報大學(xué)生創(chuàng)新項目，鼓勵研究生參與進來，充分利用高年級本科生和研究生的豐富經(jīng)驗起到傳幫帶的作用，引導(dǎo)學(xué)生開展設(shè)計型、研發(fā)型、創(chuàng)新性實踐，發(fā)揚探索精神。還可結(jié)合學(xué)生的興趣愛好，將大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、科技競賽與專業(yè)創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合。將各個實踐環(huán)節(jié)有機結(jié)合，將最初的原創(chuàng)想法最大、做成，從而提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。例如，中北大學(xué)“懸若日月”項目團隊由14個專業(yè)的本科生組成，學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識針對汽車“傳統(tǒng)懸架技術(shù)固定、功能單一”等市場痛點，提出了“分體三囊室空氣彈簧+電控可變阻尼減振器”“多參數(shù)采集+多算法控制”“電控主動穩(wěn)定桿”三大技術(shù)創(chuàng)新，并進行技術(shù)實踐，取得了顯著的成績，極大地鼓舞了學(xué)生創(chuàng)新的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力。（3）學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會系統(tǒng)地查閱和處理文獻，學(xué)會搜集、整理有效的研究資料。要求學(xué)生結(jié)合自己的專業(yè)課程及所參加的科研項目，在文獻閱讀的基礎(chǔ)上，經(jīng)自己的消化吸收、分析判斷、歸納綜合，整理出閱讀報告或文獻綜述。鼓勵學(xué)生每周選擇精讀一至兩篇文獻，慢慢提升文獻閱讀能力，以及專業(yè)知識的儲備量。提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)問題、善于學(xué)習(xí)、分析的能力。例如，學(xué)生在做電力電子技術(shù)課程設(shè)計時，在拿到設(shè)計題目后，首先要針對題目查閱國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并寫出文獻綜述，分析總結(jié)出所做題目目前的發(fā)展情況及存在的問題，針對性地利用所學(xué)專業(yè)知識開展設(shè)計，做出自己的特色。

結(jié)語

高校在培養(yǎng)學(xué)習(xí)過程中，既要強調(diào)教師的教學(xué)學(xué)術(shù)能力，即將研究數(shù)據(jù)和科研成果融入教學(xué)的能力、開發(fā)學(xué)生研究技能的能力，又要強調(diào)學(xué)生主動參與科研的意識。教師要注重對科研方法和態(tài)度的傳授，學(xué)生要進行探究式、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，以科研為主導(dǎo)，教學(xué)融入，師生共同研究學(xué)習(xí)內(nèi)容，充分發(fā)揮科研和教學(xué)的互動，從而形成有利于科教融合的教學(xué)環(huán)境。

中北大學(xué)教師在教學(xué)過程中不斷革新，通過將在科學(xué)研究過程中遇到的問題貫穿教學(xué)全過程，以科學(xué)問題引導(dǎo)教學(xué)，提高學(xué)生的科研能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，達到社會、國家對大學(xué)生的預(yù)期，滿足知識生產(chǎn)、人才培養(yǎng)與社會轉(zhuǎn)型進步的需求，達到創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標。形成了“人人有科研、人人搞創(chuàng)新、人人謀創(chuàng)業(yè)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)格局，極大地增強了學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力和社會責任感。

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Research on Training Mode of Innovative Talents under the Background of Integration

of Science and Education

LI Xin-e， FAN Jin-biao， ZHANG Yu

（School of Electrical and Control Engineering， North University of China， Taiyuan，

Shanxi 030051， China）

Abstract： In view of the national demand for the cultivation of innovative talents， combined with the characteristics of the cultivation of talents in North University of China， this paper analyzes the importance of the integrated teaching method of science and education for the cultivation of innovative talents， discusses the advantages of the integration of science and education in North University of China， and the problems existing in the process of the integration of science and education in North University of China. On this basis， it puts forward how teachers and students can organically integrate scientific research and teaching to realize the method of “teaching through lively education and the integration of science and education”， so as to give full play to the role of the integration of science and education， better strengthen the students’ innovation consciousness， practical ability and social responsibility， and lay a foundation for the country to train strategic talents to adapt to the national innovation and development.

Key words： integration of science and education; innovative talents; training method