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以工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)為核心的智能專業(yè)教學(xué)研究論文
作者：陳海永張磊邢關(guān)生楊鵬
論文關(guān)鍵詞：人才培養(yǎng) 課題組制度 實(shí)踐學(xué)習(xí) 創(chuàng)新工程
論文摘要：針對智能專業(yè)中工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)存在的工程實(shí)踐、專業(yè)設(shè)置等問題，在分析智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本文提出差異性培養(yǎng)目標(biāo)、課題組制度和以點(diǎn)帶面制度等觀點(diǎn)，結(jié)合河北工業(yè)大學(xué)智能系三個年級的具體實(shí)施情況，在課外實(shí)踐方面取得令人滿意的效果和成績。
諾貝爾獎金獲得者西蒙把自然科學(xué)定義為探索自然界的奧秘，闡明自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象之間的規(guī)律及定律。具體到智能科學(xué)，就是研究人的智慧，建立人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)理論，并用其模擬人的智慧。但是，值得注意的是，技術(shù)科學(xué)從本質(zhì)上是有別于自然科學(xué)的，技術(shù)科學(xué)是利用自然科學(xué)的一般規(guī)律與理論，研究人造物的構(gòu)成方法及原理的科學(xué)[1]。如智能技術(shù)是在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機(jī)結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。然而，除了智能科學(xué)和智能技術(shù)，智能科學(xué)技術(shù)的研究任務(wù)還涵蓋一個重要的組成部分——智能工程，即利用智能科學(xué)的理念和思想，充分運(yùn)用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)[2]。由于智能科學(xué)、智能技術(shù)和智能工程三個領(lǐng)域所強(qiáng)調(diào)的研究任務(wù)不同，因此智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)可以分為科學(xué)技術(shù)型(或稱為研究型)和工程技術(shù)型(或稱為應(yīng)用型)。前者是研究型培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)具有學(xué)術(shù)研究或應(yīng)用研究能力的人才為主，尤其要體現(xiàn)人才培養(yǎng)的綜合性、復(fù)合性和創(chuàng)新性；后者是工程型培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)在工程領(lǐng)域中具有應(yīng)用復(fù)合能力的人才為主，尤其要體現(xiàn)人才培養(yǎng)的綜合性、復(fù)合性和應(yīng)用性[3]。更值得注意的是，進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程問題的綜合性與復(fù)雜性也不斷增強(qiáng)。在這種情況下，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)如何解決復(fù)雜系統(tǒng)提出的一系列工程問題，培養(yǎng)出具有時代特色的優(yōu)秀工程人才，是新時代賦予新專業(yè)的一種使命。
1智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀問題分析
由于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立僅有短短7年時間，還處于不斷發(fā)展之中，所以不可避免地存在一些問題。一般來說，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)存在兩種模式：科學(xué)型人才和工程型人才。因此，如何根據(jù)各個學(xué)校的傳統(tǒng)優(yōu)勢和培養(yǎng)目標(biāo)來選擇學(xué)生的培養(yǎng)模式，非常重要。然而，受傳統(tǒng)教育模式的影響，即使在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中，對人才的培養(yǎng)仍然偏重科學(xué)型，這就導(dǎo)致了目前該專業(yè)學(xué)生工程能力存在這樣或那樣的問題[4]。
1.1缺乏實(shí)際的工程訓(xùn)練和實(shí)踐
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)雖然重視基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)課程學(xué)習(xí)和學(xué)生分析能力的培養(yǎng)，但是對工程實(shí)踐訓(xùn)練和對學(xué)生相關(guān)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)相對較弱，重理論知識灌輸和輕實(shí)踐能力培養(yǎng)的老問題仍然存在，教學(xué)、科研與實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)合不緊密，因此學(xué)生的綜合能力無法應(yīng)對如今復(fù)雜系統(tǒng)的工程問題，難以滿足用人單位的需求[5]。
1.2專業(yè)設(shè)置缺乏特色
隨著對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的深入理解，人們逐漸認(rèn)識到這個專業(yè)的重要性和光明前景。近幾年，設(shè)置這個專業(yè)的高校正在迅速增加。然而，深入分析這一新專業(yè)的高校分布和地域分布，設(shè)置該專業(yè)的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點(diǎn)建設(shè)高校、地方重點(diǎn)建設(shè)高校；而地域分布更為廣泛，在北京、天津、湖南、杭州等多個區(qū)域[6]。智能專業(yè)的這種不同水平的高校分布和地域分布決定了每個學(xué)校的專業(yè)設(shè)置應(yīng)該具有自己的特色，應(yīng)該適應(yīng)我國產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)多樣性和地區(qū)發(fā)展不平衡性的需要。因此，院校不問自身?xiàng)l件如何，不看當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)如何，使得智能專業(yè)的辦學(xué)模式和專業(yè)設(shè)置大規(guī)模趨同的現(xiàn)象應(yīng)該得到充分的重視。
1.3缺乏對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)
雖然近幾年本科教育模式正在大力革新，如2010年國家層面開始實(shí)施的“卓越工程師”教育計(jì)劃，但是本科教育的填鴨式教學(xué)模式仍然廣泛存在，使學(xué)生被動地學(xué)習(xí)，以應(yīng)付考試。這種模式的后果只會導(dǎo)致學(xué)生死記硬背，創(chuàng)新意識薄弱，造成了學(xué)校培養(yǎng)和實(shí)際需要的嚴(yán)重脫節(jié)。
2優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的途徑探索
根據(jù)目前智能專業(yè)中工程實(shí)踐和課程設(shè)置存在的問題，我們提出了下面的解決方法。首先，根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)實(shí)情況設(shè)置工程實(shí)踐的培養(yǎng)目標(biāo)；其次，根據(jù)課程設(shè)置的不足提出課題組制度和以點(diǎn)帶面制度，作為課程設(shè)置的有效補(bǔ)充；最后，結(jié)合智能專業(yè)較新的專業(yè)知識實(shí)施創(chuàng)新型選題。通過有效實(shí)施這三個方法，培養(yǎng)優(yōu)秀的工程創(chuàng)新人才。
2.1差異性培養(yǎng)目標(biāo)
培養(yǎng)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。差異性培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生成才的本質(zhì)屬性，孔子早就說過“因材施教”的理念。所以，對智能科學(xué)與技術(shù)這個新專業(yè)來說，由于它仍處于快速發(fā)展和完善之中，尤其是不同類型高校又有實(shí)際情況，因此應(yīng)該制定具有差異性和多樣化的培養(yǎng)目標(biāo)。比如說，研究型大學(xué)要致力于培養(yǎng)工程研究型、工程創(chuàng)新型的高端人才，以培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究型的科學(xué)家、研發(fā)人員和設(shè)計(jì)工程師為主；而教學(xué)型大學(xué)工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位要突出應(yīng)用型，以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)為主，培養(yǎng)從事工程施工和管理的工程人才。
差異性培養(yǎng)目標(biāo)不但體現(xiàn)在不同地域和不同類型的高校之間，即使在同一所高校，也應(yīng)根據(jù)學(xué)生的興趣和實(shí)際情況確定不同的培養(yǎng)目標(biāo)。具體來說，即使是一個班級的學(xué)生，他們的興趣和目標(biāo)也不盡相同，如有的學(xué)生立志學(xué)好英語，有的學(xué)生準(zhǔn)備全力以赴考研不顧其他，有的學(xué)生準(zhǔn)備把自己的興趣當(dāng)做追求目標(biāo)。因此，充分考慮和尊重學(xué)生目標(biāo)的差異性，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一個前提。
2.2改革培養(yǎng)方式與途徑
目標(biāo)確定以后，接下來就涉及到優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)如何實(shí)施的問題，其核心是讓學(xué)生得到充分的工程訓(xùn)練，調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性。實(shí)際操作過程中，教師可以把學(xué)生真正放到競賽的賽場上，如參加教育部“質(zhì)量工程”建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”設(shè)計(jì)大賽、“盛群杯”單片機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽、“飛思卡爾”智能車競賽等。這些競賽都是以創(chuàng)新為主要訴求，課題的名稱自擬。因此，通過這些比賽，學(xué)生們可以從選題、制作、參賽、完善作品等多個環(huán)節(jié)體會工程創(chuàng)新的全過程，大大提高工程實(shí)踐能力，為成為工程創(chuàng)新人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如何根據(jù)智能專業(yè)的特點(diǎn)，并結(jié)合各種創(chuàng)新競賽，來實(shí)施這樣的工程訓(xùn)練呢？通過下面兩種制度可以有效實(shí)現(xiàn)。 第一，實(shí)施課題組制度。即把智能系的學(xué)生分成多個課題組。如我校的第一屆學(xué)生分成了7個課題組，每組4～5人，在課題組的基礎(chǔ)上實(shí)行導(dǎo)師制，每位導(dǎo)師可帶1～2組。課題組的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立提出問題的能力、獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力、科學(xué)研究能力和科技開發(fā)及組織管理能力。但是，有一個前提，課題組制度要保證讓學(xué)生廣泛參與，這樣才能最大可能和最大范圍地培養(yǎng)優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才。因此，實(shí)施下面的以點(diǎn)帶面制度，對保證學(xué)生的參與廣度和培養(yǎng)質(zhì)量非常必要。
第二，實(shí)施以點(diǎn)帶面制度。隨著智能專業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)生越來越多，課題組越來越多，但教師的精力畢竟是有限的，難以指導(dǎo)太多課題組的學(xué)生。我們采用以點(diǎn)帶面制度來解決這個問題。從橫向方面看，我們采用組長負(fù)責(zé)制和核心組員制，每個課題組的組長和核心組員由能力相對較強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任，作為導(dǎo)師和課題組組員之間的聯(lián)系紐帶，導(dǎo)師僅僅將相關(guān)的課題任務(wù)傳達(dá)給他們即可。這樣既能夠大大降低指導(dǎo)教師的工作量，也能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性和自主性，鍛煉他們獨(dú)立解決問題的能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作、組織管理的能力。從縱向方面看，在課題組還涉及到不同年級的情況下，以點(diǎn)帶面制度就是核心組員指導(dǎo)低年級學(xué)生。這樣就實(shí)現(xiàn)了同一年級之間、不同年級之間的良性循環(huán)，保證無論那個年級的課題組，總有一個核心組員在指導(dǎo)，而指導(dǎo)教師一般僅僅親自指導(dǎo)核心組員，最終實(shí)現(xiàn)使用指導(dǎo)教師的有限時間，而使學(xué)生的收益最大化。以點(diǎn)帶面制度保證了教學(xué)指導(dǎo)質(zhì)量和學(xué)生深入、廣泛、全過程參與工程訓(xùn)練活動，從而鍛煉他們的工程創(chuàng)新能力。
2.3重視對學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新是教育部實(shí)施的“質(zhì)量工程”的核心。對智能專業(yè)的學(xué)生來說，創(chuàng)新的核心是創(chuàng)新意識和選題。該專業(yè)學(xué)生一般會接觸到最新的智能傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能執(zhí)行技術(shù)、智能信息處理技術(shù)。這些新的技術(shù)自然帶來一批新的元器件和新的信息處理方式。因此，使用這些新的元器件和新的信息處理方式，結(jié)合我們的生活需求，就比較容易實(shí)現(xiàn)具有創(chuàng)新性的選題。選題確定后，就可以采用課題組的方式和以點(diǎn)帶面的模式，通過“實(shí)踐學(xué)習(xí)”方式，將專業(yè)理論的學(xué)習(xí)與科研實(shí)踐緊密結(jié)合，在項(xiàng)目實(shí)踐中增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力和實(shí)踐動手能力，促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展，最終培養(yǎng)一批兼具創(chuàng)新力和領(lǐng)導(dǎo)力的精英之才。
通過以上三個方面的實(shí)施，智能系的幾個課題組在“挑戰(zhàn)杯”、“盛群杯”單片機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽等創(chuàng)新類比賽中制作出很有創(chuàng)意的作品，應(yīng)用了智能專業(yè)的許多知識，取得了優(yōu)異成績。這極大鍛煉了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，初步達(dá)到了工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
3結(jié)語
在國內(nèi)各個專業(yè)普遍重視工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的大環(huán)境下，筆者為培養(yǎng)優(yōu)秀的工程創(chuàng)新人才提供了一種思路和方案。筆者提出差異性培養(yǎng)目標(biāo)、課題組制度和以點(diǎn)帶面制度，并把這些方法應(yīng)用到智能系學(xué)生的工程能力培養(yǎng)上，確立了學(xué)生的自我管理方式。學(xué)生做出了優(yōu)秀的創(chuàng)新作品，通過在創(chuàng)新競賽中的全過程“實(shí)踐學(xué)習(xí)”，增強(qiáng)了實(shí)踐動手、團(tuán)結(jié)協(xié)作和組織協(xié)調(diào)等工程能力，最終成為能夠提出創(chuàng)新問題并有效解決問題的具有工程創(chuàng)新能力的人才。該方法具有較強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值和良好的效果，初步達(dá)到了將智能系專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)成為工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。
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