面向“六创融合”的工科专业实验实践课程教学研究

张望　　白英　　李瑛

[摘 要]“六创融合”育人机制是大连海事大学在探索具有海事特色的创新创业人才培养过程中取得的重要成果，通过创新创业工作领导小组进行顶层设计，经创新创业学院统筹规划，由各學院具体实施。课题组针对工科专业实验实践课程的特点，以提高实验教师的工程实践创新能力为突破口，促进教师“教”向学生“学”的转变，设计多元化的教学内容和教学方法，将“六创融合”贯彻于新工科创新创业人才培养的各个环节。

[关键词]六创融合;新工科;人才培养;实验实践

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）05-0053-04

在党的十九大报告中，习近平总书记谈到国家、民族的发展寄托于担当实干、理想奉献的青年一代，新时代的中国梦是全国人民的，但更属于青年一代，其具有一定的历史、现实和未来意义，相信经过各代青年人的不懈努力，实现中华民族伟大复兴的中国梦将指日可待。李克强总理指出，中国地大物博、人才济济，鼓励“大众创业、万众创新”，引导越来越多的青年人寻求合适机遇，积极开展创业实践活动，通过创业教育的普及，丰富创业理论知识和技能，使富有创业理想的大学生群体都能积极自主创业，充分发挥自身价值，助力中国早日实现中国梦[1]。大连海事大学秉持“培养社会、行业优秀人才，助力国家建设海运和海洋强国”的人才培养使命，通过建立“六创融合”的育人机制，培养出一批又一批具备专业理论知识、创新意识与能力、国家民族精神与国际眼光、身体健康与品格健全的综合高素质优秀青年。

一、“六创融合”与实验实践教学改革

创新创业人才培养是一个系统工程，创新创业教育必须纳入人才培养的每一个环节。大连海事大学高度重视创新创业教育，实施多方联动的协同体系，推进“专创融合”“思创融合”“实创融合”“企创融合”“科创融合”和“就创融合”的“六创融合”育人体系，将创新创业与专业技术、思想政治、教学实践、科学研究等多方面结合起来，广泛联合校友、企业共同参与，切实促进毕业生社会就业质量的持续提高[2]。

实验实践是将创新创业教育融入新工科人才培养体系的关键环节，实验实践教学则是提高学生创新技能、激发学生创业热情的关键过程。目前，实验实践教学仍是部分高校人才培养过程中普遍存在的薄弱环节，一些高校实验实践课程仍按照以往的教学内容和教学方法上课，学生在按照书中的规定步骤做完实验后难以得到更多收获[3]。因此，有必要对原有的人才培养模式进行改革，在实验实践教学中强化创新创业教育，在培养创新创业人才、推动教师科研创新中切实发挥实验室功能，使学生创新创业精神的培养依托实验实践而获得落实[4]。特别是改变程式化的实验验证为实现特定目标而进行的实验设计，支持学生依托实验室完成包括项目调研、方案制订、项目研究、创业筹划等内容在内的多项流程，使学生的被动学习转变为主动学习，切实调动学生的自主创新意识和主观能动性，使学生自主创新创业实践能力不断提升。

二、提高实验教师的工程实践创新能力

在“六创融合”人才培养理念的落实过程中，开展教学活动必不可少的一环就是实验实践教学，这离不开实验教师的引导和辅助[5]。验证理论知识、探索新问题与方法的关键就是实验实践，需要利用实验实践活动串联理论知识，启发学生的创新创业思维，提高学生的创新创业能力，这对实验教师掌握的专业知识和教学方法提出了较高要求。在实验教学前，实验教师要提前进行课堂组织设计;在实验教学中，实验教师要引导学生积极主动开展实验，使实验从验证性层面过渡到自主创新设计型层面，充分贯穿学生所学专业课程知识;在实验教学后，实验教师要多方面评价学生的理论推演、方法运用、数据记录、结果分析、实验总结等，从而实现问题分析解决与课程知识运用的相互融合，逐步培养学生提出创新性解决方案的能力。

落实“思创融合”，加强对实验教师的新教学理念、新教学模式的培训，打破思政教育与专业教育长期以来相互隔绝的“孤岛效应”，将立德树人贯彻到高校课堂教学的全过程。根据新工科工程教育的要求，我们要侧重培养学生勇于拼搏、团结协作的意识，培养学生善于创新、无惧挑战的能力，展现学生服务社会的精神，让学生在边学习、边实践、边思政的过程中，提高自身的创新创业能力，树立包括爱国、敬业、诚信、友善在内的社会主义核心价值观[6]。

落实“专创融合”，发挥青年实验教师在学习和传授专业科学知识方面的优势，以及在科研与教学相结合、掌握并传授前沿科学知识方面的独到之处[7]。利用计算机教学、网络教学、电子课件制作等，使传统课堂的专业知识教学内容更加生动、直观、多维地展现在学生的面前。同时，利用创新创业实践过程让学生更加深刻地体会专业知识的效用，提升专业知识的传授效果。

落实“企创融合”，支持实验教师参加校企联合科研团队，让实验教师深入参与到工业产品的技术研发中，从而在创新研发过程中切实增强其创新研发技能[8]。同时，实验教师可向企业征求企业研发、生产、经营等方面存在的问题，将企业问题分解细化为学生能够达成的项目，使学生在合理教学目标内，整合课程所学理论知识，自主完成实验实践题目拟定。实验教师要指导学生在创新实训平台支持下，运用专业知识自主完成实验实践内容，加强创新创业能力向工业应用价值的有效转化。

三、促进教师“教”向学生“学”的转变

创新教育的理念和教学思路是将课程思政元素和创新创业意识融入实验实践教学和考核的实施过程中，通过建立更加多样化和个性化的工程教育模式，深化改革现有的教学内容、方法以及手段，引导学生树立科学的价值观、具备自主创新创业技能。在传统教学中，教学重点在教师的“教”，忽视了学生作为学习主体的功能。教师应在教学中充分发挥学生的自主学习能力，将理论知识与实践运用相融合，促使学生提升自主创新创业能力。教师应紧跟社会发展步伐，及时更新前沿性教学内容，引导学生逐步形成创新创业意识。教师应在教学中融入科研成果以及工程实践经验，不断提升教学效果[9]。学校应加大实践训练平台的建设力度，鼓励教师开发虚拟仿真实验平台，与学生共同探讨工程实践案例，进而发现潜在的工程问题，并探索出切实可行的应对方案，使学生掌握扎实的工程实践技巧，将创新活动逐渐转化为创业实践。

落实“实创融合”，转变传统的实验实践教学思路，依托专业实验中心的实验场地、实验设备，打造用于开展实践训练、仿真实验的创新性平台。教师应充分调动学生学习的积极性，利用计算機建模的方式，对不同工程情况下的实验内容进行仿真实验，验证工程设计方案的实践效果，让学生深入理解和全面掌握理论知识[10]。学生通过自主参与仿真实验和实践操作，形成科学高效的学习方法，体会学习和创新的快乐，培养创新和创业的意识。

落实“科创融合”，在实验实践课程外有计划地开展课外创新活动，潜移默化地增强学生的科技创新信心，不断提升学生的创新实践能力。鼓励学生充分发挥自身的兴趣优势，有序开展与实验教学相关的科技创新项目。教师则以导师角色提供指导和帮助，指导学生将工程项目的运作规范引入科技创新项目中，帮助学生科学合理地分配项目资源、有条不紊地执行项目计划，使学生掌握规避创新创业过程中多种潜在风险的方法[11]。

相应地，应深入推动实验教学考核方式改革。在学生考核评价过程中，教师应适当扩大创新性实验及设计内容的考核比重，引导学生自主进行实验方案设计，必要时给予学生方向指导，促使学生切实提升实验教学水平。教师对学生实验效果的评价，需综合考量实验设计方案、实验操作规范度、实验记录及报告等多元化指标，有效规避评价形式化的问题。通过跟踪调查的方式评估多元化创新实践过程在提高学生创新实践能力方面所起到的作用，特别是关注其对于促进学生参加科技创新竞赛和创新创业实践所起到的积极作用。

四、设计多元化的教学内容和教学方法

研究面向“六创融合”的实验实践所涉及的教学内容、教学资源、教学方法、教学评价。教学内容的设计应针对专业的特点，突出专业核心的能力培养，应遵循有效教学的基本原则开展设计[12]。教学内容的实现需要以教学资源为基础，学校可通过开发整合现有实验实践教学资源，弥补专业实验设备欠缺的不足。教学方式及方法能够为教学活动开展提供方法论参考，也影响着实践教学效果。评价方法的选择则具有指向性作用，多元的评价方法应注重学生个性的差异，对实践过程和能力以及隐性知识进行评价。

引进虚拟仿真平台和线上线下互动教学，面向“六创融合”加大实验室的开放力度。教师应加快项目运作步伐，依托重点研究课题立项，以获得资金扶持;指导学生进行实验室操作，让学生掌握科学的实验技能;借助学校对外合作实践教育基地，落实好特色实验课、工程实践、专业实习等校外教学实践工作。在以人为本的教学理念及精神的指引下，教师可利用学分制模式落实开放实验室教学，优化实验教学模式，创新实验教学体系，促使学生自主参与到实验教学中，积极展开实验实践探索，保证实验实践内容的创新性和全面性，培养学生形成自主思考、创新实践的科学探究精神，让学生具备优异的社会实践技能、科学的探究技能。

落实“就创融合”，积极组织学生开展实验室试验探究学习，有序参与到校级、市级及省级大学生科创项目申报及开展中，充分激发学生探究学习的积极性和自主性，引导学生自主完成设计实验工作，形成问题质疑能力和创新思维，让学生具有良好的团队合作、操作实践、创新研发及创新能力，更好地发现自身的潜能和兴趣，对行业、职业及岗位有更加全面深刻的认知，全面洞察掌握创业的潜在特征，及时发现创新创业机会和机遇。

评估面向“六创融合”的实验实践改革效果，应量化实验实践在提高工科专业学生创新实践能力方面所起到的实际作用，特别是关注其对于促进学生参加科技创新竞赛和创新创业实践所起到的积极作用。可通过“雨课堂”、微信小程序、在线论坛等多种形式构建学生对教学内容和方法的多种反馈渠道，重点考查多元化专项实践技能在创新创业过程中所起的作用，及时跟踪创新创业实践对教学内容和教学方法所提出的新要求[13]。

五、光电专业综合实践课程的教学试行

以光电信息科学与工程专业的综合实验实践课程为试点，进行教学模式、内容、方法的改革试行，面向“六创融合”建立多元化的教学评价方法。在实验实践教学过程中教师要重视学生之间智能的差异，依据学生的智力特点实施教学[14]。可分别在与专业相关的项目探索与系统设计、机械设计与快速制造、电路设计与模块调试、系统控制与信息处理等方面有重点地进行创新实践训练，使具有相同教育背景的学生获得不同专项实践技能的强化，便于学生根据自身特长组建知识体系较全面的创新团队，以应对科技创新竞赛和创新创业过程可能遇到的多方面挑战。同时，全面推行实验实践教学，利用不同形式的教学资源、方法等，匹配多元全面发展理论，进而实现培养创新创业型工程人才的教学目标。

开展以项目探索与系统设计为主要内容的教学研究。项目探索主要是通过信息检索确立正确的研究目标和研究方法，也可为既定的研究目标提供切实可行的技术路线。为项目探索服务的信息检索，在兼顾检索技巧讲解的同时，将侧重点放在知识洞察及创新、信息管理及分析方面。在文献检索教学环节，应逐步将重点从文献查询与获取，过渡到依托文献助力问题的解决上。系统设计主要是为实现研究目的而设计能够进行功能验证的硬件和软件解决方案，特别是要根据创新实践过程中的阶段性目标，合理分配不同阶段所能获得的资源。综合实践环节强调以实现项目研究目的为核心，以光电专业的相关课程为主干，通过硬件和软件系统设计，融会贯通理论知识，形成层次化、循序递进、开放式的解决方案。

开展以计算机辅助设计与快速制造为主要内容的教学研究。机械设计以光电系统所涉及的功能件、结构件、壳体等为主要研究内容，以机械制图课程为主要技术支撑，以Solid Works为主要实现手段，构建“基础知识→创新设计→快速制造→评估改进”全链条实践环节。将传统的二维图纸快速转换为直观的三维模型，可快速将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。还可借助专业实验室的3D打印设备完成零件制作，为学生搭建“创新设计”与“快速制造”之间的桥梁。电路设计以光电系统所涉及的控制、检测、分析电路等为主要研究内容，以电路理论、低频电子线路、数字系统与逻辑设计、微机原理与应用、EDA技术等多门课程为技术支撑，以Altium Designer为主要实现手段，侧重实现电子电路的设计仿真和快速加工。特别是借助专业实验室的PCB制版机完成电路板的直接加工，快速实现光电系统的控制与检测功能，并对装置的性能进行测试和评估分析。

开展以系统控制与信息处理为主要内容的教学研究。系统控制主要是通过软件控制各硬件模块间的协调运作，实现系统设计中提出的各项功能。以微机原理与应用、DSP原理及应用、C++程序设计基础等课程为技术支撑，以实现模块与模块之间、模块与主机之间、主机与用户之间的信息交互为主线，重点培养学生在过程控制、数据采集、人机交互等方面的实践能力。信息处理主要是对采集到的信号进行数值化分析，提取信号所传递和表达的信息，从而实现对被探测物理量的感知，或进而产生反馈信号实现闭环控制。对于更偏重于原理性验证的创新实践环节，强化利用OpenCV、MATLAB、Origin等应用软件进行分析和处理的技能，关注根据实验现象寻找物理规律或得出所需结论的方法。

在指导学生进行研究的过程中，将实验实践教学过程与思政目标和思政任务紧密结合，特别强调教学内容的设计应针对专业的特点，突出专业能力与思政元素的融合。遵循有效教学的基本原则开展设计，将实验实践过程中所涉及的教学内容、教学资源、教学方法、教学评价作为一个整体考虑，使整个教学过程不但能传授专业技术知识，提高学生的创新创业实践能力，还能更好地贯穿思政思想和观念。在考核学生的研究进展过程中，通过邀请业界同行、企业专家点评学生的设计方案和完成情况，充分展现学生知识掌握、专业技能及思想政治觉悟水平。为社会主义建设培养优秀人才是教育的重要目标，这要求学生在掌握创新创业技能、专业综合素养的基础上，树立科学的价值观，具有承担社会责任的觉悟[15]。应通过优化创新现有的学生考核评价要求、内容及方法，重点突出创新性任务完成、团队合作、目标阶段性完成情况考核，及时动态掌握学生潜在的缺点并给予专业性指导，了解当前评价结果情况，以便对后续实验教学的方法及内容进行优化调整。

六、结语

具有创新创业能力的新工科人才将成为“大众创业、万众创新”洪流中的弄潮儿，创新创业教育需要通过“六创融合”的方式纳入人才培养的各个环节，特别是使实验实践成为创新创业精神的着力点和落脚點。在面向“六创融合”的实验实践教学环节，教师需要不断提高自身的工程实践创新能力，将更多的验证性实验拓展到设计性、创新性实验。要进一步促进教师“教”向学生“学”的转变，将课程思政元素和创新创业意识培养融入实验实践教学体系中，把更多的科研成果和工程实践经验引入实验实践教学环节中。相应地，教师应设计多元化的教学内容和教学方法，遵循有效教学的基本原则，培养学生的专业核心能力，使学生能够把握专业和行业发展趋势，通过思维创新、科技创新和模式创新发掘创业机会。

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[责任编辑：陈 明]