新工科背景下大学生双创能力培养研究

吴 迪，许宜申，张晓俊，陶 智

(苏州大学 光电科学与工程学院，江苏 苏州 215000)

本科生导师制最早源自牛津大学。英国最早在大学生中施行了导师制。与研究生导师制不同，本科生导师制是指教师通过言传身教对本科生的学习、品德、思想、就业等方面进行个别指导的教育制度，以提高学生的思想道德水平、科学文化水平及科研创新能力等综合素质。我国本科生导师制基本上分为全程、年级及精英三种类型。本科生导师制不仅弥补了学分制的缺陷，融洽了师生关系，更促使高校管理模式从以“管”为主向以“导”为主的转变。

2017 年以来，为应对新一轮科技革命，支撑服务“中国制造2025”等一系列国家战略，教育部积极推进新工科建设，相继发布了一系列的相关文件。如《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知》《教育部办公厅关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》、教育部关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知等，要求推进新工科建设。教育部的上述通知和文件吹响了新工科发展的号角，指明了新时期工科人才培养的方向。而这对高校工科类专业的课内教学提出了新的要求，同时也对高校的导师制等第二课堂的教学提出了新的要求。

随着新工科建设的全面展开，在传统的课堂教学模式下，工科类本科生的创新创业能力无法得到有效提高。高校的本科生导师制，对工科类学生的创新创业能力培养，起到了积极的促进作用。在教育部新工科建设的背景下，为了紧跟国家的“中国制造2025”等一系列国家战略，响应教育部推进新工科建设的号召，本文从工科学院的具体教学特点出发，提出针对电子类工科专业本科生的“全程双创导师制”的教学理念，从第二课堂导师制的教学目的、教学方法、培养模式、教学目标等方面入手，探索针对新工科背景下的本科生导师制的有效施行方案，进一步推动本科生培养模式在新工科背景下的深化改革，进而更好地提高学院本科生的创新创业能力。

一、新工科教学研究现状与发展趋势

新工科这一理念自提出至今，仅仅两三年时间。关于新工科的研究逐渐增多，围绕新工科开展的人才培养模式改革和研究实践也与日俱增。然而，现有研究主要集中于背景研究、宏观建设思路等。围绕工科人才培养模式改革的研究比较少，新工科背景下学生创新创业能力培养的教学研究更少。

国外工科的教学特点体现在对工程的重视上，体现在工程与教育关系上，国外工科教育十分重视培养目标的能力结构，他们将工程师应当具有的能力素质作为人才培养的根本依据，将社会和企业对工程教育的需求纳入到课程体系和教学模式中，涉及到了不同的地区、学生种类、学校类型和工程类型等多方面的差异。同时，国外的工科教育研究也受到了企业和利益相关者的广泛参与。而“导师制”起源于英国牛津大学、剑桥大学。目前国外大学对工科生的培养模式已趋于成熟，导师制等课外创新制度在国外大学也日臻完善。但国外针对新工科方向的创新创业能力培养，也是随着新工科的发展而逐渐发展的。

从2017 年提出“新工科”到目前，我国对新工科教学领域的研究取得了一定的成果。特别是针对新工科的课内教学，学者们十分重视新工科理念指导下改革的实践研究和行动研究。然而，在创新创业以及学科竞赛培养等领域，新工科背景下的人才培养模式研究仍然存在一些局限性和不足。主要包括以下几方面：(1)针对新工科的研究时间较短，研究成果较少。(2)在新工科人才培养模式的研究方面，宏观的培养目标、专业、课程、教学以及师资等方面的内容较多，对创新创业能力培养方面的举措、经验的研究较少。(3)对新工科背景下的创新创业课程体系、课程设置的研究较少；对教学，尤其是课堂教学的研究较多。(4)跟新工科相关的社会、企业参与度不够，这导致学生的创新性学习跟社会企业有所脱钩。(5)“新工科”的研究主要以设计性的、总结性的研究为主，缺乏面向创新创业实践过程的研究。

新工科背景下人才培养模式的研究在我国受到的关注越来越广泛。目前，国内重点高校已经从新工科的课程理论研究、课程体系构建、课程内容设计、课堂教学方法研究以及课程评价评估等方面，逐渐更多地转移到对本科学生在新工科领域创新创业能力方向的培养。高校将更多地利用社会资源，开展创新创业类课程，构建创业孵化园、科技文化广场、创客空间等平台，培养学生的创新能力和创业意识。而这些平台将不仅限于专业课程的学习，还需要根据学生个性化需求，有针对性地增设高质量的导师制第二课堂。而高校也将逐渐把传统的以课程为中心的工科类教学理念，转换为以陪养学生创新创业能力为中心的新时代教学理念。

二、“全程双创导师制”与创新创业能力培养研究

鉴于以上新工科背景下的教学发展，对大学生的创新创业培养，已成为现今时代的重要教学方向。针对电子类专业的工科大学生，从大一开始到大四毕业的本科生导师制，将在大学生的创新创业能力培养中发挥重要作用。对全程式的创新创业导师制研究，也将成为一个主要的教学研究方向。具体研究方法，可以从以下三个方面展开。

首先，以2017 年以来教育部为支撑服务“中国制造2025”等一系列国家战略、积极推进新工科建设相继颁发的一系列相关文件为基础，通过文献搜索网站来开展教育方法研究。检索关于新工科教学研究以及导师制教学研究的相关重要论文，对比分析国内外重点高校在新工科和导师制教育教学上的方法，探寻出在新工科及导师制第二课堂上的创新思想和教学理念，归纳国内外重点高校在新工科背景下对本科生创新创业能力培养的先进经验，提出在新工科背景下的“全程双创导师制”教学理念并付诸创新创业的教学实践。提出以“全程双创导师制”为基础、以培养新工科本科生创新创业能力为目的的教学理念，以电子类专业本科生为主体，建设“全程双创导师制”第二课堂。

其次是创新的全程式培养模式研究。大多数高校的导师制培养，一般都是从二年级甚至三年级开始。以二年级本科生为主体设立导师制，这种半程式的培养模式可以有效地提高学生在导师制第二课堂的学习能力。然而，新工科背景下，互联网+、人工智能等新技术，其技术涉及的知识面以及知识深度，对学生的学习能力和知识结构提出了新的要求。半程式导师制已经不再适应新工科的要求。论文以大一本科生为主体的大学四年全程式导师制培养模式展开研究。大一上学期，以新生研讨课等形式，介绍本科生导师的研究方向、科研课题等内容，让大一学生对导师制有初步认识，并对自己感兴趣的课题和方向做初步了解。大一下学期，以部分学生作为试点进入“全程双创导师制”，学习新工科背景下创新创业的基础知识，培养相关创新能力。大二上学期到大三上学期共三个学期，作为创新创业能力培养的主要培养时期，逐步从基础知识学习基础能力培养，转变为对新工科背景下的相关能力培养，并指导学生参加相应的创新型学科竞赛以及申报相关创新创业项目。而大三下学期到大四上学期，由于学生考研或找工作的需要，结合相关企业进行创新创业培训或实习。大四下学期，导师根据学生本科四年以来的知识和能力，结合其研究实践过的课题，形成论文、专利以及毕业设计。

第三，新工科背景下的教学内容和方法研究。结合“互联网+”、人工智能等新工科的研究方向，通过鼓励学生参加学科竞赛、创新创业项目申报等方式设计相应教学方法。

就教学内容而言，针对新工科的特点，主要新加入高速信号处理、“互联网+”和人工智能方向的教学内容。高速信号处理是信号处理中的一个分支，主要特点是高速和实时处理。高速信号处理除了核心的高速数字信号处理技术外，还包括高速ADC、高速DAC 等外围高速器件技术。目前高速信号处理技术核心教学内容设计为高速FPGA 信号处理。“互联网+”，是2015 年国家大力推广和支持新工科的重点方向。它是信息化和工业化的有机融合，将互联网作为信息化发展的核心，与工业、商业、金融业等服务业全面融合。我们在教学上结合新工科的要求和专业的特点，主要展开“互联网+电子”“互联网+信息”等方向的教学。人工智能是计算机科学的分支，然而该领域的研究包括了机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。与试点专业的相关度非常高。结合本专业特点，主要在智能语言识别、图像识别等领域展开教学。引入最新的对抗深度人工神经网络、深度目标检测网络，并引导学生在该方向展开深入的学习和创新研究。

就教学方法和规划而言，对于大一下学期进入“全程双创导师制”的本科学生，主要以基础的电子电路设计为主要教学内容。培养学生能够独立地以EDA 等软件设计电子电路、加工并制作相应PCB 线路板、测试相应功能。对可以完成本项教学内容的同学，在大一暑假即可在高年级同学的带领下，参加全国大学生电子设计竞赛或者江苏省大学生电子设计竞赛，可以承担其中电路设计和加工测试的工作。大二上学期，以培养学生的创新编程能力为主要教学内容。要求学生可以独立对自己设计的电路进行单片机编程，完成各项测量及控制任务。完成此项教学内容的学生，可以组队申报相关校级科技创新项目。大二下学期，以数字信号处理、高速信号处理、微弱信号处理、FPGA等作为主要教学内容。指引学生通过FPGA 把数字信号处理等课程有机结合起来，为新工科相关教学内容打下坚实基础。完成该教学内容的学生可以在导师的帮助下制定相应课题，申报各类大创项目。并且在大二暑假，可以带领大一的“全程双创导师制”学生参加大学生电子设计竞赛。大三上学期，以“互联网+”、云计算、人工智能等新工科技术为教学内容。指引学生选择合适的方向进行学习。大三下学期，以培养学生创新创业能力为主要教学内容。在校内完成申报的各项项目，或者联合企业进行新工科的创新创业实习。大四上学期，以培养学生论文书写、知识产权申报等能力为教学内容，让学生把在大学中获得的能力和知识凝练成各类成果。大四下学期，以毕业设计为主要教学内容。培养学生独立完成毕业设计和毕业论文。把以上对“全程双创导师制”本科学生的详细教学内容，构建成完整的教学体系和教学方法，作为“全程双创导师制”的教学方法。

三、“全程双创导师制”与创新创业能力培养结果分析

通过对比分析的方法研究“全程双创导师制”下工科类本科生的学习成长状态。以同一专业的学生为研究目标，把普通导师制的学生和作为试点的“全程双创导师制”进行对比分析。分别跟踪研究两类学生在大一到大四不同时间段的学习成长状态，从而分析本课题研究内容的教学效果。目前，“全程双创导师制”已经在苏州大学光电科学与工程学院的2015 级到2020 级同学中展开试点及研究。

在该试点下，共189 人次的本科学生在各类比赛中获奖。在全国大学生电子竞赛、江苏省物理科技作品竞赛等各类省级竞赛中54 次获奖，其中15 次获得省级一等奖，21 次获得省级二等奖，获得国家级二等奖1 次和三等奖2次。指导江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目3项，其中2 项已结题，并指导学生有一篇核心论文发表，一项发明专利公开。另一项被推荐为国家级大创项目，该项目前获得江苏省物理竞赛省级一等奖1 项，1 篇普通刊物和1 篇核心刊物被录用，1 篇实用新型专利和1 篇发明专利被公开，目前该项目被评为国家级优秀大创项目顺利结题。还有一项为苏州大学2021 年度唯一的创业实践型大学生创新创业计划，共获得10 万元的重点项目资助。其中一名本科毕业学生，获得江苏省普通高校本科优秀毕业设计，省级优秀毕业论文三等奖。

以已经毕业的2015 级的电子信息科学与技术专业的“全程双创导师制”试点为例。该专业同学获得国家级一等奖1 项，二等奖1 项；省级一等奖13 人，省级二等奖9 人，省级三等奖6 人，入围奖3 人；市级特等奖2 人，市级一等奖6 人，市级二等奖6 人。全班25 人，共计47 人次在各级竞赛中获奖。另外，1 位同学获得了国家奖学金。有5 位同学组队成功申报江苏省大创，被推荐为国家级大创项目；还有10 位同学成功申报了校级大创项目。以2020 级电子信息科学与技术专业的“全程双创导师制”试点为例。作为大一新生，他们在专业学位课程和专业选修课程还没有展开的情况下，从大一入学开始就进入试点，并在试点的框架下展开围绕新工科的创新学习。目前，该专业同学已经具备了电子电路设计的能力，部分同学进入了人工智能课题并展开研究，已经有6 人获得省级竞赛奖项，并初步形成了学术成果。而与其对照的其他专业同学，还属于基础学习阶段，没有相关的竞赛和学术经历。

针对新工科背景，本课题广泛地对2015 级、2016 级、2017 级、2018 级、2019 级以及2020 级学生进行了“全程双创导师制”试点。已经制订了相应的教学计划，按培养模式和教学方法展开了相应的试点教学，并取得了初步成绩。

四、结束语

通过对本课题的深入研究，新工科背景下全程双创导师制的实施，可以有效利用本科学生的课余时间来提升其自身的创新创业能力，并且在新形势下适应新工科对本科生的要求。而本课题的实施，还可以提升本科生导师的科研素养。本科生导师需要根据新工科对教学的要求，学习新的教学方法，获取新的教学知识。“全程双创导师制”的实施，鼓励学生参与学科竞赛和各类创新创业项目，不仅激发了学生的学习兴趣，而且大大加深了学生对专业课程知识的理解。

新工科背景下“全程双创导师制”的推广，可以提升本科生的创新创业能力。而本课题的实施，可以为工科类院系提供有益的帮助。“全程双创导师制”的推广，可以使学生更多参与到学科竞赛和创新创业项目中，也能够在一定程度上提高学校在学科竞赛和各类本科生项目申报中的教学成绩。