以工程創新人才培養為核心的智慧專業教學研究論文
以工程創新人才培養為核心的智慧專業教學研究論文
作者：陳海永張磊邢關生楊鵬
論文關鍵詞：人才培養 課題組制度 實踐學習 創新工程
論文摘要：針對智慧專業中工程創新人才培養存在的工程實踐、專業設定等問題，在分析智慧科學與技術專業現狀的基礎上，本文提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度等觀點，結合河北工業大學智慧系三個年級的具體實施情況，在課外實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定義為探索自然界的奧秘，闡明自然現象，發現自然現象之間的規律及定律。具體到智慧科學，就是研究人的智慧，建立人機結合系統理論，並用其模擬人的智慧。但是，值得注意的是，技術科學從本質上是有別於自然科學的，技術科學是利用自然科學的一般規律與理論，研究人造物的構成方法及原理的科學[1]。如智慧技術是在智慧科學的框架內建立人機結合智慧系統所需要的方法、工具和技術。然而，除了智慧科學和智慧技術，智慧科學技術的研究任務還涵蓋一個重要的組成部分——智慧工程，即利用智慧科學的理念和思想，充分運用智慧技術工具建立各種應用系統[2]。由於智慧科學、智慧技術和智慧工程三個領域所強調的研究任務不同，因此智慧科學與技術專業人才培養目標可以分為科學技術型(或稱為研究型)和工程技術型(或稱為應用型)。前者是研究型培養模式，以培養具有學術研究或應用研究能力的人才為主，尤其要體現人才培養的綜合性、複合性和創新性；後者是工程型培養模式，以培養在工程領域中具有應用複合能力的人才為主，尤其要體現人才培養的綜合性、複合性和應用性[3]。更值得注意的是，進入21世紀之後，隨著科學技術的迅猛發展，工程問題的綜合性與複雜性也不斷增強。在這種情況下，智慧科學與技術專業如何解決複雜系統提出的一系列工程問題，培養出具有時代特色的優秀工程人才，是新時代賦予新專業的一種使命。
1智慧科學與技術專業現狀問題分析
由於智慧科學與技術專業成立僅有短短7年時間，還處於不斷髮展之中，所以不可避免地存在一些問題。一般來說，智慧科學與技術專業學生的培養存在兩種模式：科學型人才和工程型人才。因此，如何根據各個學校的傳統優勢和培養目標來選擇學生的培養模式，非常重要。然而，受傳統教育模式的影響，即使在智慧科學與技術專業中，對人才的培養仍然偏重科學型，這就導致了目前該專業學生工程能力存在這樣或那樣的問題[4]。
1.1缺乏實際的工程訓練和實踐
智慧科學與技術專業雖然重視基礎科學與技術課程學習和學生分析能力的培養，但是對工程實踐訓練和對學生相關綜合素質的培養相對較弱，重理論知識灌輸和輕實踐能力培養的老問題仍然存在，教學、科研與實際生產的結合不緊密，因此學生的綜合能力無法應對如今複雜系統的工程問題，難以滿足用人單位的需求[5]。
1.2專業設定缺乏特色
隨著對智慧科學與技術專業的深入理解，人們逐漸認識到這個專業的重要性和光明前景。近幾年，設定這個專業的高校正在迅速增加。然而，深入分析這一新專業的高校分佈和地域分佈，設定該專業的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點建設高校、地方重點建設高校；而地域分佈更為廣泛，在北京、天津、湖南、杭州等多個區域[6]。智慧專業的這種不同水平的高校分佈和地域分佈決定了每個學校的專業設定應該具有自己的特色，應該適應我國產業、經濟結構多樣性和地區發展不平衡性的需要。因此，院校不問自身條件如何，不看當地經濟發展和產業結構如何，使得智慧專業的辦學模式和專業設定大規模趨同的現象應該得到充分的重視。
1.3缺乏對學生創新意識的培養
雖然近幾年本科教育模式正在大力革新，如2010年國家層面開始實施的“卓越工程師”教育計劃，但是本科教育的填鴨式教學模式仍然廣泛存在，使學生被動地學習，以應付考試。這種模式的後果只會導致學生死記硬背，創新意識薄弱，造成了學校培養和實際需要的嚴重脫節。
2優秀工程創新人才培養的途徑探索
根據目前智慧專業中工程實踐和課程設定存在的問題，我們提出了下面的解決方法。首先，根據學校的現實情況設定工程實踐的培養目標；其次，根據課程設定的'不足提出課題組制度和以點帶面制度，作為課程設定的有效補充；最後，結合智慧專業較新的專業知識實施創新型選題。透過有效實施這三個方法，培養優秀的工程創新人才。
2.1差異性培養目標
培養目標是實現優秀工程創新人才的關鍵。差異性培養目標是培養學生成才的本質屬性，孔子早就說過“因材施教”的理念。所以，對智慧科學與技術這個新專業來說，由於它仍處於快速發展和完善之中，尤其是不同型別高校又有實際情況，因此應該制定具有差異性和多樣化的培養目標。比如說，研究型大學要致力於培養工程研究型、工程創新型的高階人才，以培養學術研究型的科學家、研發人員和設計工程師為主；而教學型大學工程人才的培養目標定位要突出應用型，以服務地方經濟建設為主，培養從事工程施工和管理的工程人才。
差異性培養目標不但體現在不同地域和不同型別的高校之間，即使在同一所高校，也應根據學生的興趣和實際情況確定不同的培養目標。具體來說，即使是一個班級的學生，他們的興趣和目標也不盡相同，如有的學生立志學好英語，有的學生準備全力以赴考研不顧其他，有的學生準備把自己的興趣當做追求目標。因此，充分考慮和尊重學生目標的差異性，是培養創新人才的一個前提。
2.2改革培養方式與途徑
目標確定以後，接下來就涉及到優秀工程創新人才培養如何實施的問題，其核心是讓學生得到充分的工程訓練，調動學生的積極性、主動性。實際操作過程中，教師可以把學生真正放到競賽的賽場上，如參加教育部“質量工程”建設的物聯網創新創業大賽、“挑戰杯”設計大賽、“盛群杯”微控制器創新設計競賽、“飛思卡爾”智慧車競賽等。這些競賽都是以創新為主要訴求，課題的名稱自擬。因此，透過這些比賽，學生們可以從選題、製作、參賽、完善作品等多個環節體會工程創新的全過程，大大提高工程實踐能力，為成為工程創新人才打下堅實的基礎。如何根據智慧專業的特點，並結合各種創新競賽，來實施這樣的工程訓練呢？透過下面兩種制度可以有效實現。 第一，實施課題組制度。即把智慧系的學生分成多個課題組。如我校的第一屆學生分成了7個課題組，每組4～5人，在課題組的基礎上實行導師制，每位導師可帶1～2組。課題組的培養目標是培養學生獨立提出問題的能力、獨立解決工程實際問題的能力、科學研究能力和科技開發及組織管理能力。但是，有一個前提，課題組制度要保證讓學生廣泛參與，這樣才能最大可能和最大範圍地培養優秀工程創新人才。因此，實施下面的以點帶面制度，對保證學生的參與廣度和培養質量非常必要。
第二，實施以點帶面制度。隨著智慧專業的快速發展，學生越來越多，課題組越來越多，但教師的精力畢竟是有限的，難以指導太多課題組的學生。我們採用以點帶面制度來解決這個問題。從橫向方面看，我們採用組長負責制和核心組員制，每個課題組的組長和核心組員由能力相對較強的學生擔任，作為導師和課題組組員之間的聯絡紐帶，導師僅僅將相關的課題任務傳達給他們即可。這樣既能夠大大降低指導教師的工作量，也能夠充分調動學生的積極主動性和自主性，鍛鍊他們獨立解決問題的能力和團結協作、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，以點帶面制度就是核心組員指導低年級學生。這樣就實現了同一年級之間、不同年級之間的良性迴圈，保證無論那個年級的課題組，總有一個核心組員在指導，而指導教師一般僅僅親自指導核心組員，最終實現使用指導教師的有限時間，而使學生的收益最大化。以點帶面制度保證了教學指導質量和學生深入、廣泛、全過程參與工程訓練活動，從而鍛鍊他們的工程創新能力。
2.3重視對學生創新實踐能力的培養
創新是教育部實施的“質量工程”的核心。對智慧專業的學生來說，創新的核心是創新意識和選題。該專業學生一般會接觸到最新的智慧感測技術、智慧控制技術、智慧執行技術、智慧資訊處理技術。這些新的技術自然帶來一批新的元器件和新的資訊處理方式。因此，使用這些新的元器件和新的資訊處理方式，結合我們的生活需求，就比較容易實現具有創新性的選題。選題確定後，就可以採用課題組的方式和以點帶面的模式，透過“實踐學習”方式，將專業理論的學習與科研實踐緊密結合，在專案實踐中增強學生的自主學習能力、創新思維能力和實踐動手能力，促進學生的綜合素質發展，最終培養一批兼具創新力和領導力的精英之才。
透過以上三個方面的實施，智慧系的幾個課題組在“挑戰杯”、“盛群杯”微控制器創新設計競賽等創新類比賽中製作出很有創意的作品，應用了智慧專業的許多知識，取得了優異成績。這極大鍛鍊了學生的工程創新能力，初步達到了工程創新人才培養的目標。
3結語
在國內各個專業普遍重視工程創新人才培養的大環境下，筆者為培養優秀的工程創新人才提供了一種思路和方案。筆者提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度，並把這些方法應用到智慧系學生的工程能力培養上，確立了學生的自我管理方式。學生做出了優秀的創新作品，透過在創新競賽中的全過程“實踐學習”，增強了實踐動手、團結協作和組織協調等工程能力，最終成為能夠提出創新問題並有效解決問題的具有工程創新能力的人才。該方法具有較強的實踐價值和良好的效果，初步達到了將智慧系專業學生培養成為工程創新人才的培養目標。
參考文獻：
[1]蔣新松.智慧科學與智慧技術[J].資訊與控制,1994,23(1):38-39.
[2]楊鵬,張建勳,劉冀偉,等.智慧科學與技術專業課程體系和教材建設的思考[J].計算機教育,2010(19):11-14.
[3]魏秋月.關於智慧科學與技術專業人才培養和學科建設的思考[J].教育理論與實踐,2009,29(9):18-19.
[4]王萬森,鍾義信,韓力群,等.我國智慧科學技術教育的現狀與思考[J].計算機教育,2009(11):10-14.
[5]王璽.如何培養具有時代特色的優秀工程師[J].上海工程技術大學教育研究,2008(4):7-11.
[6]蔡自興.智慧科學技術課程教學縱橫談[J].計算機教育,2010(19):2-6.