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以工程創(chuàng )新人才培養為核心的智能專(zhuān)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 課題組制度 實(shí)踐學(xué)習 創(chuàng )新工程
論文摘要：針對智能專(zhuān)業(yè)中工程創(chuàng )新人才培養存在的工程實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)設置等問(wèn)題，在分析智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)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(diǎn)帶面制度等觀(guān)點(diǎn)，結合河北工業(yè)大學(xué)智能系三個(gè)年級的具體實(shí)施情況，在課外實(shí)踐方面取得令人滿(mǎn)意的效果和成績(jì)。
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，闡明自然現象，發(fā)現自然現象之間的規律及定律。具體到智能科學(xué)，就是研究人的智慧，建立人機結合系統理論，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)的一般規律與理論，研究人造物的構成方法及原理的科學(xué)[1]。如智能技術(shù)是在智能科學(xué)的框架內創(chuàng )建人機結合智能系統所需要的方法、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(gè)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，充分運用智能技術(shù)工具創(chuàng )建各種應用系統[2]。由于智能科學(xué)、智能技術(shù)和智能工程三個(gè)領(lǐng)域所強調的研究任務(wù)不同，因此智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才培養目標可以分為科學(xué)技術(shù)型(或稱(chēng)為研究型)和工程技術(shù)型(或稱(chēng)為應用型)。前者是研究型培養模式，以培養具有學(xué)術(shù)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、復合性和創(chuàng )新性；后者是工程型培養模式，以培養在工程領(lǐng)域中具有應用復合能力的人才為主，尤其要體現人才培養的綜合性、復合性和應用性[3]。更值得注意的是，進(jìn)入21世紀之后，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程問(wèn)題的綜合性與復雜性也不斷增強。在這種情況下，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)如何解決復雜系統提出的一系列工程問(wèn)題，培養出具有時(shí)代特色的優(yōu)秀工程人才，是新時(shí)代賦予新專(zhuān)業(yè)的一種使命。
1智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)現狀問(wèn)題分析
由于智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)成立僅有短短7年時(shí)間，還處于不斷發(fā)展之中，所以不可避免地存在一些問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的培養存在兩種模式：科學(xué)型人才和工程型人才。因此，如何根據各個(gè)學(xué)校的傳統優(yōu)勢和培養目標來(lái)選擇學(xué)生的培養模式，非常重要。然而，受傳統教育模式的影響，即使在智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)中，對人才的培養仍然偏重科學(xué)型，這就導致了目前該專(zhuān)業(yè)學(xué)生工程能力存在這樣或那樣的問(wèn)題[4]。
1.1缺乏實(shí)際的工程訓練和實(shí)踐
智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)雖然重視基礎科學(xué)與技術(shù)課程學(xué)習和學(xué)生分析能力的培養，但是對工程實(shí)踐訓練和對學(xué)生相關(guān)綜合素質(zhì)的培養相對較弱，重理論知識灌輸和輕實(shí)踐能力培養的老問(wèn)題仍然存在，教學(xué)、科研與實(shí)際生產(chǎn)的結合不緊密，因此學(xué)生的綜合能力無(wú)法應對如今復雜系統的工程問(wèn)題，難以滿(mǎn)足用人單位的需求[5]。
1.2專(zhuān)業(yè)設置缺乏特色
隨著(zhù)對智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的深入理解，人們逐漸認識到這個(gè)專(zhuān)業(yè)的重要性和光明前景。近幾年，設置這個(gè)專(zhuān)業(yè)的高校正在迅速增加。然而，深入分析這一新專(zhuān)業(yè)的高校分布和地域分布，設置該專(zhuān)業(yè)的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點(diǎn)建設高校、地方重點(diǎn)建設高校；而地域分布更為廣泛，在北京、天津、湖南、杭州等多個(gè)區域[6]。智能專(zhuān)業(yè)的這種不同水平的高校分布和地域分布決定了每個(gè)學(xué)校的專(zhuān)業(yè)設置應該具有自己的特色，應該適應我國產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟結構多樣性和地區發(fā)展不平衡性的需要。因此，院校不問(wèn)自身條件如何，不看當地經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構如何，使得智能專(zhuān)業(yè)的辦學(xué)模式和專(zhuān)業(yè)設置大規模趨同的現象應該得到充分的重視。
1.3缺乏對學(xué)生創(chuàng )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(kāi)始實(shí)施的“卓越工程師”教育計劃，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(dòng)地學(xué)習，以應付考試。這種模式的后果只會(huì )導致學(xué)生死記硬背，創(chuàng )新意識薄弱，造成了學(xué)校培養和實(shí)際需要的嚴重脫節。
2優(yōu)秀工程創(chuàng )新人才培養的途徑探索
根據目前智能專(zhuān)業(yè)中工程實(shí)踐和課程設置存在的問(wèn)題，我們提出了下面的解決方法。首先，根據學(xué)校的現實(shí)情況設置工程實(shí)踐的培養目標；其次，根據課程設置的不足提出課題組制度和以點(diǎn)帶面制度，作為課程設置的有效補充；最后，結合智能專(zhuān)業(yè)較新的專(zhuān)業(yè)知識實(shí)施創(chuàng )新型選題。通過(guò)有效實(shí)施這三個(gè)方法，培養優(yōu)秀的工程創(chuàng )新人才。
2.1差異性培養目標
培養目標是實(shí)現優(yōu)秀工程創(chuàng )新人才的關(guān)鍵。差異性培養目標是培養學(xué)生成才的本質(zhì)屬性，孔子早就說(shuō)過(guò)“因材施教”的理念。所以，對智能科學(xué)與技術(shù)這個(gè)新專(zhuān)業(yè)來(lái)說(shuō)，由于它仍處于快速發(fā)展和完善之中，尤其是不同類(lèi)型高校又有實(shí)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(shuō)，研究型大學(xué)要致力于培養工程研究型、工程創(chuàng )新型的高端人才，以培養學(xué)術(shù)研究型的科學(xué)家、研發(fā)人員和設計工程師為主；而教學(xué)型大學(xué)工程人才的培養目標定位要突出應用型，以服務(wù)地方經(jīng)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類(lèi)型的高校之間，即使在同一所高校，也應根據學(xué)生的興趣和實(shí)際情況確定不同的培養目標。具體來(lái)說(shuō)，即使是一個(gè)班級的學(xué)生，他們的興趣和目標也不盡相同，如有的學(xué)生立志學(xué)好英語(yǔ)，有的學(xué)生準備全力以赴考研不顧其他，有的學(xué)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(xué)生目標的差異性，是培養創(chuàng )新人才的一個(gè)前提。
2.2改革培養方式與途徑
目標確定以后，接下來(lái)就涉及到優(yōu)秀工程創(chuàng )新人才培養如何實(shí)施的問(wèn)題，其核心是讓學(xué)生得到充分的工程訓練，調動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性。實(shí)際操作過(guò)程中，教師可以把學(xué)生真正放到競賽的賽場(chǎng)上，如參加教育部“質(zhì)量工程”建設的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)大賽、“挑戰杯”設計大賽、“盛群杯”單片機創(chuàng )新設計競賽、“飛思卡爾”智能車(chē)競賽等。這些競賽都是以創(chuàng )新為主要訴求，課題的名稱(chēng)自擬。因此，通過(guò)這些比賽，學(xué)生們可以從選題、制作、參賽、完善作品等多個(gè)環(huán)節體會(huì )工程創(chuàng )新的全過(guò)程，大大提高工程實(shí)踐能力，為成為工程創(chuàng )新人才打下堅實(shí)的基礎。如何根據智能專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，并結合各種創(chuàng )新競賽，來(lái)實(shí)施這樣的工程訓練呢？通過(guò)下面兩種制度可以有效實(shí)現。 第一，實(shí)施課題組制度。即把智能系的學(xué)生分成多個(gè)課題組。如我校的第一屆學(xué)生分成了7個(gè)課題組，每組4～5人，在課題組的基礎上實(shí)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(xué)生獨立提出問(wèn)題的能力、獨立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力、科學(xué)研究能力和科技開(kāi)發(fā)及組織管理能力。但是，有一個(gè)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質(zhì)量非常必要。
第二，實(shí)施以點(diǎn)帶面制度。隨著(zhù)智能專(zhuān)業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)生越來(lái)越多，課題組越來(lái)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(xué)生。我們采用以點(diǎn)帶面制度來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。從橫向方面看，我們采用組長(cháng)負責制和核心組員制，每個(gè)課題組的組長(cháng)和核心組員由能力相對較強的學(xué)生擔任，作為導師和課題組組員之間的聯(lián)系紐帶，導師僅僅將相關(guān)的課題任務(wù)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(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性和自主性，鍛煉他們獨立解決問(wèn)題的能力和團結協(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低年級學(xué)生。這樣就實(shí)現了同一年級之間、不同年級之間的良性循環(huán)，保證無(wú)論那個(gè)年級的課題組，總有一個(gè)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(shí)現使用指導教師的有限時(shí)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)指導質(zhì)量和學(xué)生深入、廣泛、全過(guò)程參與工程訓練活動(dòng)，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
創(chuàng )新是教育部實(shí)施的“質(zhì)量工程”的核心。對智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，創(chuàng )新的核心是創(chuàng )新意識和選題。該專(zhuān)業(yè)學(xué)生一般會(huì )接觸到最新的智能傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能執行技術(shù)、智能信息處理技術(shù)。這些新的技術(shù)自然帶來(lái)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，結合我們的生活需求，就比較容易實(shí)現具有創(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(guò)“實(shí)踐學(xué)習”方式，將專(zhuān)業(yè)理論的學(xué)習與科研實(shí)踐緊密結合，在項目實(shí)踐中增強學(xué)生的自主學(xué)習能力、創(chuàng )新思維能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展，最終培養一批兼具創(chuàng )新力和領(lǐng)導力的精英之才。
通過(guò)以上三個(gè)方面的實(shí)施，智能系的幾個(gè)課題組在“挑戰杯”、“盛群杯”單片機創(chuàng )新設計競賽等創(chuàng )新類(lèi)比賽中制作出很有創(chuàng )意的作品，應用了智能專(zhuān)業(yè)的許多知識，取得了優(yōu)異成績(jì)。這極大鍛煉了學(xué)生的工程創(chuàng )新能力，初步達到了工程創(chuàng )新人才培養的目標。
3結語(yǔ)
在國內各個(gè)專(zhuān)業(yè)普遍重視工程創(chuàng )新人才培養的大環(huán)境下，筆者為培養優(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目標、課題組制度和以點(diǎn)帶面制度，并把這些方法應用到智能系學(xué)生的工程能力培養上，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(guò)在創(chuàng )新競賽中的全過(guò)程“實(shí)踐學(xué)習”，增強了實(shí)踐動(dòng)手、團結協(xié)作和組織協(xié)調等工程能力，最終成為能夠提出創(chuàng )新問(wèn)題并有效解決問(wèn)題的具有工程創(chuàng )新能力的人才。該方法具有較強的實(shí)踐價(jià)值和良好的效果，初步達到了將智能系專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養成為工程創(chuàng )新人才的培養目標。
參考文獻：
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