孙玉宽　史风栋　沈振乾　徐国伟

摘要：在分析现存创新实验室制度弊端的基础上，细化了电子类创新实验室结构，形成“轻准入、重培养、严考核”的育人体制。完善本科生课外培养的体系，增加多学科交流合作引导，形成本科生自主科研培育环境。在评价回馈上，引入第三方工程素养评价方法，对改革制度进行评价和修正。

关键词：新工科；创新实验室；培养机制

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2018.09.050

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-1580（2018）09-0180-03

《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》中对新工科有以下五方面的新：工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系。创新实验室现有培养模式是以学校、教师为主导，学生的创新热情不能得到充分激发。改变主导模式，已经成为创新实验室的改革重点。本文以降低专业实验室招收和培训门槛，增加不同专业学生对电子类知识的掌握和实践创新能力为目的，以改革实践和第三方人才评价反馈形成类0BE（Outcom-basededucation）模式的创新培养过程，形成以专业和兴趣能力区分学生培养渠道的新工科人才培养模式。

一、新工科人才需求

新工科人才需要具备的新素养有：由相关概念而引发思考的能力、使命感和价值感、对工程问题的大局观和空间感、对问题的关联力、想象力、宏思维、批判思维。新工科人才新素养的要求与“五个新”息息相关，其基础为学生需具有扎实的本专业知识和实践技能，同时具备了解和运用其他专业知识的能力和条件。现行的大学教育主要在以下几方面限制了新工科人才的培养：

现行的大学教育在一定程度上重视本专业理论课的学习，在实验或实习方面不够深入；

涉及其他专业或学科的课程，对学生的要求相对放松，且没有有效的实践活动，其他专业和学科知识的缺乏在一定程度上限制了学生的想象力、关联力和宏思维的形成；

大部分学生沿袭了初高中以教师为中心的思维和行为方式，对问题的思考和解决方法在一定程度上依赖于教师的指导和讲授；

大部分学生对教师的观点或指导缺乏批判精神，具有较强的从众心理，容易形成“权威意识”。

即使现今出现了多样化的教学方式和手段，例如MOOC、翻转课堂、开放式教学、超星泛雅等，但总学时限制着实施的效果。创新实验室作为课堂教学的有机补充，对课程和知识的深入实践和学科交叉作用明显。

二、创新实验室现存问题

教师中心化严重。出现此类现象的主要原因在于两个方面：一是，指导教师的个人发展问题，必然使得教师以自身科研或横向项目为主。逐渐形成了研究课题与学生实际能力脱节、专业知识不具备、对项目兴趣度不高等弊端；二是，大多数学生进入实验室的有效时间短。基本上能对专业知识掌握并进行实践的时间集中在大二下半年和大三上半年，没有培养自己项目探索的足够时间。

对不同专业学生进入专业创新实验室的门槛限制。专业类的创新实验室大多从事本专业的实践和研究。本专业学生得到锻炼的同时也给非本专业学生进入实验室造成了高门槛。专业组成单一不利于多学科的融合，从而限制了学生联想思维能力的锻炼。以电子类专业创新实验室为例，集中的难点体现在于对专业性MCU的掌握和使用、对专业性模拟和数字电路的设计和理解、对专业基础知识和相关标准的掌握等几个方面。

对于普通高等学校学生的能力提升方面培养有欠缺。普通高等学校的学生培养集中在基本实践技能的掌握和运用上，学生缺乏深入研究。以电子类专业创新实验室为例，学生的培养拘泥于对传感器和MCU的使用，但对传感器数据精度提升、数据处理算法和多传感器融合等方面研究较少。

评价指标单一。现有的创新俱乐部的评价多数集中在于学生参加竞赛获奖上，忽视了学生素养的培养。在学校引导方面，与学生利益息息相关的保研和就业也在加分和推荐上只按照分数和竞赛成绩推荐，而缺乏对学生实际情况的考核。

三、创新实验室改革方向

（一）细化电子类创新实验室组成

将创新实验室分为基础部、应用部和创新部三方面。

1.基础部

基础部主要完成学生对本专业的认知，在大一新生中进行。电学基础部针对本专业且有意愿进行实践的同学在数模电基础和PCB布局实现过程进行培训，掌握专业基础。MCU基础部针对学生情况进行专业级ARM内核单片机指导和入门级Ardui.no系列开发板的指导，降低电子设计的门槛，广泛吸收各专业同学参与。控制基础部完成学生对各种电机的选型和控制基础上，针对有兴趣和本专业学生进行PID参数整定培训，非本专业学生专注于PID参数的调整和应用上。

2.應用部

应用部下设项目部和竞赛部。竞赛部将竞赛分为专业级和非专业级两部分，专业级竞赛允许本专业和基础较好的非本专业学生参与，非专业级竞赛以非本专业学生参与为主，本专业学生参与为辅，队伍组成人数2：1为宜。项目组以学生主导和教师主导为两条并行主线。依托教师本身科研或其他项目及大学生创新创业项目，实现学生项目的实践。

3.创新部

创新部主要完成多学科和专业的协作与融合。创新部以下属的算法部作为主导，研究内容以学生为主，教师为辅。教师只提出建议和发表意见，无决策权。算法部主要专注基础算法和发展前沿，主要方向在人工智能、深度学习、大数据等方面进行研究。协作部以完成创新部成果转化为主，在研究成果转化为实验室设备的过程中，涉及到产品设计、机械结构、产品测试和体验管理等环节，可使各专业学生尝试本专业内的知识。

（二）改革选拔方式

现存的创新实验室招新和选拔方式多为考试选拔和教师面试直接决定，考核标准主观成分大。造成此种考核和选拔标准的原因是多样性的，主要在于可以快速判断出基础差的学生，进行淘汰以适应有限的实验室资源。但是此方法不符合教书育人的本质，将有热情但是无基础的学生挡在门外。

1.选拔方式

选拔方式的改革应集中遵循“轻准入、重培养、严考核”的原则。在进入俱乐部初期，将申请加入的同学按照基础程度分为基础组和加速组。基础组学生分为若干小组，统一发放所需设备和原器件等，按照小组组员课程情况分时复用，将设备和原器件的利用率提高。加速组可根据情况直接进入电子系统设计，不占用基础的实践资源。

2.竞争淘汰机制

竞争和淘汰是激励学生潜力的必要方式。现有的竞争和淘汰一般区别在于竞赛成绩和自然淘汰两种方式，两种评价方式都集中在点的时间层面上，没有对过程进行评价和累积。

适应新工科人才培养的竞争淘汰机制应使用积分制，具体应有以下几个方面：

（1）在实践过程中按照不同任务的层次进行积分，针对不同年级的学生进给予不同的权重，以综合衡量完成任务的付出程度。由指导教师联合进行评价，进行分数平均后计入学期总积分。

（2）增加对创新实验室综合管理和新媒介维护等工作的积分。在增加实验室成员的责任感和使命感的前提下，加大实验室的宣传力度。充分利用微信公众号、蓝墨云班课、超星泛雅、GitHub等平台，锻炼学生对外发布信息的严谨性和责任感，同时了解前沿和同行的研究方向。

（3）鼓励不同专业和学科学生之间合作，对应用型研究成果以自制设备形式使用，并提供一定金额的研究经费。对学生发表教改论文提供支持。

（4）引进惩罚制度。在项目制的前提下，学生无故未完成节点任务或无故放弃的，减去相应积分。积分每个学期清零，以激发不同层级学生的动力。

（5）按积分对学生进行实验室准入条件的考核。

（三）加强不同种类创新俱乐部合作

校内不同种类创新俱乐部的合作，可以增加不同行业教师、学生和不同领域需求的融合和交流。相互合作的益处有以下三点：解决实际开发项目中不同专业知识的需求和教师跨专业知识深度之间的矛盾、解决学生实现中非本专业因素影响实现效果的现象、解决电子类设计偏重技术忽视外形设计和实际需求间的矛盾。

四、引入第三方评价方法和体系

NAEP是美國教育部领导下的国家教育进步评价项目（The National Assessment of Educational Progress）的简称，其对技术与工程素养的定义是指一个人运用、理解和评价技术的能力，包括理解指定解决方案和达成目标所需的技术原理和策略。NAEP运用信息技术模拟现实，创设问题丰富的多媒体情境，基于情境、计算机和群体水平进行评价。

基于NAEP的启发，创新实验室对学生毕业前评价应采用已存第三方评价体系进行评价。在校内应用评价时，可由各专业有工程背景的非创新实验室指导教师成立评委组，组成实际场景的工程问题库。学生针对工程问题库提供自己的解决方案，评委从方案合理性、不同专业角度、节能环保、社会责任感等方面进行评价。

评价结果反馈用于创新实验室结构调整和培养项目的优化，形成类OBE的创新培养模式。

五、结语

通过创新实验室机制的改革，以不同的教学方式达到去教师中心化等弊端，加强多专业合作，培养学生的社会责任感和使命感。第三方评价体系的引入可验证改革的成效和修正改革的方向，是新工科建设下创新和学生素养提升的必然道路。

[责任编辑：韩璐]