基于三阶演进的实践教学体系创新探索——以A大学电子信息类专业为例

张 徐，孙科学，程 勇，赵 强，成谢锋

（南京邮电大学 a.教务处；b.电子与光学工程学院微电子学院；c.信息电子技术国家级虚拟仿真实验教学中心，江苏 南京 210023；d.通达学院，江苏 扬州 225127）

当前，社会技术创新及产业升级快速更迭，培养创新型工程人才成为实现中华民族伟大复兴的迫切需求。“工程人才创新能力的形成和发展以实践活动为基础，实践能力是创新能力形成和发展的重要前提条件。创新的结果和效果要通过实践活动在现实中体现出来。”[1]电子信息类创新人才培养同样需要通过实践活动来得以强化。A大学电子信息类专业以创新能力培养为目标，创设了“三阶演进的一体化实践教学体系”，取得了良好成效。

1 我国工程教育实践教学的问题

由于社会日益重视工程人才的实践能力，我国高校为适应外部需求，改变重视理论教学的传统，采取创设校内外实践教学平台、与企业建立合作关系、增加实践教学课时等一系列措施，使工程教育实践教学得到了很大改观[2-4]。尽管如此，实践教学中仍然存在一些问题。

1.1 实践教学平台虚设

由于缺乏完备的平台管理制度和配套措施，各类实践教学平台在人才培养中未能物尽其用，导致形同虚设的情况比较普遍。例如，校企之间建立的实践教学平台，多以挂牌为目的，未能深入合作制定和完善相关政策与条例，未能切实建立知识产权保护机制，导致企业在知识产权等安全方面产生担忧。又如校内的实践教学平台，多数为应对外部评估等需要而建立，而不是为了更好地培养人才而设立，因此实用性不高。一些平台设备因闲置或未及时更新，无法适应快速迭代的工程技术需求，成为教育资源浪费的重头。

1.2 实践教学评价缺乏

高校虽然开始重视实践教学环节，但由于缺乏完善的实践教学评价体系，导致学生和教师对实践环节不够重视，重形式而非过程。目前，实践教学体系大多沿用课程教学的考核方式，对工科学生的评价重理论、轻设计、缺实践。学生的工程实践能力和创新能力缺乏一个整体的评价体系，学生毕业时学校所出具的成绩单难以体现其工程实践能力和创新能力，导致学生应聘时无法有效证明自己，也不能让企业在招聘时真正了解毕业生。

1.3 指导教师能力不足

我国高校中，新手教师大多为硕士或博士毕业直接进入高校工作，他们中的大多数人理论功底扎实，但未经过系统的工程实践训练，仍然采用科学教育的方法从事工程教育。在实践教学指导中，无法在学生进行工程实践过程中提供有效的支持。尽管一些教师有丰富的实践经验，但因科研绩效考核的压力或校外社会服务工作繁忙，而无暇顾及学生实践活动。因此，具有丰富工程背景又有学术水平的“双师型”教师尤为缺乏，已成为我国工程教育师资队伍建设中亟须面对和改善的问题。

2 三阶演进的一体化实践教学体系内涵

三阶演进的一体化实践教学体系（下文简称“三阶实践教学体系”）是A大学为解决工程教育实践教学的问题而建立的。“三阶”具体指认知求证阶段、综合实践阶段和创新创业阶段；“一体化”是指三个阶段为层层递进关系，紧密关联。三阶实践教学体系能够达成将创新创业能力和实践能力培养融入课程体系，实行阶梯培养的目的。在纵向维度上，拓展低年级学生的知识面，为高年级学生提供个性化、差异化教学；在横向维度上，增设研讨课、案例分析课、科技前沿课等开放性课程，拓宽学生视野，促进学生创新能力提升。A大学围绕电子信息类人才培养创新能力提升这一核心命题，提出“学科引领”和“创新激励”两大理念，实施“重构递进式创新课程教学、打造全周期竞赛训练模式、构建项目驱动式实训实战、构筑高质量创新实践平台”四大举措，落实“高层次人才和高水平科研团队一流师资、国家级科研和教学平台、实践教学环节过程监控、成果导向的质量保障、创新实践专项基金”五大保障，构建了学科建设与学生创新能力发展深度融合的“三阶演进的一体化实践教学体系”，如图1所示。

图1 三阶演进的一体化实践教学体系总览

2.1 第一阶段

在认知求证阶段，教学对象为低年级学生，目标以掌握理论为主，实践活动为辅[5-6]。这一阶段将理论课程、实践课程进行一体化设计，强调学科发展对课程内容与教学方法的支撑引领作用。求证过程要坚持因材施教、循序渐进、教学相长，理论课程与实践课程之间动态呼应，促进学生理论结合实践，深化对理论的理解。实践活动主要通过增设研讨课、案例分析课、科技前沿课等开放性课程，拓展低年级学生的知识面，促进学生创新能力提升。在教学方式上，针对基础性、验证性实验实践教学环节，采用案例式、研讨式的教学方式。在教学内容设计上，面向新工科，推进电工电子技术系列课程理论实践一体化建设，实施工程教育，完善电工电子技术案例库[7-8]。

1）认知求证阶段中以创新的知识表述方式开展教学实践和教学研究。体现为以工程设计为主线，使电子技术原理和工程实践相结合，培养学生的电子电路设计能力，强化学生的工程实践能力和创新能力。

2）认知求证阶段要面向新工科，推进工程教育，完善电子与信息技术案例库，推进电子与信息技术系列课程理论实践一体化建设。三阶实践教学体系通过电子工程实践提升课程建设的向心力，通过参加全国电工电子基础课案例竞赛、电子信息类专业课案例竞赛等提升课程建设的影响力。

3）认知求证阶段要在创新实践教学中深入挖掘课程育人价值。实践课程建设上理清电子信息技术与实验的学科逻辑，重构课程思政视域下电子技术与实验相关的知识逻辑和价值引领。在授课过程中鼓励创造力、创新力，强调敏锐的观察力，提倡发现问题、提出问题，提供分析与解决问题的机会，促使学生通过知识技能的学习，建立良好的情感态度和价值观。

2.2 第二阶段

第二阶段为综合实践阶段，主要面向大三年级学生。该阶段采用问题导向方法开展教学，通过系统性设计、综合性实验实践，进一步优化授课形式，强化竞赛式、项目化、任务式教学，增强学生解决复杂问题的能力[1]。

2.2.1 竞赛式

综合实践阶段打造“模块训练—研赛共创—竞赛实战”的三层次全周期竞赛人才培养模式。这种模式由专职教练队伍组织，通过电子信息类竞赛实训选修课、冬令营、夏令营、积分赛进行竞赛训练，达到启发学生创新意识的目的；以“互联网+”“挑战杯”等高端创新竞赛为抓手，以赛促创，强调学生自主完成创新实践项目，提升创新能力。

2.2.2 项目化

综合实践阶段采用双向选择机制，推动学生与高层次人才、高水平科研团队的互动，以学科前沿课题为主要研究内容，引导学生自主自愿参与各类工程项目，制作出符合特定标准的产品。在理论实践一体化课程实施过程中，强调任务和项目是课程的基本构成单位，强调以学生为中心，使教师的主导角色转变为引导角色。

2.2.3 任务式

课程教学采用引导型课程设计与授课形式，以一系列工程任务组织课程内容，通过工程任务引领理论知识、实验技能的学习，培养学生工程思维，改变把知识、技能与工作任务相剥离的传统方式。

2.3 第三阶段

第三阶段是创新创业阶段，该阶段面向大三和大四年级学生，旨在培养创新能力和创业品质，是创新创业实践教学体系的重点内容[9-10]。在该阶段，通过整合国家级研究平台、国家级实验实践平台、校外创新实践基地、科研成果转化中心等资源，建立完善的实验室开放体系，强化学科科研平台和专业教学平台在学生创新实践能力培养中的协同效应，支撑学生实践环节的内容提质和时空拓展，服务学生创新能力提升[11-12]。

1）在教学内容和选题方面，创新创业阶段注重“地方产业转型升级的技术需求”和“高校创新创业的项目需求”有效对接。建立高校创新创业教育与社会需求的对接模式，满足地方产业创新转型升级和企业进行技术创新、管理创新的需求，解决高校高质量创新创业课题资源不足的问题，提升学生创新创业项目的成功率[13]。

2）教学方法上，针对工程化、创新型实验实践环节，采用导师制、研讨式教学方式。

A大学依托区域技术转移中心，充分利用当地政府的桥梁和纽带作用，通过政产学研合作，实现了创新创业教育平台资源共用、资源共享和资源整合的新途径，完善了“双师型”教师的培养与选聘途径，培养了“双师型”创新创业导师。

3 三阶演进的一体化实践教学体系实践探索

在三阶演进的一体化实践教学体系的构建实施过程中，融合课程“大思政”的理念，构建全周期项目驱动式研究性学习，形成了一套完整的针对实验实践教学的多元化评价机制，在教学理念、教学内容、教学方法等多方面取得了创新。

3.1 融合案例式课程思政教学理念

国家相继出台的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》《关于加快构建高校思想政治工作体系的意见》等文件推动了高校进入“全面推进所有学科课程思政建设”的阶段。在此背景下，A大学响应国家号召，积极将课程思政理念融入三阶演进的一体化实践教学体系中，作为重要创新点予以实施。

电子信息类实践课程是面向通信工程、电子科学与技术和自动化控制等专业学生开设的一系列专业基础实践课程，课程内容是与人们生产生活息息相关的，蕴含着丰富的思政元素。根据教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》的总体要求，A大学结合双一流大学建设和电子科学与技术学科建设的实际情况，在课程学习、实习实践和学科竞赛等各个维度中融入思政元素，增加科研融入教学的课程思政案例，强化工程化、项目化、案例式教学，增强学生的学习兴趣，培养学生的工程能力、创新精神和家国情怀；教学设计时，将“有机电子学”“柔性电子学”“微电子学与固体电子学”等优势学科的科研成果和当前信息通信领域的国际形势融入实验实践教学案例，设立“产业教授大讲坛”，邀请中兴、华为总工程师定期走进大学讲坛，以他们的亲身经历提升学生的思想境界。案例式教学通过师生互动，涵养家国情怀，锻炼学生的社会责任感，增强学生的科技创新使命感和责任感，激励学生致力于探究和解决我国现阶段的“卡脖子技术”的奋斗意志。教材案例的建设中，遴选课程教材的知识点，精选工程实践中含有思政元素的案例进入教材，深入浅出的呈现工程理论知识中的伦理、规范等，构建思政与工程理论深度融合的教材知识体系。整体实践教学内容涵盖电子系统设计基础、电子工程项目设计方法、案例与实施指导、创新创业实践等内容；课程教学资源体系注重推进实验实践系列课程的MOOC资源建设和多媒体教材建设，探索实体课堂教学与在线教育的翻转教学模式，实现线上线下课程教材内容一体化设计，打造具有本土化特色的工程类课程教材。面向不同的专业要求和学段要求，案例式教学采用实验实践课程理论与实验一体化的教学方法，充分利用“互联网+教育”相关技术与理念，形成了系统的实验实践课程资源体系，达成了思政教育与专业教育相互融合、同向同行的目的。

3.2 构建全周期项目驱动式研究性学习模式

《关于全面提高高等教育质量的若干意见》（高教30条）中明确提出，教学中要“创新教育教学方法，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”。在研究性教学的实施中，A大学注重综合智力与非智力要素的培养，在经典工程案例的基础上，不断融入面向行业应用的新知识、新技术，以工程问题为导引，通过研讨和实验设计的方式，开展创新实践能力的培养，锻炼学生的探究能力。

围绕创新实践类课程的学习目标、学习内容和学习方式三个基本问题，A大学以工程项目的研究性学习为基础，通过专题研讨、系统设计、仿真研究、系统实现、实例辨析等方式，培养学生工程能力和研究性思维，帮助学生成为工程型、创新型人才，建成完善的“项目驱动—创新激励—创新输出”的全周期项目驱动式研究性学习模式。该学习模式鼓励所有学生根据自身特长和兴趣在大一年级就尽早融入科研团队，在指导教师引领下创建跨师生、跨学科、跨年级合作的项目团队。项目要以解决问题为导向，避免为科研而科研的形式主义，学生依据项目总目标制订各自科研子目标，根据目标有计划地实施科研项目，在目标达成或未达成阶段总结和反思科研过程，为下一次参与项目做准备。学生在参与项目过程中，教师应全程指导，指导并非是手把手地教，而是以物质资助、技术支持和评价鼓励为主，使学生发挥自主能动性和团队协作能力，攻克难点、实现创新，最终提升学生工程实践能力。全周期项目驱动式研究性学习模式如图2所示。

图2 全周期项目驱动式研究性学习模式

3.3 建立形成性多元化评价机制

评价是指挥棒，极大程度上影响学生学习的主动性。项目团队针对全周期项目驱动式研究性学习模式，构建了多元化评价机制，在提升学生学习主动性的同时，也极大地提升了学生的工程实践能力。

课程团队对学生实践课程学习评价贯穿于三阶演进实践教学体系全流程。在认知求证阶段，学生通过MOOC视频预习教学内容，上课时通过实操训练测验预习效果，教师和学生、学生和学生之间讨论疑难问题。在综合实践阶段，通过测验和作业中出现的问题，在课堂上进行讨论，完成小规模限制性在线课程（small private online course，SPOC）教学，通过工程项目的研究与设计，完成知识到技能的转换，达到解决复杂工程问题能力训练的目的。在创新创业阶段，作业采用项目报告和文献阅读相结合，课堂汇报和课下实训相结合的方式进行，通过“实操+理论设计”进行考核，考试成绩同时考虑项目综合报告的质量。

图3 实验实践课程多元化考核方式

4 三阶演进的一体化实践教学体系实效与反思

4.1 改革实效

A大学通过匹配创新实践体系与创新能力培养目标，理清电子电路相关技术与实验的学科逻辑，重构电子技术与实验相关的知识逻辑和价值引领，提升学生的工程设计和创新能力。三阶演进实践教学体系通过激励全面渗透创新实践体系，采用课程设置、教学方法的革新激发创新意识、创新思维，通过实训、实践、实战锻造创新意志力、战斗力，通过条件支持、制度政策保障创新精神、创新思想，全环节激发、淬励学生的创新内驱力、持续力，设计并践行一体化创新实践能力培养模式，取得了良好的教学效果。

学生创新能力的效果凸显，彰显在学生创新能力受益面大、创新层次高，学生科技创新能力明显提升，学科竞赛和创新创业成果丰硕。A大学在2021年全国普通高校学科本科生竞赛排行榜中，居全国高校第26名、江苏高校第一名；获“互联网+大学生创新创业大赛”5项金奖，多次获“挑战杯”全国特等奖，两次获全国大学生电子设计竞赛最高奖，实现全国大学生数学建模竞赛大满贯，荣获美国大学生数学建模竞赛全球最高奖SIAM奖和Frank奖等重要奖项。5年来，A大学获省部级以上学科竞赛奖项4 384项。

学生就业质量也取得明显提升。A大学每年60%以上毕业生留江苏工作与创业，主要分布在电子信息、通信和互联网等行业，为江苏经济高质量发展提供了强有力的人才支撑。此外，学校还培养了一批国家急需产业的创业领军人才，包括全美十大华人杰出青年李懿、中科凯泽科技有限公司联合创始人兼CTO吴军等。

立德树人效果显著。在案例式思政教学理念引领下，学生在专业领域的规范意识大幅提升，获得极高的社会认可度。A大学每年超50%的毕业生进入华为、中国移动、中芯国际等世界500强企业就职。2020年毕业生薪酬排行数据显示，A大学毕业生薪酬居江苏高校第三名。追踪调查显示，A大学学生在工作中的德行表现获得企业一致好评，取得众多知名企业对学校工程人才培养的高度认可。

4.2 效果反思

三阶演进的一体化实践教学体系是A大学在响应国家对创新型、实践型工程人才需求的现实背景下，经由专业教师、学校和社会团队协同合作产生的机制，同时也是A大学人才培养模式探索的阶段性成果。虽然已取得比较明显的成效，但该体系仍需在日常人才培养过程中接受实践的检验，毕竟人才培养具有滞后性，任何一次教学改革的最终效果都不是立竿见影的。

目前，A大学在已有成果的基础上，吸纳最新教育理念，适应社会发展需求和遵循人才培养规律的原则下，进一步反思和完善三阶演进的一体化实践教学体系，以此希望取得新的突破和创新。