创新型课程系统构建与社会实践模块研究——以《科技创新思维训练》课程为例.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 43 创新型课程系统构建与社会实践模块研究以科技创新思维训练课程为例 王 冰 刘久付 陈玉全 黄浩乾 褚福涛 河海大学能源与电气学院，江苏 南京 211100 摘要：摘要：随着创新创业教育的不断深入，对本科生创新意识和创新能力提出了更高的要求。在这样的背景下，培养方案中设立了科技创新思维训练课程，该课程通过方法传授、案例分析、课堂训练、学科竞赛、社会服务等多个环节，使学生了解各类创新实践的总体情况和主要需求，熟悉电子产品设计与制作的主要步骤，掌握嵌入式开发软硬件结合设计的关键知识，培养学生的创新意识、研究性思维和创新创业能力，充分提高学生的动手实践水平，增强团队协作能力，为专业知识的自我学习和服务社会的创新实践打下坚实的基础。其中，社会实践模块是本课程的重要组成部分，以服务社会为目标，通过典型案例说明了本课程在课程思政、产教融合协同育人等方面发挥的重要作用。关键词：关键词：创新思维；社会实践；典型案例；思政教育 中图分类号：中图分类号：G642 2013 年 11 月 8 日，习近平总书记向全球创业周中国站活动组委会专门致贺信，特别强调了青年学生在创新创业中的重要作用，并指出全社会都应当重视和支持青年创新创业。党的十八届三中全会对“健全促进就业创业体制机制”做出了专门部署，指出了明确方向。为贯彻落实习近平总书记系列重要讲话和党中央有关指示精神，适应大学生创业发展的形势需要，各高等院校开展了各有特色的创新创业教育模式，旨在提高学生的创新创业实践能力，使传统的实践教学与创新创业教育实现对接。创新创业工作要落在实处，课程建设是主要抓手。在这方面全国高校进行了广泛的探索与实践，文献1研究产教融合背景下高校创新创业教育的发展路径，致力打造多链衔接的协同矩阵和良好的生态系统；文献2以生态工程学课程的教学和实习为例，提出教学、实习与创新创业的联动模式；文献3以 经济地理学 课程为例，探索“以学为中心”的创新课程教学设计，对传统教学模式进行创新与实践；文献4论述了创新实践课程在学生竞赛创新能力培养中发挥的关键作用，文献5则说明学科竞赛对于学生创新能力培养的重要作用，因此理论教学、实践教学与学科竞赛构成了学生创新创业能力培养中的核心环节。我院在低年级开设科技创新思维训练课程，将实践训练引入学生的课程系统中，强调理论联系实际，既提高了全体学生的实践意识，又选拔出具有潜力的学生作为后续竞赛的主力。科技创新思维训练课程创建于 2015 年，作为自动化专业一门重要的创新创业类必修课程，当年开设的目的是为了解决自动化专业本科生培养中存在重理论、轻实践，重继承、轻创新，重校内、轻校外的问题，也就是，培养过程中实践训练不足，创新思维匮乏，不能与社会需求紧密对接。本课程立足于本科生创新意识培养和实践能力训练，在新生中就培育创新实践、服务社会的思想种子，引导学生有意识的提高实践能力、培养创新思维、建立服务意识，真正学以致用，用专业技能去服务社会、造福他人。该课程通过多年的建设和完善，已经取得了丰富的成果，前后培养了 8 级自动化专业本科生，出版了专业教材，在河海大学课堂在线上建立了线上课程，并建有校内的专用实践训练场地。以专业创新服务社会是本课程的主要目标，在校内学习、实践的基础上，本课程进一步向校外拓展，建立校外实训基地；与水电行业紧密结合，开展科学研究；培育创新创业点子，参加高水平学科竞赛；关注社会热点，利用专业技能接触社会、认识社会、服务社会。1 课程主要环节与体系构建 本课程内容由五大环节组成：理论教学、案例实操、基地实训、创新竞赛、社会服务，由理论到实践、中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 44 由校内到校外，不断提高学生的实践能力和创新水平。1.1 理论教学 在校内进行。学习内容包括：电工电子基础知识、硬件设计与制作、单片机编程等。为配合理论教学环节，出版了本课程教材电工电子实训基础教程（南京大学出版社，2019）；在河海大学课堂在线建立线上课程科技创新训练与实践，便于学生自主学习与反复演练。1.2 案例实操 在校内进行。这部分配合理论教学，利用典型案例对学生进行基本技能训练，学习内容包括：数显温度控制器、多功能数字钟、电压测量报警仪等典型实例的设计、制作和调试。在教师指导下完成，不限于课堂时间。该环节建有专门的实训教室，包括配套设备和装置，学生可全天候预约使用，教师进行现场和线上答疑。1.3 基地实训 在校外进行。在校外基地的训练工作则更加贴近社会，根据当前社会上的一些实际电子系统，进行分析和研究，学习内容包括：智能机器人系统、三维成像系统、智能灌溉系统等。该环节依靠在南京的基地完成，现在主要有南京宽塔信息技术有限公司和江苏字母科技有限公司。该阶段的培养为下阶段社会服务奠定了良好的基础，进一步提升了学生的创新实践水平。1.4 社会服务 在校外进行。该环节立足于解决实际社会课题，针对当前社会热点问题，利用自己的专业知识提出解决方案并加以实现。分为自主选题和指定课题两种情况，依靠校外基地展开。自主选题需与指导老师讨论后确定，指定课题则围绕河海大学的水利特色展开科学研究，依靠的基地是新安江水电站。1.5 创新竞赛 在校外或校内进行。社会服务为创新竞赛提供了素材，也激发了学生的创新热情，往往社会服务中获得的优秀成果会成为参加重大赛事的优秀作品。本课程面向的主要竞赛有“互联网+”创新创业大赛、“挑战杯”全国大学生竞赛、全国大学生电子设计竞赛、全国智能车竞赛等。近年来随着课程的深入，取得了一系列优异的成绩，包括“互联网+”大赛国赛银奖，“挑战杯”国赛一等奖、二等奖，全国大学生电子设计竞赛一等奖 2 项、二等奖 4 项，全国智能车竞赛一等奖 3 项、二等奖 3 项等。2 社会实践模块及典型案例 社会实践模块包括参加创新竞赛和进行社会服务两条路径，而两者也是相互关联的：参加创新竞赛可以提高服务社会的能力，而服务社会，解决实践问题是创新的真正源泉。社会服务的具体内容根据以下两方面的典型案例进行介绍：（1）案例一：发挥学校特色，服务水电建设基于水下机器人的水电工程自动检测 水工建筑物常年水下运行，大坝坝体、消能设施、隧洞、金属结构、护岸等均存在不同程度的结构磨损、淘刷、水下淤积、渗漏等水下工程问题，检测需求非常巨大。河海大学以水利为特色，自动化专业紧密结合水利水电行业，将新安江水电站作为指定课题的校外实习基地，进行社会实践，对水下机器人和水下探测新技术进行研究及应用，提高了水下检测的效率以及准确性。主要训练内容包括两个方面：研发水下机器人自主探测检测技术，为水利水电工程安全保驾护航；结合校外基地的思政元素，培养学生热爱祖国的家国情怀。具体详情如下：1）水下机器人自主探测技术 对于水库大坝水下部分的检测早期主要通过放空检测或蛙人检测，但是这些方法都存在较大的问题和危害。我们联合实习基地，研究水下机器人自主探测检测技术，通过水下机器人搭载个性化的检测工具，助力水利水电用户完成日常巡视检查、年度巡视检查以及特殊情况下的巡视检查工作。水质条件较差的情况下，水下机器人可通过搭载声学传感器，利用声波在物体表面或内部结构反射的原理获得目标物的二维或三维成像，从而发现水库大坝水下结构的病害隐患。2）校外基地的思政教育 作为新中国第一座大型水电站，新安江水电站的红色基因深邃久远，特邀请当地党史宣讲团成员王一中先生给专业学生开设讲座新中国水电建设史是重要党史、没有周总理就没有新安江水电站等，宣讲新中国水电站建设与发展史，增强学生爱国主义热中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 45 情与自力更生的精神，激发学生的民族自豪感与文化自信，启迪学生将个人发展融入国家和历史发展的大潮中。（2）案例二：关注社会热点，服务社会需求面向医疗器械的电子设备研发与应用 作为高校的创新创业团队，我们希望利用专业知识和技能，面向社会需求发挥出自己的力量。主要训练成果包括两种医疗器械：便携式呼吸系统监护仪、基于直流电机的漩涡混合器。具体详情如下：1）便携式呼吸系统监护仪 针对一些呼吸道疾病的轻症患者亟需能快速诊断、轻便简易的监护设备，我们联合校外实践基地，研发了便携式呼吸系统监护仪，可对患者的血氧饱和度、心率、呼吸率和体温进行快速检测，并可通过阿里云实现数据上传，进而实现数据筛查功能，大大提高了诊断效率。2）基于直流电机的漩涡混合器 检测前常常需要对采集样本进行预处理，往往花费较长时间。为了提升检测的效率，我们联合校外实践基地，研发了用于检测前期处理的基于直流电机的漩涡混合器，主要用于对试剂进行振荡、混匀，大大提高了检测效率和精度。该设备已投入实际使用，产生了显著的经济效益和社会效益。3 课程特色与创新 本课程充分整合了校内外的创新实践资源，依靠校内实验室和校外基地，按照理论学习、实操训练、竞赛提升、服务社会的顺序层层深入，循序渐进培养专业创新人才。在本课程的推动下，学生取得了丰硕的成果，实现了社会效益和经济效益双丰收。本课程具有以下特色和创新点：（1）紧密结合学校特色，大力服务水利水电行业 河海以水为特色，本课程联合校外基地：新安江水电站（杭州），开发水下潜航器平台和水下自动检测系统，为水电站、水库的日常维护、设备检修、故障处理等提供最新的技术支持，真正将最前沿的专业技术服务于重大水电工程中，培养了学生，服务了社会，也深化了校企合作。（2）时刻关注社会焦点，全力服务社会重大关切 学以致用，电子产品的发明创造能为社会上的最新问题提供技术方案支持。本课程关注到当前的社会需求，针对现实问题，利用专业知识寻求解决方案，先后研发了便携式呼吸系统监护仪和基于直流电机的漩涡混合器，将专业专业教育与社会服务紧密结合，取得了突出的社会效益。（3）时刻牢记家国情怀，综合培养红色专业人才 专业教育离不开思政教育，本课程立足于培养又红又专的专业创新人才。在新安江基地，学生深切体会了新中国成立创业的艰辛和激情，体会到以周总理为代表的国家领导人深厚的爱国情怀，深化了对中华传统文化的自豪感和自信心，这些家国情怀和专业素养相结合，在不经意间融入学生的精神世界。4 结论 本文以科技创新思维训练课程为例，说明创新型课程系统构建及社会实践模块的主要组成。课程内容包括五大环节，由理论到实践、由校内到校外，将理论教学、实践教学、学科竞赛与服务社会串联起来，递进提升学生的创新实践能力；而社会实践模块则包括参加创新竞赛和进行社会服务两条路径，集中体现了服务水利水电行业、关注社会焦点问题、培养红色专业人才的课程特色与创新。在现有基础上，该类型课程可以进一步充实、提升，在本科生创新能力培养体系中发挥更大的作用。参考文献 1邓炼,苏相丁.产教融合下地方高校创新创业教育生态系统构建研究J.中文科技期刊数据库(全文版)教育科学,2023(4):14-17.2顾莉,华祖林.课程教学 实习与创新创业联动模式研究以生态工程学教学为例J.教育信息化论坛,2022(2):93-95.3王龙升,王肖惠.“以学为中心”的创新课程设计以经济地理学为例J.高教学刊,2023(10):60-63.4何美凤,刘芳,李翔.关于创新实践课程对于学生科技 竞 赛 创 新 能 力 培 养 的 探 究 J.教 育 教 学 论坛,2017(10):104-105.5陈明燕.基于学科竞赛的创新能力培养课程体系构建路径分析J.教育现代化,2019(79):180-181.作者简介：作者简介：王冰（1975），男，博士，教授，主要研究方向为可再生能源发电系统建模与控制。