科教融合背景下创新人才培养模式研究

［摘 要］ 针对国家对创新人才培养的需求，结合中北大学人才培养的特色，分析了科教融合教学方法对创新人才培养的重要性，论述了中北大学科教融合具备的优势，以及中北大学教师、学生在科教融合过程中所存在的问题，并在此基础上提出了教师、学生如何将科研与教学有机融合，实现“寓教于研、科教融合”，从而充分发挥科教融合的作用，更好地加强学生的创新意识、实践能力和社会责任感，为国家培养适应国家创新发展的战略人才奠定基础。

［关键词］ 科教融合；创新人才；培养方法

［基金项目］ 2022年度山西省教改项目“基于科教融合理念的电气工程与智能控制专业的教学模式研究”（J20220667）

［作者简介］ 李新娥（1971—），女，山西大同人，工学博士，中北大学电气与控制工程学院教授，硕士生导师，主要从事仪器科学与技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）14-0109-04 ［收稿日期］ 2022-11-08

高校作为人才培养的聚集地，如何培养创新型人才对国家的科技创新起着至关重要的作用。中国工程院院士杜祥琬曾指出：“要想成为世界科技强国，中国必须成为科学发现的沃土，技术创新的引领者和培养与吸引人才的高地”。教学和科研是高校的两大任务，教学是高校的立校之本，科研是高校的强校之源，教学能推动高校科研的发展［1-4］，科研能促进高校教学质量的提升，二者相辅相成。同时，科技创新与人才培养密切相关，科教融合的本质就是在科研—教学—学习的过程中进行知识的创新、传授、传播和传承，使师生能够进行互动式学术探究，取长补短、开拓进取［5-6］。如何将教学与科研有机融合培养适应国家创新发展的战略人才，一直是各大高校探索和思考的问题。

近年来，中北大学针对国家对复合型、创新型工程人才的迫切需求，以全面提升学生创新创业能力为宗旨，建设了30 000余平方米的创新创业实践场所，全力支撑教师、学生的创新实践活动，为中北大学实施科教融合提供了平台，进一步促进了科研与教学的有机融合，为培养满足国家需求、具有中北特色的创新型人才奠定了基础。

一、创新人才培养对科教融合的需求分析及存在的问题

（一）需求分析

创新型人才是国家民族发展的力量和源泉，创新型人才队伍是实现建设创新型国家的重要支撑［7-8］，创新型人才要具备扎实的基础理论、丰富的科学知识、严谨的治学态度，探索未知领域的勇气［9-10］。高等学校作为培养人才的前沿阵地，如何培养创新型人才至关重要。科研与教学紧密结合是培养创新型人才的重要手段。中北大学拥有一批高素质的科研生产骨干人员，具有较强的开发研制能力，十年来，共有70多项成果应用于“神舟”“嫦娥”“天宫”“北斗”“复兴号”“港珠澳大桥”等国家重大工程，有着良好的科研环境，尤其在工程应用方面具有独特的优势，为科教融合奠定了良好的基础，具有天然的“科教融合”优势。将高水平科研成果融入课程有助于培养学生利用多学科知识分析和解决复杂问题的能力，同时也将为中北大学“双一流”建设提供强有力的支撑。

（二）教学过程中科教融合存在的问题

通过对中北大学各学院的调研发现教师教学及学生学习中主要存在以下问题：（1）部分教师在教学过程中存在科研、教学“两张皮”现象，有的教师将主要精力投入科研中而忽视了教学，无法将科研成果转化为教学内容。还有部分教师虽然在课堂上给学生讲授自身科研项目，但与教学融合不紧密，不能从科研项目中提取出与课程相关的基本知识，学生感受不到课程对科研的支撑作用。例如，中北大学电气与控制工程学院、仪器科学与技术学院、信息与通信工程学院的教师承担了大量的有关动态测试的纵向及横向项目，这些项目有基础研究类的，有工程设计类的，各项目研制开发过程中涉及的课程有“传感器”“数字电子技术”“模拟电子技术”“误差理论与数据处理”“光电探测技术”“单片机”等专业课程，还涉及各类绘图软件、仿真软件、数据处理软件的相关选修课。但部分教师在讲课时无法提取出研制过程涉及的德育相关的科研问题与学生分析探讨，无法将科研问题潜移默化地引入课程当中，导致学生感觉科研与所学课程无关，从而给学生造成一种课程知识用处不大的感觉。（2）部分教师在教学过程中过分注重理论知识，教学方法更倾向于传统的授课方式，学生的理论知识掌握较好，但与工程实践相结合时就无从下手。这是由于教师没有灵活应用科教融合的教学方法，导致学生的创新思维、创新能力和综合素质无法得到提升。例如，“检测技术与传感器”课程是一门综合性很强的多学科交叉课程，中北大学在测试领域中各类传感器及相关知识的工程应用是非常突出的，但大部分教师在授课过程中没有很好地发挥这些科研优势，而只注重传感器基础知识的讲授，配合一些原理验证性实验，没有将科研项目用到的传感器与课程的相关知识有效融合，无法引导学生从项目中学习知识并把知识灵活应用到项目中，激发学生的学习热情及创新思维。（3）学生的科研意识不强，科研能力不足，学生经历“千军万马过独木桥”的高考，以经验和重复训练为主的记忆书本知识和做题的能力比较强，而缺乏实践动手能力。不能把书本上的理论知识与实际应用很好地贯通，处于“被动学”与“不会用”的状况。学生做题能力很强，基本理论也很熟练，但一到工程应用就手足无措，无从下手。比如“电力电子技术”课程，有的学生理论考试分数很高，但在课程设计时就有些“力不从心”。（4）学生面对科研问题比较茫然，不知从何下手，心有余而力不足，课堂上学习的理论知识应用到实践中“失灵”了。虽然有的学生参加了一些科技创新活动，如创新创业训练项目、科技竞赛等，但在结题或答辩结束后就终止了，只是为了参加而参加，没有真正投入进去，因此也没有进一步探索下去的兴趣。还有部分学生拿到创新题目，不能先静下心来全面分析了解其相关研究情况，对前沿知识了解不够深入，没有积极地查阅文献、有效地消化文献，而是急于下手，导致手足无措。另外，有的学生虽然完成了相关任务，但缺乏进一步挖掘深层次问题的意识。

二、基于科教融合的创新人才培养方法

针对中北大学教学中存在的问题及中北大学人才培养目标的特点，提出以下教学改进方法。

（一）在教学中强化科研意识、营造科研氛围

浓厚的科研氛围能够激发学生参与科研的热情，对学生的创新能力和科研实践能力的提高起到促进作用。可采取以下措施提升学生的科研意识：（1）邀请国内学术界和企业界高水平专家来校举办学术报告、讲座等，追踪学科前沿和研究动态，各专业定期举办学术论坛，每一位任课教师每学期至少做一次学术讲座，讲座内容可以是所承担的科研项目，也可以是所属专业国内、外的研究热点，还可以让博士生、硕士生以学术汇报的形式与本科生定期交流，活跃学术氛围，培养本科生的学术素养。如中北大学电气与控制工程学院、信息与通信工程学院、仪器科学与技术学院的每名博士生每月至少面向全校本科生做一次学术讲座，并不定期邀请国内外专家做学术报告。（2）针对自身科研项目结合各自的课程定期开展专题教学科研研讨活动，提炼科研项目涉及的与所授课程相关的科学问题，依托科研问题设计出相应的教学项目，以课题带动教学，发挥科研对教学的促进作用，树立上课即研究的理念。例如，在讲授“检测技术与传感器”课程电容式传感器的内容时，引入火炮膛压测试的科研项目，该项目用到的知识与教材第四章及第十一章内容的知识紧密衔接。教师在教学过程中，通过科研项目的引导，一步步引导学生将“检测技术与传感器”课程中学过的知识串联起来，通过项目应用学过的知识点，让学生能将理论知识与科学实践结合起来，理论知识由抽象变具体，激发学生的学习热情和科研兴趣。另外，鼓励教师将自己的技术成果转化为实验内容，通过实验将理论与实践相结合，使实验内容更具有综合性和创新性，通过实验，加深对相关课程和工程问题的理解，寓教于研、科教融合，进而促进对学生的实践能力、探索能力和创新能力的塑造与培养。（3）成立课程小组，针对专业对学生培训和指导，包括单片机、电子电路、信号分析与处理、机器人技术、绘图软件、控制软件开发等相关专业知识。同时利用中北大学成长导师平台，督促导师对学生的创新指导，加强学生的创新意识，各课程小组要在学习中不断完善教学与科研的融合，深入研究课程，突出课程的理论性和指导性，抓住重点和难点问题，在确定课程整体框架的基础上结合科研课题，把课程的核心问题搞清楚，运用专业方法和专业思路，最终形成高质量的研究成果。例如，电气与控制工程学院的智能控制创新实验室对学生进行了单片机和嵌入式的硬件的培训，激发了学生的创新信心。中北大学44项大创项目申报中有9项是经过培训的学生申报的，“刘鼎杯”大学生创新创业大赛入围复赛名单公示结果显示，科技创新类277项中有电气与控制工程学院12项，创意激发和调动学生积极性效果初显。

（二）推动学生参与科研活动

推动学生参与科研活动可以从以下几方面入手：（1）鼓励和支持学生参加各类竞赛活动，以赛促学、以赛促研；做好前期培育和遴选工作，扩大学生参与面，鼓励有科研经费和项目的教师，选拔一定数量的优秀本科生参与科研课题研究和技术研发工作。培养学生科研兴趣和基础科研能力，指导大学生参加“挑战杯”“智能互联”创新大赛、“华北五省机器人”大赛等科技竞赛。中北大学智能控制创新实验室的指导教师多年来一直开展智能化测控系统应用研究，注重利用科研平台培养本科生的创新创业实践能力，通过构建研究生—本科生团队，指导学生积极申报大创项目、参加电子设计大赛、“挑战杯”竞赛、“蓝桥杯”竞赛、“互联网+”创新创业竞赛等，取得了省级金奖、国家级二等奖、铜奖等荣誉，为培养创新人才发挥了巨大作用。（2）根据学生的特长和自身专业特点，成立兴趣小组，给每个兴趣小组制定明确的目标、任务及时间节点，以任务驱动提升团队成员的创新实践能力，并发挥团队协助的作用，督促学生积极申报大学生创新项目，鼓励研究生参与进来，充分利用高年级本科生和研究生的丰富经验起到传帮带的作用，引导学生开展设计型、研发型、创新性实践，发扬探索精神。还可结合学生的兴趣爱好，将大学生创新创业项目、科技竞赛与专业创新实验、毕业设计相结合。将各个实践环节有机结合，将最初的原创想法最大、做成，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。例如，中北大学“悬若日月”项目团队由14个专业的本科生组成，学生利用所学专业知识针对汽车“传统悬架技术固定、功能单一”等市场痛点，提出了“分体三囊室空气弹簧+电控可变阻尼减振器”“多参数采集+多算法控制”“电控主动稳定杆”三大技术创新，并进行技术实践，取得了显著的成绩，极大地鼓舞了学生创新的积极性，培养了学生的科研能力。（3）学生在学习过程中要学会系统地查阅和处理文献，学会搜集、整理有效的研究资料。要求学生结合自己的专业课程及所参加的科研项目，在文献阅读的基础上，经自己的消化吸收、分析判断、归纳综合，整理出阅读报告或文献综述。鼓励学生每周选择精读一至两篇文献，慢慢提升文献阅读能力，以及专业知识的储备量。提高学生发现问题、总结问题、善于学习、分析的能力。例如，学生在做电力电子技术课程设计时，在拿到设计题目后，首先要针对题目查阅国内外研究现状并写出文献综述，分析总结出所做题目目前的发展情况及存在的问题，针对性地利用所学专业知识开展设计，做出自己的特色。

结语

高校在培养学习过程中，既要强调教师的教学学术能力，即将研究数据和科研成果融入教学的能力、开发学生研究技能的能力，又要强调学生主动参与科研的意识。教师要注重对科研方法和态度的传授，学生要进行探究式、创新性学习，以科研为主导，教学融入，师生共同研究学习内容，充分发挥科研和教学的互动，从而形成有利于科教融合的教学环境。

中北大学教师在教学过程中不断革新，通过将在科学研究过程中遇到的问题贯穿教学全过程，以科学问题引导教学，提高学生的科研能力，培养学生的创新思维，达到社会、国家对大学生的预期，满足知识生产、人才培养与社会转型进步的需求，达到创新型人才的培养目标。形成了“人人有科研、人人搞创新、人人谋创业”的创新创业格局，极大地增强了学生的创新意识、实践能力和社会责任感。