基于多学科交叉与产教研融合的实践教学改革-以电子科学与技术专业为例

新业态、新技术下的新经济发展，迫切需要大批拥有交叉学科知识、具有较强创新能力和工程实践能力的工程技术人才[1-5]。多学科交叉是高校提高科研水平的重要途径，同时也是创新型人才培养的重要方式[6-10]。产教研（产业、教育、研究）融合是高等教育变革与转型的特征与趋势，也是高等教育改革的关键内容[11-13]。目前，多学科交叉与产教研融合已经成为高校培养创新型、拔尖型、卓越型工程技术人才的重要方法，也是高校推进新工科建设的重要途径[14-15]。近年来，北京化工大学电子科学与技术专业（以下简称“电科专业”）以新工科建设为引领，通过开展一系列基于多学科交叉与产教研融合的实践教学改革与实践，构建了“电科专业”“大实践”教学体系，打造了具有多学科交叉特色的实践教学内容，形成了“科教融合”引领的新型实践教学模式，建立了“三联三对接”协同育人机制与“产教科创”四维融合式实践教学平台，为培养具有多学科交叉融合解决复杂工程问题能力的复合型、创新型新工科人才奠定了良好基础。1“电科专业”实践教学存在的问题作为“电科专业”的重要教学环节，实践教学不仅具有巩固学生基础知识和专业知识的作用，同时也是锻炼学生工程实践能力、创新能力、解决实际问题能力的关键环节。然而，在实践教学开展过程中，往往会出现实践教学体系不够优化、实践教学内容较为单一、实践教学平台支撑不足等问题，具体表现在以下几个方面：1.1实践教学体系不够优化实践教学往往比较分散，专业实验与实践实习课程之间关联性较弱，没有形成明显的合力。同时，作为学生培养的“第二课堂”，学科竞赛等科技创新活动对培养和锻炼学生创新实践能力与综合应用能力具有重要作用，但实践教学与学科竞赛之间往往缺乏有效衔接，两者难以形成相互支撑与相互促进的关系。1.2实践教学内容较为单一传统的专业实验或实习的教学内容，往往为较为单一的知识点，难以适应新经济形势对多学科交叉复合型创新人才的需求。学科交叉与科教融合是实现创新人才培养的重要途径，但当前“电科专业”科技创新以“物理+电子科学与技术”学科交叉为主，交叉学科较为单一，科教融合的广度和深度不够。1.3实践教学平台支撑不足实践教学平台是实践教学开展的主要基地，传统的基于专业实验室的实践平台已经无法支撑对学生较强的创新能力、交叉学科知识融合能力、工程实践能力的培养与锻炼，迫切需要对实践教学模式与机制进行改革。2实践教学改革措施北京化工大学电子科学与技术专业基于“强化课赛结合，深化学科交叉，加强科教融合，推进协同育人”的改革思路，全面开展多学科交叉与产教研融合的“电科专业”创新实践教学模式研究，以实现对实践教学体系、科技创新方向改革，以及实践教学模式、实践教学平台的全面优化，提高“电科专业”实践教学效果与创新人才培养质量，推进新工科背景下电子科学与技术一流本科专业建设。主要举措如图1所示：图1实践创新教学改革思路2.1强化课赛结合，优化实践教学体系学科竞赛等科技创新活动是实践教学延伸的重要平台，是深入推进多学科交叉以及产教研融合的重要抓手。北京化工大学“电科专业”通过加强实践教学与学科竞赛之间的相互衔接、有机结合，推进“专业实验—实践课程—科技竞赛”一体化建设，构建了“电科专业”“大实践”教学体系（如图2所示），形成了贯通大一到大四的“课赛”融合机制。以光电类实验、实践与竞赛为例：首先，专业教师通过开展光电子技术等专业课程教学，筑牢学生专业基础，同时利用专业实验锻炼学生基础光电设计与应用能力；其次，专业教师以“电科专业”创新实践、生产实习等实践课程为依托，通过设置光电类实践项目，系统锻炼学生综合应用知识和实践的能力；最后，专业教师以全国大学生光电设计竞赛等学科竞赛为载体，对学生开展光电方面的实践训练和科研锻炼，从而达到全面提升学生创新能力与实践能力的目的。图2“电科专业”“大实践”教学体系2.2深化学科交叉，确定特色科技创新方向以物理学与电子科学与技术学科发展为依托，以学科交叉为途径，不断深化“电科专业”科技创新教育改革。以“物理+电子科学与技术”学科交叉为基础，拓展学科交叉范围，实现物理与“电科专业”同材料、生物、化学等多学科的交叉，拓展学科交叉的广度与深度，确定基于光电技术的高性能生物传感、基于光谱技术的化学元素分析、基于光学方法的土壤检测、基于信息处理技术的生物快速检测、基于新型材料的吸波器件、基于薄膜材料与结构的节能应用等具有“大化工”多学科交叉特色的科技创新方向（如图3所示）。图3“大化工”多学科交叉的科技创新方向2.3加强科教融合，创新实践教学模式在“电科专业”实验与实践课程中全面推进科教深度融合研究式教学改革，贯彻落实本科生导师制，让学生直接参与教师负责的科研项目。“电科专业”积极推进科研平台面向本科生开放，鼓励学生早进实验室、早接受科研训练，开展自主性、创新性、科研型毕业设计，提高创新能力、实践能力、沟通表达能力，培养科学严谨的学术作风。同时，“电科专业”全力推进科研反哺教学工作，以“严谨求实、开拓创新”的科研精神完成立德树人根本任务，以与专业前沿及行业发展结合紧密的科研项目引领实践创新，从科研内容中提炼与专业相关的研究内容以丰富实践教学内容，将科研问题分割转化为锻炼学生能力的实践项目，利用科研平台与实验条件支撑学生开展实践创新活动，以科研思维指导实践教学，实现科研对实践教学的全面支撑（如图4所示）。图4“科教融合”式实践教学模式改革2.4推进协同育人，打造优质实践平台“电科专业”以教育部产学研协同育人项目的实施为契机，加强与一线生产企业的交流与合作，建立“三联三对接”协同育人机制，在实践课程建设、学生校外实习、重点技术难题攻关等方面实施校、企、政联合，从而实现学生综合素养与立德树人、人才培养与产业需求、实践能力与岗位要求三个方面的无缝对接，促进学生全面成长。“电科专业”探索“产教科创”四维融合式实践教学模式，建设校外实习基地、“电科专业”实验室、科学研究平台、大学生电子创新中心“四位一体”的实践教学平台，为学生开展实践创新科技活动提供良好的平台和基础（如图5所示）。图5“四维融合”实践教学与“四位一体”实践平台3结语北京化工大学电子科学与技术专业通过基于多学科交叉与产教研融合的实践创新教学体系改革，推进“专业实验—实践课程—科技竞赛”一体化建设，构建了“电科专业”“大实践”教学体系；依托物理学、电子科学与技术学科发展，以“物理+电子科学与技术”学科交叉为基础，确定了具有“大化工”多学科交叉特色的科技创新方向；通过在实践教学中全面贯彻科教融合的教学理念，形成了以科研精神、科研项目、科研内容、科研平台以及科研思路引领