基于矩阵CDIO模式的大学生创新创业教育改革与实践研究

创新引领发展[1-3]，创新创业型人才培养对国家经济转型发展具有重要作用[4-7]。2017年1月，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》，明确指出“学生创新创业能力的培养有待加强”[8-11]。中医药是中华民族的瑰宝，其未来的发展需要结合现代科学技术。创新创业教育是高等教育人才培养改革的重要突破口，医药类高校应开展大学生创新创业教育改革与实践，培养“互联网+中医药”创新创业复合型人才。CDIO工程教育模式为国际工程教育改革的新成果之一，包括构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运行（Operate）[12-14]四个教育及实践训练环节，与创新创业的市场导向相契合。成都中医药大学2013年开始采用CDIO工程人才培养模式，主要面向医学信息工程专业（每年招生120人），以“互联网+中医药”项目为载体，培养学生的实践能力和创新创业能力，要求学生掌握“互联网+中医药”的软硬件开发、数据分析、产品管理等工程技能，培养满足智能时代中医药事业发展需求的大健康产业复合型人才。优质的项目能培养优秀的人才。然而，目前人才培养过程中存在CDIO优质项目不足、兼顾学生个性化发展困难，以及选题多样、交叉学科涵盖面广、教师精力消耗大、教学成本高等问题，教学团队通过矩阵布局CDIO实践课程体系、选育优质CDIO项目、立足新工科提升基地教学水平、全员覆盖服务基层中医药、积极参与创新创业大赛等措施进行改革与实践，取得了较好的教学效果。1矩阵布局创新创业实践课程体系，培育优质项目，提升学生综合能力课程围绕“互联网+中医药”复合型人才培养这一目标，结合时代发展要求与学科特色，将学生工程能力培养和思政教育相融合，经过7年的探索与改革，创建了“4×4全栈矩阵”CDIO人才培养模式（如图1所示）及大学生创新创业实践课程体系[15]，将CDIO实践贯穿学生学习全过程，全方位提升学生的综合能力。图1“互联网+中医药”CDIO实践课程项目矩阵1.1打破学科界限，横向布局4类CDIO项目CDIO项目横向分为基础能力、社会实践、科研项目、创新创业四种实践项目。（1）基础能力CDIO：学生全员参与，以宿舍为单位组建团队，打破学科界限，对接不同专业课程，同时制定学生能力培养任务和测评方案，鼓励学生将专业知识应用到实践中。（2）社会实践CDIO：学生全员参与假期实践项目，依托暑期社会实践等活动，将思政教育融入课程，促使学生增强社会责任感和使命感。（3）科研创新CDIO：学生跨年级组建CDIO团队，参与教师各级别科研课题研究，培养创新能力。（4）创业竞赛CDIO：学生参与“互联网+”大学生创新创业大赛等各级各类创新创业竞赛，提升高阶应用能力。1.2大一到大四纵向4个层次，使用不同的能力测评标准大一学生重点完成基础能力的培养和社会实践项目，培养团队合作精神及设计和应用软件的基础能力；大二学生主要参加教师科研综合项目，接触前沿科技知识，培养创新能力；大三学生牵头组建竞赛团队，参加创新创业大赛，获得CDIO综合能力；大四学生开展毕业设计，积累实践经验，反映教学质量。1.3构筑创新创业实践体系，促进项目数量、质量双增长CDIO项目引领工程实践，各年级以日常参赛队伍为核心，吸引优秀人才、杰出教师，组建教师指导团队，并组建院级学生创新创业团队，全面培养，重点孵化种子队伍，提倡跨学院、跨学科公开选拔和组建精英团队，围绕“互联网+”“挑战杯”等重点赛事，进行有计划的、分层次的、有针对性的集中学习与实训，初步构建创新创业理论及实践体系[15]。1.4新工科产教融合，建成线上线下优质教学资源学校依托国际中医药数字化工程技术研究中心，建成面积约1200m2的CDIO实践基地，3个教育部产教融合新工科项目、6个学生创业孵化公司入驻基地；构建课程学习平台及“掌上金课”微信公众号，其包含视频、课件、能力测评库、教师科研项目及学生CDIO项目等多种资源。2研发“掌上金课”教学应用软件，“5+4”互动保障教学质量通过自主研发的“掌上金课”软件，对标教育部“金课”的“两性一度”标准，教师把握关键的5步：“任务驱动、互动激活、能力塑造、正向鼓励、数据反馈”，激活学生的4种状态：学生通过使用“掌上金课”软件自主建立知识体系；通过线上线下的互动交流，激发团队的活力；通过项目竞赛，提升学生的竞争力；通过数据反馈，提升学生的学习积极性。在此基础上，教师用大数据的学业画像来掌握学生学习动态，形成“5+4”的互动教学模式。教师借“5+4”互动流程，以学生为主体，提高学生的参与度。教师精准把握5个关键环节，通过“掌上金课”软件，助力学生体验4个方面的高阶学习，不但能促进学生成长，还能进一步促进学生团队协作能力的提高，继而培养学生解决复杂问题的综合能力[15]。3利用“师生画像”对教学过程进行数字化评估，建成学生能力分级测评体系学校自主研发“师生画像”系统，进行教学过程数据评价，及时反馈教学效果。学校按照“互联网+中医药”6个能力评估模块，制定不同年级学生的分级测评标准，并通过作品完成情况、参加创新创业比赛、个人能力等级测评等方式对学生进行考核。3.1利用“教师画像”，了解教师动态“教师画像”子系统包括教师总览、教师详情、教学管理、分类排名及动态分析等功能模块。教师总览呈现教师整体状态，分析趋势，为管理决策提供支持；教师详情记录个体教师的详细数据，并核实和修正个体数据；教学管理分类筛选数据，分析教学质量，支撑各种报表的生成；分类排名使工作量及星级排名清晰呈现，能够及时鼓励和提醒教师；动态分析让过程质量变化可视化，并深度分析教学质量。3.2学生分级能力测评体系，兼顾团队和个人成长按照“互联网+中医药”系统构架、数据处理、编程技能、工业设计、硬件维护、团队建设6大能力评估模块，学校制定了不同年级学生的分级能力测评标准，形成了“343”学生能力评价考核模式，即大数据平台过程学习成绩（占30%）、团队作品（占40%）、个人能力等级测评（占30%），既有教师评价、学生互评，也有教学平台大数据支撑，实现全方位、立体化评价。4基于矩阵CDIO模式的大学生创新创业教育改革成效4.1学生覆盖面逐年增大，教学成本持续下降，服务社会效果明显4.1.1参与项目学生逐年增加学校在2015年实施改革之后，参加学习的学生人次明显增加，已累计实施CDIO项目329个，参与学生4794人次，课程CDIO项目全员全年级全覆盖，教育改革受益面逐年扩大。4.1.2指导教师人数回落改革前，由于指导工作量增幅较大，指导教师人数由2013年的15人迅速增至2015年的120余人；改革后，指导教师人数逐年减少，2019年减少至50余人，并趋于稳定，教师指导工作量回落，教学成本明显降低。4.1.3实践融合思政教育，服务基层中医药医疗部门学校连续7年开展“寻找身边的中医”特色实践项目，先后组织团队140余个，超1500人次，服务4000多名基层医生或患者。学校连续5年开展“互联网+中药溯源”扶贫及乡村振兴项目，组织学生团队350余人，利用中药溯源和远程会诊服务22个贫困州县、20个基地、19个品种中药道地药材，将打赢脱贫攻坚战和推动乡村振兴发展紧密结合，助力学校“双一流”建设与地方经济社会发展同向同行。4.2获奖数量逐年增加，级别逐年提高，学生创新创业能力不断提高4.2.1获奖数量逐年增加，级别不断提升获奖数量从2015年的11项提高到2021年的58项，累计获奖240余项，获奖人数570余人次。获奖级别逐年提高，2015年在首届全国中医药院校程序设计竞赛获一等奖，2019年参加“互联网+”大赛获省赛金奖，2021年本专业学生负责的项目获“互联网+”大赛省赛金奖。4.2.2学生创新创业能力和毕业设计水平明显提升近5年，学生通过CDIO项目参加创新创业训练计划获批国家级立项32项、省级立项26项，参与人员共282人次；学生以第一作者发表专业论文30余篇，参与论文写作30余篇；产学研结合孵化专业学生创新创业项目50余个，创建实体公司7个；学生CDIO项目在毕业设计作品中的比例以每年15.2%的增速逐年增加。5展望未来人工智能将更加深刻地改变教学模式，学校将进一步融合“互联网+中医药”技术创新，依据新工科建设要求，优化创新创业人才培养方案，完善矩阵课程体系，以及“5+4”教学互动软件、大数据“师生画像”和能力测评系统，在3～5年内完善“互联网+中医药”新工科CDIO课程体系。在“双一流”政策的支持下，学校积极推进企校交流与合作，加强与华为、奇安信等知