文|刘 星
在科技强国背景下,将“产业”与“教育”深度融合,出版紧跟科技发展和国家需求的产教融合教材,推动科技创新人才的培养。
习近平总书记指出,“科技是国之利器,国家赖之以强,企业赖之以赢,人民生活赖之以好。中国要强,中国人民生活要好,必须有强大科技”。当前,新一轮科技革命和产业转型正在加速推进。在创新发展和技术进步的驱动下,作为我国的战略行业,电子信息已成为解决“卡脖子”问题必须迎难而上的专业。然而传统教学模式下培养出的人才已经无法满足高速发展的电子信息技术领域的需要,为落实新时代建设科技强国和教育强国的要求,必须深化电子信息类专业教育教学改革,将“产业”与“教育”紧密结合,同时切实把教学改革成果落实到课程建设上,融入教材建设中。
作为教材等教学资源的提供者和共同建设者,出版社也在进一步研究和开发支撑产业创新发展需要的产教融合教材,更好地为电子信息教育赋能。笔者从产教融合教材开发的必要性入手,基于技术引领的理念,结合教材策划的实践案例,探索科技强国背景下高校电子信息类产教融合教材出版的思路和创新实践。
电子信息类产教融合教材出版的必要性
首先,紧随国家战略和教育改革政策的要求。2017年,国务院办公厅印发《关于深化产教融合的若干意见》,党的二十大报告中强调,“加强基础学科、新兴学科、交叉学科建设,加快建设中国特色、世界一流的大学和优势学科”,为未来教育工作指明了重要方向,同时还指出要“深化教育领域综合改革,加强教材建设和管理”,突出了教材建设在教育改革中的重要作用,为产教融合教材的开发提供了政策依据,也指明了发展方向。以芯片、光刻机等“卡脖子”关键核心技术难题为代表的电子信息领域,反映新技术的产教融合教材建设迫在眉睫。
其次,满足电子信息产业高速发展和技术挑战的要求。工业和信息化部、财政部联合印发的《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》中提出,2023—2024年计算机、通信和其他电子设备制造业增加值平均增速约5%,电子信息制造业规模以上企业营业收入突破24万亿元。电子信息产业高速发展的同时,我们也要清醒地看到,在基础研究领域和前沿科技领域,我国还存在亟待突破的短板弱项,仍面临着巨大的挑战。
电子信息产业的高速发展与拔尖创新人才的缺乏、高校传统教材与产业、技术的脱钩形成鲜明对比,出版电子信息类产教融合教材是培养关键领域核心技术紧缺人才、促进电子信息产业高速发展的现实必然。
电子信息类教材建设的现状
电子信息类教材需求旺盛。2023年7月,教育部发布的《2022年全国教育事业发展统计公报》中指出,全国共有高等学校3013所,各种形式的高等教育在学总规模达到4655万人,比上年增加225万人。其中在本科层次高校中,信息学科专业点增速最快,教育部5年内批准新增电子信息类专业680个专业点,包含6个基本专业和14个特设专业。随着我国高等教育电子信息类专业的壮大,电子信息在学规模迅速增长,相关教材的需求日趋旺盛,对教材的多样性和专业性提出了更高的要求。
然而,电子信息类教材与产业技术发展脱节的情况仍然存在。电子信息类专业很多教材内容过于陈旧老化,对于教学内容和知识点的讲述,已不能紧跟电子信息产业技术的发展需求。比如嵌入式系统这门课程,它与产业技术的发展息息相关,而有些教材中仍基于ARM7或ARM9进行讲述,而非主流的ARM Cortex系列;对于在芯片领域备受关注的RISC-V架构的介绍则相对较少。此类教材与产业发展不匹配,不能充分地跟踪学科知识的更新和技术发展现状及未来趋势,培养出来的人才已经无法满足高速发展的信息技术领域突破核心技术研发的要求,亟须出版产教融合系列教材。
研究与实践
为满足电子信息学科教育发展及人才培养快速增长的需求,需要将产业技术融入电子信息教材编写中,将根据电子信息技术特点和行业需求,结合实际策划案例,阐述电子信息类产教融合教材策划的研究与实践。
第一,电子信息类产教融合教材策划的技术依据与行业准备。电子信息类的教材大多与硬件关系密切,因此笔者根据技术的特点和应用领域,归纳总结了可以进行产教融合教材策划的技术方向:在模拟器件领域,主要集中在电阻、电感、模拟转换器,二极管、三极管等领域;在数字器件领域,主要集中在运算电路、触发器、译码器、寄存器等领域;在集成芯片领域,主要集中微控制器、微处理器、图形处理器、AI处理器、可编程逻辑器件等领域;针对采用的设计工具,主要集中在Altium Designer、Cadence等方面;针对采用的仿真工具,主要集中在MATLAB、Multisim、Proteus等方面;针对采用的软件工具,主要集中在Python/C/C++、MATLAB、TensorFlow、OpenCV等方面。
根据上面给出的技术内容,结合高校对教材的需求,找到对应产品的生产企业,通过不断关注最新技术动态,熟悉使用较多的公司产品和具体型号,为产教融合教材策划做好行业准备:与微控制器/微处理器/人工智能处理器领域相关的企业主要有ARM、NVIDIA、意法半导体、华为、龙芯、平头哥、芯来科技、赛昉科技等;与可编程逻辑器件领域相关的企业主要有Xilinx(AMD)、Altera(Intel)、紫光同创、高云半导体、安路科技等;与模拟电路、测试仪器、软硬件电路设计工具领域相关的企业主要有TI、ADI、NI、Altium、Mentor、Cadence、立创EDA等;与科学计算工具、编程工具、人工智能技术与工具领域相关的企业主要有MathWorks、Microsoft等。
第二,以“技术发展+主动策划”为核心的基础产教融合教材策划。嵌入式系统相关课程在计算机、电子信息、自动化等专业均有开设,但是由于专业背景、学生层次、实验平台、应用领域的不同,对于教材的个性化需求也凸显出来。于是,围绕同一技术,根据产品的不同型号,主动策划嵌入式系统领域的产教融合教材,比如嵌入式系统这门课程,就有《ARM Cortex-M3嵌入式开发与实践》《嵌入式系统设计基础及应用——基于ARM Cortex-M4微处理器》《ARM Cortex-M0+嵌入式系统原理及应用》等多种不同的版本。近些年受“卡脖子”技术的影响,RISC-V架构作为有力的竞争者在中国的成长动能强劲,及时与赛昉科技进行合作,策划基于RSIC-V的产教融合嵌入式教材,及时跟踪技术的发展变化。
第三,以“应用需求+企业支持”为核心的系列化产教融合教材策划。针对新工科建设的需求,在课程建设中加入实践环节成为当前电子信息等工科专业的要求,如在信号与系统中加入MATLAB仿真部分,出版相应的教材。MATLAB作为一款数学软件,在很多领域都有应用,如数学计算、控制系统、图像处理、信号处理、人工智能等,针对这些应用需求,笔者所在出版社与MathWorks公司(MATLAB软件的开发企业)达成合作意向,策划了MATLAB/Simulink新工科产教融合系列图书,目前该丛书已经出版了20余种,形成了MATLAB领域全面、专业、权威的系列图书。
第四,以“生态建设+战略合作”为核心的深度产教融合教材策划。在自主技术的宣传和推广上,清华大学出版社与华为公司就出版领域的合作进行深入探讨,并达成了战略合作意向,联合策划出版华为智能计算技术丛书,目前该系列图书已经出版了16种,系统介绍了昇腾AI处理器、鲲鹏处理器、Guass数据库、openEuler操作系统等华为自主研发的技术产品,展示并推动华为领先的科技创新成果融入高等教育。同时以图书为载体,共同培育与构建产学研合作新生态,在教学研究、教师培训等方面展开合作(如新一代移动通信、数据通信和光通信等学科),深化产教融合,推动高层次工程技术人才培养。在光通信学科,邀请光网络领域科研工作者和高校学者,策划出版了第五代固定网络(F5G)全光网技术丛书,详细介绍了全光网技术在不同行业领域的应用,有助于推动我国高校和企业培养创新应用型的通信技术高级人才,引领全球新一代光通信行业的发展。
全球科技竞争格局正在加速演变,新技术、新产品、新生态层出不穷。作为一名新时代的科技图书编辑,要时刻跟踪电子信息技术的前沿技术、洞察产业界对教材建设的目标、关注读者对教材的切实需求,灵活运用产教融合教材的策划方法,聚焦专业领域,不断进行内容和方式的创新,助力出版业高质量发展,推动我国科技发展,早日建成科技强国。
(本文作者单位为清华大学出版社)