新工科視域下地方高校儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索

馮修猛?歐陽晶晶

摘 要：在新工科背景下培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展的人才是每個儀器類專業(yè)面臨的現(xiàn)實問題。本文以測控技術(shù)與儀器專業(yè)為例，分析了新工科人才培養(yǎng)的內(nèi)涵特征和地方高校儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)所面臨的問題，探索了基于工程教育專業(yè)認證理念的儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)新模式，并以實際案例進行了分析。

關(guān)鍵詞：新工科；儀器類專業(yè)；產(chǎn)出導(dǎo)向；人才培養(yǎng)模式

一、引言

新工科視域下的人才培養(yǎng)改革不僅需要創(chuàng)新一批新專業(yè)，而且需要通過工科專業(yè)的繼承創(chuàng)新、交叉融合與協(xié)調(diào)共享，突破學(xué)科壁壘和專業(yè)藩籬，將互聯(lián)網(wǎng)+、智能制造等滲透到工科教育中，著重培養(yǎng)具有工程創(chuàng)新能力和適應(yīng)變化能力的新型工程人才[1]。具體到儀器專業(yè)而言，新儀器與用戶的交互突破了物理上的障礙，增強了自身功能，共享更多資源，拓寬了服務(wù)范圍，使得高等教育中儀器類專業(yè)的革新受到空前重視。儀器類專業(yè)屬于寬口徑多方向?qū)I(yè)，是集電子、光學(xué)、計算機與自動控制技術(shù)等眾多學(xué)科交叉融合的綜合性學(xué)科。然而，儀器技術(shù)快速發(fā)展的同時對儀器人才的技能與知識儲備提出了新的要求，對目前儀器類專業(yè)人才的培養(yǎng)模式帶來了重大沖擊。在此新舊技術(shù)激烈碰撞的時期，儀器類專業(yè)人才市場上“過剩”與“短缺”并存，形勢較為嚴峻。一方面許多高科技新經(jīng)濟型企業(yè)面臨人才難求的困境，另一方面高校面臨著畢業(yè)生就業(yè)難，二者如何調(diào)和是一個重大問題。以測控技術(shù)與儀器專業(yè)為例，在新興的人工智能領(lǐng)域，急缺熟練掌握“深度學(xué)習(xí)”人才，但高校里培養(yǎng)的本科生、研究生，除了少數(shù)人涉及，很多學(xué)生并不知曉深度學(xué)習(xí)。測控專業(yè)知識體系涉及廣泛，本身包含著計算機科學(xué)的范疇，但由于教學(xué)大綱、培養(yǎng)方案、課時等制約，教師基本很難有機會提及與當前市場發(fā)展密切結(jié)合的技術(shù)。高校的教學(xué)體系很難隨著新技術(shù)的更新?lián)Q代而實時更新，這就需要高校對專業(yè)人才培養(yǎng)提出新的思考，不至于“跟風(fēng)”也不至于“守舊”，對儀器類專業(yè)的發(fā)展提出新的挑戰(zhàn)。

對于立足區(qū)域的地方高校而言，在校企合作、地方資源支持等方面存在一定的優(yōu)勢，但其在深化工程教育改革、創(chuàng)新經(jīng)濟社會互動發(fā)展模式、適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級等方面仍有很大發(fā)展空間，在大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)對儀器人才的需求方面不易把握[2-3]。因此亟須探索一條適合新工科建設(shè)的人才培養(yǎng)新模式。

二、新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)涵特征

新工科的“新”是產(chǎn)業(yè)對工程人才的新需求，注重社會發(fā)展和經(jīng)濟需求對人才培養(yǎng)的導(dǎo)向。新工科建設(shè)的新產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求邏輯的本質(zhì)即工程教育[4]，而教育部高等教育司司長吳巖指出我國高等工程教育必須深刻理解“學(xué)生為本、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”的核心理念，實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃升級版，強化辦學(xué)特色，面向區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求培養(yǎng)人才[5]。因此，在新工科背景下深化人才培養(yǎng)模式改革，強化新工科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，必須把握“以生為本”“產(chǎn)出導(dǎo)向”等內(nèi)涵特征，進而提升我國工科人才培養(yǎng)的質(zhì)量和水平。

（1）人才培養(yǎng)新目標：以生為本?！度A盛頓協(xié)議》將“以生為本”理念貫穿人才培養(yǎng)的始終，強調(diào)“以學(xué)生為主體”“以學(xué)生發(fā)展為本位”等要旨，把培養(yǎng)學(xué)生的就業(yè)能力放在首位[6]。目前新工科建設(shè)中培養(yǎng)的工程技術(shù)人才要具有學(xué)科交叉融合的知識運用能力、解決復(fù)雜工程問題的能力等[7]。這些就業(yè)能力的培養(yǎng)要求我國高等工程教育工科人才培養(yǎng)方案的制訂應(yīng)抓住“以生為本”這一核心培養(yǎng)目標，將目標分解、細化，建立對應(yīng)的知識體系，將通識教育與跨院系課程的設(shè)置、實踐課程的設(shè)置、研究項目的設(shè)計開發(fā)等一并納入培養(yǎng)方案之中，實現(xiàn)對學(xué)生由“輸入—輸出”的全過程指導(dǎo)。同時落實好新工科的“五新”方針，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鼓勵學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、加強校企協(xié)同培養(yǎng)等方面下功夫，以此來培養(yǎng)專業(yè)水平高、就業(yè)能力強的工科人才。

（2）人才培養(yǎng)新模式：產(chǎn)出導(dǎo)向。產(chǎn)出導(dǎo)向作為工程教育專業(yè)認證的核心理念已經(jīng)深入人心，它強調(diào)教學(xué)的反向設(shè)計和學(xué)生取得的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，關(guān)注學(xué)習(xí)過程和教學(xué)評價效果。它在教學(xué)目標上落實了工程認證的畢業(yè)要求，在教學(xué)內(nèi)容上具有更大的選擇性，更能體現(xiàn)“學(xué)生為本”，在教學(xué)評價上注重多元化[8]。“產(chǎn)出導(dǎo)向”強調(diào)按照社會發(fā)展和經(jīng)濟需求培養(yǎng)人，“CDIO”則是強調(diào)職業(yè)環(huán)境來培養(yǎng)人，“CDIO”為實現(xiàn)“產(chǎn)出導(dǎo)向”提供了可參考的經(jīng)驗[9]。對此，新工科建設(shè)要牢牢把握這一核心，總結(jié)“CDIO”工程教育人才培養(yǎng)改革經(jīng)驗，將“產(chǎn)出導(dǎo)向”理念融入新工科建設(shè)的全過程，加強專業(yè)核心知識的教學(xué)、增強實踐訓(xùn)練課程的比重、提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，循環(huán)形成以產(chǎn)出為導(dǎo)向的新人才培養(yǎng)模式，強化其與新工科建設(shè)的對接等效性，不僅創(chuàng)新了新工科專業(yè)人才的培養(yǎng)體系，還有利于新工科專業(yè)人才能力的增強和水平的提升。基于上述，新工科背景下新工科專業(yè)人才培養(yǎng)的要求為我國高校儀器類專業(yè)人才的培養(yǎng)指明了新方向、提供了新舉措。

三、儀器類行業(yè)發(fā)展趨勢與人才需求

1.新儀器發(fā)展過程

傳統(tǒng)儀器一般是指用于檢出、測量、觀察物性參數(shù)等的裝置或設(shè)備?？萍及l(fā)展瞬息萬變，昨天的“Alpha-Go”被今天的“Alpha-Zero”取代，明天更多的“Alpha-X”出現(xiàn)。新儀器是指在傳統(tǒng)儀器基礎(chǔ)上，具備信息處理、 智能控制、 互聯(lián)、微型、多功能、大數(shù)據(jù)等特征的科學(xué)儀器，其外延使得裝備裝置向平臺轉(zhuǎn)變、測控技術(shù)向智能轉(zhuǎn)變、信息感知進行集成、結(jié)構(gòu)從有形向無形轉(zhuǎn)變等。新儀器的發(fā)展也將經(jīng)歷幾個階段，每個階段對工科人才知識能力有不同的要求。早期階段：儀器由電子電路轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，可直觀直讀，人工計算比對后可得測量結(jié)果；中期階

段：智能儀器具有微型處理系統(tǒng)，需自動化操

控，測量結(jié)果準確無誤；后期階段：新一代儀器具備信息處理、智能控制、大數(shù)據(jù)等特征，對人才的信息化能力、復(fù)合型技能等方面要求較高。

2.儀器類新工科人才的分類培養(yǎng)

2017年，新工科專題培訓(xùn)班、全國高校新工科背景下儀器類專業(yè)教學(xué)研討會等相繼舉行，從契合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、人才培養(yǎng)能力（實踐性、綜合性、創(chuàng)新性）等方面深刻討論了全國各高校儀器類專業(yè)的生存與發(fā)展，目前高校里的儀器類專業(yè)方向與新工科產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向非常切合。

（1）傳統(tǒng)儀器類學(xué)生。傳統(tǒng)儀器類學(xué)生普遍缺少對本專業(yè)的體系特性和內(nèi)涵的了解，以測控專業(yè)為例，學(xué)生大部分不知道測控與機械、光學(xué)、電氣和自動化的區(qū)別，學(xué)習(xí)過程中容易陷入“什么都學(xué)，什么都不精”的恐慌，以致于畢業(yè)就業(yè)時缺乏底氣。這需要在專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)方案制訂時，明確本專業(yè)到底“測什么、控什么、用什么儀器”等，讓學(xué)生知曉測控技術(shù)與儀器專業(yè)本身的特色和優(yōu)勢在哪里。每個高校特征不同，各高校測控專業(yè)在建設(shè)新工科時，應(yīng)有側(cè)重點地推進。綜合實力強的工科優(yōu)勢高校更加注重國家戰(zhàn)略、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)等未知領(lǐng)域發(fā)展，以此引領(lǐng)新工科建設(shè)；專業(yè)實力強的高校更加注重產(chǎn)業(yè)急需領(lǐng)域而成為新工科建設(shè)的主體；地方高校則主要聚焦區(qū)域經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域，支撐新工科建設(shè)[10]。

（2）儀器類新工科人才。新工科可以理解為代表現(xiàn)代科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)、工程和工業(yè)實踐的創(chuàng)新與進步、不同的學(xué)科交叉與融合而形成的新興工程、新范式和對工科的新認識。當前，高校內(nèi)大多數(shù)儀器專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生擅長于理論解題，入職后遇到實踐問題時往往很難提出有效的解決方案，這種培養(yǎng)模式既不符合新工科發(fā)展趨勢，也難以滿足儀器行業(yè)對工程人才的需要。而儀器類專業(yè)正處于各個大類方向的交叉點，學(xué)科交叉更易產(chǎn)生產(chǎn)出，同樣也能更快適應(yīng)當前新工科的發(fā)展。

根據(jù)我國目前工程教育改革的實施情況，總結(jié)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、工程教育專業(yè)認證、“CDIO”等前期探索的經(jīng)驗，明確儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)目標，改革儀器類人才培養(yǎng)新模式，更好地對接產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟社會發(fā)展需求。儀器類新工科人才應(yīng)是具備多學(xué)科知識應(yīng)用能力、工程實踐創(chuàng)新能力、解決復(fù)雜工程問題分析能力、國際競爭力的復(fù)合型高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

四、構(gòu)建新工科建設(shè)中的儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)新模式

地方高校需要根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求，明晰自身辦學(xué)定位與特色，堅持工程教育專業(yè)認證中“學(xué)生為本、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”核心理念，以“解決復(fù)雜工程問題”的能力為導(dǎo)向整合課程體系及教學(xué)模式，積極探索基于“產(chǎn)出導(dǎo)向”的人才培養(yǎng)新模式。

1.內(nèi)涵建設(shè)

（1）反向設(shè)計，確定人才培養(yǎng)新目標。新工科的建設(shè)結(jié)果主要貢獻于產(chǎn)業(yè)，高校根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求，反向設(shè)計培養(yǎng)方案，以行業(yè)和崗位要求為導(dǎo)向、以能力培養(yǎng)為核心、以課程群與“微專業(yè)”為單元，依托產(chǎn)教融合，明晰人才培養(yǎng)目標和定位；頂層設(shè)計，構(gòu)建專業(yè)與產(chǎn)業(yè)無縫對接的人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)。

新工科背景下培養(yǎng)的儀器類人才需要采用新的教學(xué)模式和教學(xué)方法。將傳統(tǒng)理論和新科技新變革相結(jié)合，改變原有教學(xué)思想，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。傳統(tǒng)灌輸式講授容易使學(xué)生產(chǎn)生聽覺疲勞，適當引入新型網(wǎng)絡(luò)授課模式及翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法，讓學(xué)生參與思考的過程更能調(diào)動學(xué)生積極性。

（2）交叉融合，重構(gòu)人才培養(yǎng)新體系。一項新技術(shù)的發(fā)展需要依賴于多學(xué)科交叉，新工科的“新”并非一致開設(shè)新專業(yè)，更多應(yīng)落腳在教學(xué)內(nèi)容的更新。針對測控技術(shù)與儀器專業(yè)，新技術(shù)的發(fā)展融入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、智能醫(yī)院等內(nèi)容是非常必要的。課程是人才培養(yǎng)的主渠道，新知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)建包括課程的增減、內(nèi)容的優(yōu)化；比如設(shè)置課程群、重構(gòu)靈活的模塊化課程體系、培養(yǎng)職業(yè)核心能力、設(shè)置自主個性化與專業(yè)拓展課程群、開發(fā)在線課程等，為學(xué)生提供更多課程資源，構(gòu)建完善的課程體系。

（3）雙師雙能，提升師資隊伍新能力。教師的眼界影響學(xué)生的視野，教師對于新科技的洞察力決定授課質(zhì)量。新工科要求面向產(chǎn)業(yè)，面向未來。目前，地方高校教師多數(shù)是從學(xué)術(shù)研究型高校畢業(yè)后再進高校，沒有經(jīng)過企業(yè)工程實踐鍛煉，使用的教材更新速度和研究領(lǐng)域的創(chuàng)新趕不上新工科發(fā)展的步伐。因此，提升地方高校教師的工程實踐能力顯得尤為重要。高校應(yīng)引進行業(yè)企業(yè)專家或技術(shù)拔尖人才，送教師進企業(yè)，深化教師產(chǎn)學(xué)研合作、聯(lián)盟計劃等項目，以科研成果促進教學(xué)，與企業(yè)共建校企合作課程，搭建聯(lián)合實驗室與實習(xí)實訓(xùn)平臺，推進“雙師雙能”型教師隊伍建設(shè)，形成校企共贏的人才培養(yǎng)模式。

（4）對接產(chǎn)業(yè)，打造實踐教學(xué)新平臺。與企業(yè)合作搭建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，為培養(yǎng)學(xué)生工程創(chuàng)新能力提供支撐。加強課外實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，倡導(dǎo)“院院有賽事、人人都參與”的學(xué)科技能競賽氛圍，積極承辦和參加國家級、市級各類競賽，鼓勵企業(yè)冠名的技能競賽，形成多層次、全覆蓋的學(xué)科技能競賽體系，積極鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，培養(yǎng)學(xué)生對短期實踐獲得的成就感，激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。此外，高校應(yīng)加強實習(xí)基地和校企聯(lián)合培養(yǎng)工作室建設(shè)，完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)意教育體系，強化工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

（5）國際接軌，提升工程教育新質(zhì)量。新工科背景下培養(yǎng)的工程技術(shù)人才應(yīng)具備國際視野。目前，我國已建立具有自身特色、國際實質(zhì)等效的專業(yè)認證制度和國際接軌的工程教育評價體系。此外，還需把我國本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標準、工程教育專業(yè)認證標準和專業(yè)評估等評估模式相結(jié)合，開展專業(yè)質(zhì)量三級認證與排名試點工作，完善基本質(zhì)量認證、國家質(zhì)量認證、國際質(zhì)量認證三級專業(yè)認證體系。充分利用大數(shù)據(jù)分析方法和技術(shù)，將國家高等教育質(zhì)量數(shù)據(jù)常態(tài)監(jiān)測、專業(yè)質(zhì)量認證和“三個一流”建設(shè)緊密結(jié)合，構(gòu)建完善的質(zhì)量保障體系，提升工程教育質(zhì)量。

2.人才培養(yǎng)案例

學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)離不開“面向課程體系與解決實際工程問題”實踐教學(xué)體系。新工科人才培養(yǎng)體系離不開校內(nèi)核心課程、學(xué)生創(chuàng)新活動項目和綜合性學(xué)科競賽、畢業(yè)設(shè)計、社會實踐等多個環(huán)節(jié)的培養(yǎng)。上海電力學(xué)院自動化工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)以此為契機，開設(shè)了創(chuàng)新教育試點班，按照全貫通模式改革測控專業(yè)培養(yǎng)方案中與大學(xué)生創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研實踐活動項目和學(xué)科競賽緊密相關(guān)的六門專業(yè)核心課程（自動控制原理、過程控制設(shè)計、檢測技術(shù)、光電檢測、計算機硬件、單片機系統(tǒng)設(shè)計），將相關(guān)知識和能力點融入課程教學(xué)中。并先后開展了智能車模競賽、西門子工控比賽、電子設(shè)計大賽和機器人大賽，形成了四個大賽群。

基于知識和能力要求，構(gòu)建了訓(xùn)練環(huán)節(jié)、實戰(zhàn)環(huán)節(jié)和提高環(huán)節(jié)的逐級遞進閉環(huán)結(jié)構(gòu)，改進了現(xiàn)有實踐教學(xué)體系，實現(xiàn)專業(yè)教育與創(chuàng)新教育的融合。

訓(xùn)練環(huán)節(jié)：以核心專業(yè)課程群對接大學(xué)生創(chuàng)新活動體系，結(jié)合為訓(xùn)練環(huán)節(jié)。通過核心專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容、形式、課程設(shè)計等環(huán)節(jié)結(jié)合創(chuàng)新活動開展中所需知識與技能；通過課程相關(guān)的實驗平臺、學(xué)科平臺為依托設(shè)置創(chuàng)新活動項目，增強創(chuàng)新活動項目的工程性。

實戰(zhàn)環(huán)節(jié)：通過大學(xué)生創(chuàng)新活動項目和綜合性學(xué)科競賽，在實戰(zhàn)環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生綜合工程素質(zhì)，體現(xiàn)在德育、應(yīng)用與創(chuàng)新三素養(yǎng)的培養(yǎng)。

提高環(huán)節(jié)：學(xué)生根據(jù)自己的實際情況，可以在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中延續(xù)創(chuàng)新活動項目或者將學(xué)科競賽的內(nèi)容進一步提高。

該測控試點班的學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新活動和學(xué)科競賽實戰(zhàn)，以及畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)實習(xí)，綜合工程素質(zhì)能力得到了很大提高。學(xué)生對于參加試點班非常滿意，就業(yè)能力也大幅提高，深受用人單位歡迎。

當前，以信息產(chǎn)業(yè)和人工智能為代表的全球新科技產(chǎn)業(yè)革命驅(qū)動著世界新經(jīng)濟格局的形成與發(fā)展[11-12]。高校新工科人才的培養(yǎng)以工程教育專業(yè)認證理念中“產(chǎn)出導(dǎo)向”為指引，根據(jù)國家新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)的發(fā)展需求，明晰學(xué)生能力要求與發(fā)展定位，反向設(shè)計人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的價值塑造、知識體系、能力結(jié)構(gòu)“三位一體”的課程體系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生綜合素質(zhì)與國際競爭力。因此，儀器類專業(yè)應(yīng)加快新工科建設(shè)步伐，根據(jù)國家經(jīng)濟社會發(fā)展需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，將儀器類專業(yè)人才培養(yǎng)水平逐步提升到新的高度。

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[項目來源：上海市教育評估院2016年教育評估研究課題“上海高校專業(yè)評估、專業(yè)認證比較與對策研究”（編號：滬教評201603）]

[責(zé)任編輯：余大品]