新工科背景下信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究

藺永政，韓士元，孫雪松，周 勁，馬 坤

（濟南大學 信息科學與工程學院，山東 濟南 250022）

0 引 言

近年來，為應對全球范圍內(nèi)新經(jīng)濟的發(fā)展，主動服務國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和“一帶一路”“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等國家重大戰(zhàn)略的實施，各級教育部門正積極組織開展新工科研究與實踐。人才是發(fā)展壯大新經(jīng)濟的首要資源[1]，作為人才培養(yǎng)、科學研究的主力軍，高校自然成為新工科建設的責任主體。信息學科是新工科支撐互聯(lián)網(wǎng)+、智能制造、海洋空間、生物醫(yī)藥、新材料、新能源等新產(chǎn)業(yè)升級和發(fā)展的基礎和核心。針對新工科背景下的教育教學問題，開展信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探究刻不容緩。

1 信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景及意義

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是對新工科培養(yǎng)的工程科技人才的首要能力要求[2]。隨著全球化進程的加快，國力的競爭已經(jīng)演化為人才的競爭，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)已成為國家戰(zhàn)略。創(chuàng)新型人才就是具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才[3]。2010年7月公布的《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》中明確指出高等教育的培養(yǎng)目標重點放在著力培養(yǎng)信念執(zhí)著、品德優(yōu)良、知識豐富、本領過硬的高素質(zhì)專業(yè)人才和拔尖創(chuàng)新人才。這為我國高校進行精英人才培養(yǎng)模式改革、探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。構建和實踐拔尖創(chuàng)新人才本科階段的培養(yǎng)模式具有十分重要的理論價值和現(xiàn)實意義。

信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的改革具有戰(zhàn)略性、全局性、引領性的意義。眾所周知，涉及信息技術、新能源技術、新材料技術、生物技術等方面的科技革命極大地推動了人類社會經(jīng)濟、政治、文明領域的變革，也影響了人類的生活方式和思維方法。其中，信息學科的作用舉足輕重，已經(jīng)成為綜合國力競爭的重要組成部分。近年來，在深入推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和適應發(fā)展新常態(tài)的大背景下，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的局面蔚然成風，但“人才培養(yǎng)的同質(zhì)化”與“社會需求的高端化”之間的矛盾依然突出。因此，如何依據(jù)信息學科特色和各高校自身發(fā)展情況，構建與實踐符合信息學科發(fā)展趨勢、凸顯精英教育優(yōu)勢的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，切實提高信息學科教學水平和質(zhì)量，為高水平大學的建設提供有效支撐，已經(jīng)成為信息學科高等教育工作者迫切需要研究的重要課題。

2 拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

進入21世紀，各國在拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)上積極探索，例如美國的榮譽教育、法國的大學校精英教育、日本的21世紀COE計劃以及韓國的21世紀智慧韓國工程等，充分體現(xiàn)了專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)在當今世界各國實現(xiàn)經(jīng)濟科技發(fā)展和提升綜合國力的重要性。

拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)也是我國實現(xiàn)人才強國戰(zhàn)略的重大舉措，是建設創(chuàng)新型國家，實現(xiàn)中華民族偉大復興的歷史要求。我國教育部、財政部關于《“十二五”期間實施“高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革工程”的意見》中明確指出：提高質(zhì)量是高等教育發(fā)展的核心任務，全面提高高等教育質(zhì)量的核心是大力提升人才培養(yǎng)水平，牢固確立人才培養(yǎng)在學校各項工作中的中心地位和本科教學在大學教育中的基礎地位。同時，國家實施的“基礎學科拔尖創(chuàng)新培養(yǎng)試驗計劃”“大學生創(chuàng)新性實驗計劃”及建立人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實驗區(qū)等政策，無不鼓勵高校應積極探索拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。然而，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才往往是傳統(tǒng)教育教學模式難以勝任的。

我國信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)工作的探索始于本世紀初期。2009年教育部啟動對基礎學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的“珠峰計劃”，率先在北京大學、清華大學、中國科技大學、浙江大學等11所高校的信息學科開設實驗班，培養(yǎng)相關領域的精英人物。其中，北京大學的“元培計劃”、清華大學的“清華大學人才培養(yǎng)計劃”、南京大學的“伯苓班”和“省身班”、中國科學技術大學的“果殼計劃”等都在信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式方面作出了創(chuàng)新性探索，并取得了令人矚目的成果。

從目前國內(nèi)外各高校實施的信息學科專業(yè)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式來看，其培養(yǎng)目標具有一致性，都強調(diào)培養(yǎng)具有引領作用的未來領導者或各自專業(yè)領域內(nèi)的拔尖創(chuàng)新人才。各高校在制訂拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式時，充分考慮了地域特色和學校優(yōu)勢，各有側(cè)重，都為過去一段特定時期的人才培養(yǎng)做出了貢獻。

3 新工科背景下信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的構建

拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律[4]，應根據(jù)新工科背景下信息學科特點和發(fā)展趨勢，從自身優(yōu)勢出發(fā)，以階梯式培養(yǎng)下的“小班化”教學模式為基礎，探索“強化專業(yè)基礎、緊跟學科前沿、轉(zhuǎn)化自身特色”的創(chuàng)新型專業(yè)課程體系，構建“基礎訓練、綜合設計、研究創(chuàng)新、導師引領”四層次、一體化的實踐教學體系，輔以內(nèi)涵豐富、多層次、立體化的“第二校園”經(jīng)歷機制，探索專業(yè)理論基礎和專業(yè)科研實踐相平衡的創(chuàng)新型培養(yǎng)模式，構建新工科背景下的信息學科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、基礎理論扎實、創(chuàng)新能力強、創(chuàng)業(yè)思維敏捷的信息學科拔尖創(chuàng)新人才。

3.1 探索階梯式培養(yǎng)機制下的“小班化”精英教學模式，保障學研氛圍

長期以來，我國傳統(tǒng)的教育實踐一直遵循“通識教育、專業(yè)培養(yǎng)”的固定模式，創(chuàng)新能力培養(yǎng)、差異化培養(yǎng)欠缺。因此，如何突破傳統(tǒng)教育框架的束縛，遵循“為杰出人才的成長奠定堅實的基礎”的教育理念，在“小班化”精英教學模式基礎上，以前期強化基礎，后期研究型、個性化培養(yǎng)為特征，探索符合拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)規(guī)律的“基礎研究—科研能力—創(chuàng)新思維”階梯式培養(yǎng)機制是迫切需要解決的問題。

小班化探究性學習可以優(yōu)化學生的知識結(jié)構，打開學生的個性發(fā)展空間, 提升學生的創(chuàng)新品性[5]。在人才選拔方面，遵循公開、公正、公平的遴選原則，著眼德、智、體全面衡量，擇優(yōu)選拔。學生既要滿足根據(jù)所學課程成績制定的初始選拔條件，還必須通過重在考查專業(yè)學習潛力、動手實踐能力、外語表述能力等綜合素質(zhì)的面試環(huán)節(jié)，而且選拔人數(shù)嚴格控制在15～20人之間，以確?！靶“唷狈蓊~實至名歸。在具體實施過程中，為“小班”設置專用教室+實驗室機位，配備專門的班主任/輔導員和學術導師，并規(guī)定每位導師指導學生數(shù)目不大于2人，整個學習周期中專兼職教師與學生比例大于1：1。

應制訂適合拔尖創(chuàng)新精英人才培養(yǎng)的管理制度和培養(yǎng)機制，營造積極向上的學研氛圍，建立一支由項目負責人、班主任、高學歷教學管理干部、輔導員、青年教師、教學秘書組成的拔尖人才培養(yǎng)教學管理團隊，具體負責“圖靈班”的學生選拔、日常教學實施、專業(yè)課程修習指導、學生專業(yè)討論班組織協(xié)調(diào)、學習狀態(tài)跟蹤、學生業(yè)余科研項目組織、學生專業(yè)實踐活動等方面工作。以“小班”精英培養(yǎng)為基本模式，制定各類規(guī)章制度，建立一套具有可操作性的學生選拔、學生培養(yǎng)和學生成才的保障制度，并在班級內(nèi)形成積極向上的創(chuàng)新氛圍。在培養(yǎng)機制方面，明確階梯式培養(yǎng)階段劃分及各階段培養(yǎng)目標，低年級夯實專業(yè)基礎，培養(yǎng)學生的專業(yè)學習興趣，高年級注重專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，因材施教，注重個性化發(fā)展。從第五或第六學期開始，督促學生及早進入導師課題組、實驗室，實施基礎研究—科研能力—創(chuàng)新思維的梯度培養(yǎng)機制，提升學生的專業(yè)研究興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

3.2 構建創(chuàng)新型專業(yè)課程體系——強化專業(yè)基礎，緊跟學科前沿，轉(zhuǎn)化自身特色

專業(yè)課程體系的改革是優(yōu)化人才培養(yǎng)方案的核心，是提高高等教育教學質(zhì)量的有效途徑?！昂窕A，求創(chuàng)新”是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的核心目標。因此，如何以課程體系和教學內(nèi)容的改革為切入點，夯實專業(yè)基礎能力，注重體現(xiàn)理工科前沿和專業(yè)特色，轉(zhuǎn)化自身優(yōu)勢，構建創(chuàng)新型專業(yè)課程體系是一項重要的研究內(nèi)容。

構建符合信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求的“厚基礎能力、凸顯專業(yè)特色和前沿、體現(xiàn)自身優(yōu)勢”的專業(yè)課程體系。以學校計算機科學與技術專業(yè)為例，一方面注重專業(yè)基礎培養(yǎng)，著重建設“計算思維”“系統(tǒng)能力”等專業(yè)基礎型課程群，整合程序設計基礎、面向?qū)ο蟪绦蛟O計、計算機問題求解（包括離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構、算法設計與分析）等軟件基礎類課程和計算機系統(tǒng)基礎（包括電路與數(shù)字邏輯、計算機組成原理、計算機體系結(jié)構、計算機操作系統(tǒng)、編譯原理、硬件描述語言）等硬件相關課程，夯實學生的專業(yè)知識基礎；建設專業(yè)應用型課程群，開設綜合性實驗、實訓和導師制課題，實現(xiàn)學生專業(yè)理論知識與實踐技能之間的融會貫通。另一方面，突出學科前沿，體現(xiàn)自身優(yōu)勢，建設“智能計算”“數(shù)據(jù)處理與分析”專業(yè)核心型、專業(yè)前沿型課程群，迎合學科發(fā)展前沿和信息產(chǎn)業(yè)需求，拓寬學生科研思路，提高學生實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生在“互聯(lián)網(wǎng)+”方面的知識技能和創(chuàng)新意識，并實現(xiàn)學科優(yōu)勢轉(zhuǎn)化。

3.3 構建實踐教學體系——訓練基礎技能，提升研究能力，引導創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)的實踐教學側(cè)重對學生的知識灌輸，可謂復制有余，啟發(fā)不足，缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的訓練和培養(yǎng)。因此，如何探索學以致用、理論與實踐的切入點，將學科前沿技術、教師科研資源和優(yōu)秀成果與實踐教學體系有效融合，充分發(fā)揮高水平教師在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的主導作用，構建“基礎訓練、綜合設計、研究創(chuàng)新、導師引領”的創(chuàng)新型實踐教學體系，也是構建新工科背景下信息學科拔尖創(chuàng)新人才的關鍵。

探索符合拔尖創(chuàng)新精英人才培養(yǎng)需求的系統(tǒng)、科學的實踐教學體系，為學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)提供有力支撐。一方面，要整合實踐教學體系，將學科前沿技術和導師課題內(nèi)容帶入實踐教學體系，優(yōu)化實踐教學內(nèi)容，形成良性循環(huán)；另一方面，實施本科生預研機制，輔以“項目驅(qū)動式”本科導師制，讓學生進課題組、實驗室，盡早接觸科學研究前沿理論知識和核心技術，培養(yǎng)學生的專業(yè)科創(chuàng)興趣，提升創(chuàng)新能力。

3.4 開展“第二校園”經(jīng)歷機制——開闊視野，培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)思維，增強競爭意識

新工科背景下，如何培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)思維、開拓創(chuàng)新視野是拔尖創(chuàng)新人才必備的特質(zhì)之一。如何有效挖掘國內(nèi)外高校、知名企業(yè)資源，積極尋求合作機會，為本科生創(chuàng)造到國內(nèi)外知名大學、科研機構或知名企業(yè)訪學、交流的機會，構建內(nèi)涵豐富、多層次、立體化的“第二校園”經(jīng)歷，是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的另一重要內(nèi)容。

學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)狀況, 是檢驗教學質(zhì)量的重要指標之一[6]，應探索內(nèi)涵豐富、層次多樣的“第二校園”經(jīng)歷機制，為開拓學生視野，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，實現(xiàn)校校、校企之間的資源共享和優(yōu)勢互補提供長效機制。校校合作方面，借助外出交流教師的資源，努力尋求合作可能，以交換生、短期交流學習等形式開展多樣性的交流活動；校企合作方面，積極尋求與專業(yè)領域知名企業(yè)合作的可能，以實習生、校外師資培訓、企業(yè)專家報告等開展“第二校園”經(jīng)歷活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維。理論教學與實踐教學是高校教育的兩個重要組成部分，其中，實踐教學對于大學生，尤其信息學科類專業(yè)學生的實踐技能和創(chuàng)新能力培養(yǎng)起到至關重要的作用，是衡量學生技能水平的一個重要指標。參與學科競賽，借鑒學科競賽中涉及的操作環(huán)節(jié)，對信息學科類專業(yè)實踐教學的改革具有促進作用。

4 結(jié) 語

探索新工科背景下信息學科拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)既是對《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》精神的貫徹，也是各院校“十三五”發(fā)展規(guī)劃的重要任務。針對傳統(tǒng)信息學科教育框架的弊端，根據(jù)培養(yǎng)綜合素質(zhì)全面、學科基礎扎實、科研創(chuàng)新能力強、創(chuàng)業(yè)思維敏捷的優(yōu)秀拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求，以構建專業(yè)理論基礎和專業(yè)科研實踐相平衡的創(chuàng)新型培養(yǎng)模式為出發(fā)點，以加強學術科技創(chuàng)新思維與創(chuàng)業(yè)思維培養(yǎng)為切入點，探索創(chuàng)新型教學模式，改革和重構專業(yè)課程體系和實踐教學體系，探索“第二校園”經(jīng)歷機制，是對構建科學、可行的信息學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的有益嘗試。