新工科背景下多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育探索與實(shí)踐

王絢 王秀梅 吳鵬 房靜

摘要：多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是培養(yǎng)新工科工程人才的新趨勢(shì)。華北電力大學(xué)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心作為開展工程教育、推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)踐育人平臺(tái)，將多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到人才培養(yǎng)全過程，初步構(gòu)建起多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)出一批高水平研究型、新工科創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育;多學(xué)科交叉融合;新工科建設(shè)

1 引言

2015年，《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》確立了“到2020年建立健全高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系、普及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”的目標(biāo)[1]，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育成為我國(guó)高校實(shí)踐育人的新方向。2021年，《關(guān)于進(jìn)一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》強(qiáng)調(diào)“深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿人才培養(yǎng)全過程”[2]。然而在實(shí)踐中，高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育卻面臨著教育趨同化、概念模糊化、內(nèi)涵分散化、機(jī)制滯后化等現(xiàn)實(shí)問題[3，4]，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育再創(chuàng)新成為一項(xiàng)十分重要而迫切的任務(wù)。當(dāng)前，新經(jīng)濟(jì)形態(tài)對(duì)工程人才提出了新要求和新挑戰(zhàn)，催生了以“多學(xué)科交叉融合”為特點(diǎn)的新工科專業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了學(xué)科交叉、跨界培養(yǎng)模式的轉(zhuǎn)變?；诙鄬W(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以培養(yǎng)跨界人才為目標(biāo)，逐步成為高校人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容和重要載體。

2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的探索實(shí)踐

我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育正處于發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，開展多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育能夠提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，更好地推進(jìn)新工科建設(shè)，更好地服務(wù)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。華北電力大學(xué)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心（以下簡(jiǎn)稱“工創(chuàng)中心”）作為開展工程教育、推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的實(shí)踐育人平臺(tái)，充分發(fā)揮國(guó)家級(jí)綜合性實(shí)驗(yàn)示范中心多學(xué)科的資源優(yōu)勢(shì)，面向“電力現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人”的技術(shù)需求及“電力特色機(jī)器人”的人才需求，不斷探索多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到課程體系、實(shí)踐成果、實(shí)踐活動(dòng)、教學(xué)模式的每個(gè)環(huán)節(jié)中，構(gòu)建了全方位、多層次、多學(xué)科交叉融合的工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

2.1 完善多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到課程教學(xué)中，完善多學(xué)科交叉的課程體系。在原有開設(shè)“機(jī)器人控制技術(shù)基礎(chǔ)”、“單片機(jī)開發(fā)”、“足球機(jī)器人”等13門課程的基礎(chǔ)上，增設(shè)了“模塊化機(jī)器人”、“工程搬運(yùn)機(jī)器人”、“電力行業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)”、“旋翼機(jī)器人應(yīng)用”、“電力系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)” 5門課程。這些課程涉及機(jī)械、自動(dòng)控制、人工智能等多學(xué)科知識(shí)，打破了專業(yè)課程間的學(xué)科壁壘，為思想碰撞創(chuàng)造機(jī)會(huì)和條件，真正讓多學(xué)科交叉融合的新工科人才培養(yǎng)體系適應(yīng)我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的定位和要求。

2.2 開展多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到實(shí)踐教學(xué)中，開展多學(xué)科交叉的實(shí)踐活動(dòng)。為了打破唯理論帶來的局限性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，工創(chuàng)中心通過建立機(jī)器人俱樂部和開設(shè)“專業(yè)+機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)班，將多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。俱樂部通過常態(tài)化地開展各類科技活動(dòng)，如機(jī)械建模、仿真、電路設(shè)計(jì)制作、上位機(jī)軟件開發(fā)等公選課和技術(shù)培訓(xùn)，積極帶動(dòng)學(xué)生參與到創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中。按照“電力特色人工智能與機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)班人才培養(yǎng)方案，實(shí)驗(yàn)班將學(xué)生科研創(chuàng)新能力作為重要培養(yǎng)目標(biāo)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，突出基于成果開展教學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生研究實(shí)踐能力培養(yǎng)，加大研究實(shí)踐課程比例。

2.3 開發(fā)多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)特色成果

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到成果轉(zhuǎn)化中，開發(fā)多學(xué)科交叉的特色成果。立足我校“以優(yōu)勢(shì)學(xué)科為基礎(chǔ)，以新興能源學(xué)科為重點(diǎn)，以文理學(xué)科為支撐”的“大電力”學(xué)科體系的特點(diǎn)，組織有特色的實(shí)踐內(nèi)容。在原來主要圍繞學(xué)科競(jìng)賽開展的“輪式循跡機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”、“人型短跑機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”以及針對(duì)電力行業(yè)需求開展的相對(duì)簡(jiǎn)單的如“飛行器盤煤裝置”、“電力施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置”的基礎(chǔ)上，發(fā)揮多學(xué)學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)前沿技術(shù)，進(jìn)一步提升實(shí)踐成果的技術(shù)難度和綜合性，開展，面向行業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新研究成果，包括 “變電站巡檢機(jī)器人”、“配電線路絕緣包裹機(jī)器人”、“風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)飛行器巡檢研究”和“電力線路絕緣修復(fù)機(jī)器人研究”、“具有三維重建功能的電纜隧道機(jī)器人”、“輸電線路鐵塔攀爬機(jī)器人”等等，豐富并完善了多學(xué)科交叉的實(shí)踐體系，培育出一批了多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育特色成果。

2.4 探索多學(xué)科交叉的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)模式

將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到組織模式中，探索多學(xué)科交叉的教學(xué)模式。創(chuàng)新成果具有多學(xué)科交叉、融合的特點(diǎn)，例如一款自動(dòng)裝置和機(jī)器人的制作，涉及機(jī)構(gòu)或外形設(shè)計(jì)、需要設(shè)計(jì)電子線路和控制要件，因此需要機(jī)械、電氣、自動(dòng)控制等專業(yè)的學(xué)生共同完成。工創(chuàng)中心充分利用了多學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)示范中心的優(yōu)勢(shì)，探索出以實(shí)際工程問題為導(dǎo)向，以成果研究為載體，以理論教學(xué)為輔，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的CDIO教學(xué)新模式。指導(dǎo)教師圍繞成果目標(biāo)，介紹成果任務(wù)和主要的基本原理，進(jìn)行技術(shù)講座培訓(xùn)。學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求自學(xué)相關(guān)課程，進(jìn)行設(shè)計(jì)—制作—組裝—調(diào)試—運(yùn)行，通過分工和合作共同完成成果制作，最后完成成果設(shè)計(jì)實(shí)物和設(shè)計(jì)報(bào)告。

3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的保障體系

3.1 組建多學(xué)科交叉的師資隊(duì)伍

工創(chuàng)中心探索多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)規(guī)律，結(jié)合多學(xué)科交叉融合的新工科人才培養(yǎng)方案，充分利用國(guó)家級(jí)示范中心的資源優(yōu)勢(shì)，制定激勵(lì)政策吸引機(jī)械、電氣、自動(dòng)化等7個(gè)院系的教師和12位企業(yè)導(dǎo)師，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育建立了跨學(xué)科、跨校企的師資保障機(jī)制。

校內(nèi)導(dǎo)師通過開設(shè)課程、舉辦技術(shù)講座、開展“實(shí)踐課程思政教育”、指導(dǎo)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和競(jìng)賽活動(dòng)，為學(xué)生提供內(nèi)容更豐富、覆蓋面更廣、質(zhì)量更高的跨學(xué)科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容。工創(chuàng)中心向校內(nèi)導(dǎo)師全方位地開放中心的研究平臺(tái)加工制作設(shè)施，吸引他們帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)入駐中心進(jìn)行學(xué)術(shù)研究，并為科研團(tuán)隊(duì)提供辦公條件。

企業(yè)導(dǎo)師為學(xué)生提供契合企業(yè)重難點(diǎn)的研究選題，學(xué)生可以在企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)下承接部分科研成果，使創(chuàng)新實(shí)踐成果得到健康可持續(xù)發(fā)展。工創(chuàng)中心鼓勵(lì)企業(yè)技術(shù)人員作為兼職教師自帶成果入駐中心，為企業(yè)提供研究平臺(tái)，并組織學(xué)生開展研究和開發(fā)。此外，通過與企業(yè)合作共建實(shí)驗(yàn)室并授牌，有效擴(kuò)大企業(yè)在學(xué)生中的影響力。

3.2 革新學(xué)生評(píng)價(jià)考核機(jī)制

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育更加注重考察成果研究中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)能力、多學(xué)科學(xué)生之間的合作能力、工程倫理和創(chuàng)新能力以及體現(xiàn)成果制作過程中所涉及學(xué)科的基本理論的掌握情況。工創(chuàng)中心將學(xué)習(xí)過程分為四個(gè)階段，將成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)分為四大部分，革新評(píng)價(jià)考核機(jī)制，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。四個(gè)階段包括：成果總體方案設(shè)計(jì)，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制電路硬件設(shè)計(jì)、控制軟件設(shè)計(jì)階段，實(shí)物制作、安裝調(diào)試階段，演示和答辯。各部分的占比分別為，設(shè)計(jì)能力占比25%、實(shí)踐能力25%、文獻(xiàn)使用能力、組織管理能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力各占5%，對(duì)于工程倫理和職業(yè)素養(yǎng)、以及成果結(jié)束后的答辯情況、相關(guān)知識(shí)掌握情況等給予各占10%。評(píng)價(jià)考核機(jī)制的革新為我校培養(yǎng)綜合型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型的新工科人才提供重要保障，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的理論學(xué)習(xí)為輔、自主學(xué)習(xí)為主的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。

3.3 加強(qiáng)實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)機(jī)制

工創(chuàng)中心充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的優(yōu)勢(shì)，通過學(xué)校“雙一流”建設(shè)，加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)機(jī)制。進(jìn)一步完善了“3D打印實(shí)驗(yàn)室”，增加了高精度和彩色3D打印機(jī);完善了“機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室”，增加了服務(wù)機(jī)器人、旋翼機(jī)器人、人形機(jī)器人等76臺(tái)套，提升和改善了機(jī)器人實(shí)踐研究的條件;新建了“虛擬現(xiàn)實(shí)”實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生圍繞電力仿真技術(shù)開展多學(xué)科學(xué)習(xí)和研究打下基礎(chǔ)。此外，為了保障師生的賽課實(shí)踐與教學(xué)研究，建立了常態(tài)化的7×24全天候?qū)嶒?yàn)室開放制度，學(xué)生完成理論學(xué)習(xí)后，可以隨時(shí)到實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐中查漏補(bǔ)缺，達(dá)到時(shí)空融合知行耦合的培養(yǎng)目標(biāo)，切實(shí)深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，穩(wěn)步提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3.4 出臺(tái)學(xué)生激勵(lì)參與機(jī)制

工創(chuàng)中心以培養(yǎng)學(xué)生自主性為起點(diǎn)，出臺(tái)一系列激勵(lì)參與機(jī)制，激發(fā)我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的活力和動(dòng)力。第一，面向全校學(xué)生，每學(xué)期常態(tài)化地開展各類創(chuàng)新公共選修實(shí)踐課程，2021年，共招收1052名（次）學(xué)生參加22門（次）創(chuàng)新實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)。第二，利用學(xué)?！罢n外能力素質(zhì)學(xué)分”政策，開設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐成果，創(chuàng)新能力突出的學(xué)生，享受課外能力素質(zhì)學(xué)分的“綠色通道”，中心給予他們優(yōu)先選課機(jī)會(huì)。第三，舉辦創(chuàng)新俱樂部，學(xué)生可以接觸高質(zhì)量的跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容、接觸優(yōu)秀的迭代創(chuàng)新項(xiàng)目，并圍繞前沿問題定期開展研討交流，吸引有志趣的學(xué)生。第四，舉辦“專業(yè)+機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)班，按照學(xué)校實(shí)驗(yàn)班的培養(yǎng)方案，吸引了有更高追求的學(xué)生。

4 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的創(chuàng)新性成果

4.1 組織與保障體制創(chuàng)新

作為學(xué)校獨(dú)立建制的工程訓(xùn)練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心，充分發(fā)揮自身的資源優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行多學(xué)科交叉融合的新工科人才培養(yǎng)探索實(shí)踐，并建立了“打破固有學(xué)科專業(yè)界限，突破既有教學(xué)組織模式，革新傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法”的新型組織模式與保障機(jī)制。明顯不同于傳統(tǒng)院系的人才培養(yǎng)模式，為多學(xué)科交叉融合的新工科人才培養(yǎng)提供了新的路徑。

4.2 課程教學(xué)與學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新

工創(chuàng)中心開發(fā)的以電力現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求的自動(dòng)裝置或機(jī)器人設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容的課程，包含了多學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用;組織多學(xué)科專業(yè)的學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，面向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的復(fù)雜問題，開展了以解決問題為導(dǎo)向，以成果研究為載體的CDIO教學(xué)模式。

4.3 跨界交叉師資隊(duì)伍創(chuàng)新

圍繞跨學(xué)科前沿領(lǐng)域，如“電力機(jī)器人”，從校內(nèi)電力系、電子系、機(jī)械系、自動(dòng)化系、計(jì)算機(jī)系招聘專業(yè)教師，從校外對(duì)口企業(yè)招聘企業(yè)導(dǎo)師，組建了跨學(xué)科、跨校企的師資隊(duì)伍，并為這支隊(duì)伍在教學(xué)津貼、科研環(huán)境與平臺(tái)支持、成果共享等方面的制定了傾斜政策。為跨院系、跨學(xué)科專業(yè)培養(yǎng)新工科人才、推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供了師資隊(duì)伍保障。

4.4 產(chǎn)教融合培養(yǎng)模式創(chuàng)新

工創(chuàng)中心重視教師科研項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化，鼓勵(lì)將教師科研問題轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，將學(xué)生轉(zhuǎn)化為團(tuán)隊(duì)助手。此外，工創(chuàng)中心與企業(yè)密切合作，共建實(shí)驗(yàn)室，共創(chuàng)科研成果，建立起產(chǎn)教融合的新工科人才培養(yǎng)的新模式。

5 結(jié)語

華北電力大學(xué)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心承擔(dān)著全校工程教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育雙重任務(wù)，始終立足我校“以優(yōu)勢(shì)學(xué)科為基礎(chǔ)，以新興能源學(xué)科為重點(diǎn)，以文理學(xué)科為支撐”的“大電力”學(xué)科體系的特點(diǎn)，充分發(fā)揮國(guó)家級(jí)綜合性實(shí)驗(yàn)示范中心的資源優(yōu)勢(shì)，展開學(xué)科交叉、跨界融合的探索與實(shí)踐，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫徹到課程體系、實(shí)踐活動(dòng)、成果轉(zhuǎn)化、教學(xué)模式等各個(gè)方面。未來華北電力大學(xué)工程訓(xùn)練與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心將繼續(xù)探索適合新工科人才和研究型人才培養(yǎng)目標(biāo)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式，培養(yǎng)一批“學(xué)科交叉、跨界融合”的一流人才。

參考文獻(xiàn)

[1]關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見[EB/OL].

[2]關(guān)于進(jìn)一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見[EB/OL].

[3]吳學(xué)松.應(yīng)用型本科院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育現(xiàn)狀、問題與對(duì)策[J].教育與職業(yè)，2020（05）：56-61

[4]王秀梅，胡蝶，房靜，吳鵬.工程訓(xùn)練中心利用多學(xué)科綜合優(yōu)勢(shì)開展創(chuàng)新教育的探索實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，35（02）：6-9