一種遞進式新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系探索

夏娜 萬家山 杜華爭 羅珣 李建華 胡學鋼 王浩

摘? 要：隨著新一輪工業(yè)革命引發(fā)的快速變革，社會對新興產(chǎn)業(yè)人才的需求也在急劇增大。為培養(yǎng)和造就一批引領未來技術的新興產(chǎn)業(yè)人才，全國各高校已開始加強新工科人才的培養(yǎng)。針對當前新工科人才培養(yǎng)存在的理解不夠深入、產(chǎn)業(yè)結(jié)合不足、創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足等問題，該文遵循高等教育規(guī)律，融合“三螺旋”教育模式，提出一種從大一到大四的“遞進式”新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，并在信息類專業(yè)進行試點，取得具有特色的人才培養(yǎng)成果，證明該人才培養(yǎng)體系對于新工科教育的有效性。

關鍵詞：新工科；人才培養(yǎng)；三螺旋；遞進式；創(chuàng)新能力

中圖分類號：C961? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）35-00３５-0４

Abstract： With the rapid changes brought about by the new round of industrial revolution， there is a growing demand in society for talents in emerging industries. In order to cultivate and foster a group of talents who can lead future technologies in emerging industries， universities across the country have started to strengthen the training of talents in the new engineering disciplines. In response to the current issues of insufficient understanding， lack of industry integration， and inadequate innovation capacity in the training of talents in the new engineering disciplines， this paper follows the laws of higher education and integrates the "three spirals" education model. It proposes a "progressive" talent cultivation system for innovative talents in the new engineering disciplines from the first year to the fourth year. The study has conducted pilot programs in information-related majors， achieving distinctive results in talent cultivation， which proves the effectiveness of this talent cultivation system in new engineering education.

Keywords： new engineering discipline; talent cultivation; triple helix; progressive; innovation capability

隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，高層次的新型工科人才正成為推動社會進步的重要力量。教育部高等教育司發(fā)布《關于開展新工科研究與實踐的通知》（高教司函〔2017〕6號），指導工科院校及綜合型高校開展新工科建設，大力推進工程教育改革[1]。為響應國家對新工科教育的號召，全國各地高校高度重視新工科人才培養(yǎng)，通過舉辦和參加研討會，探討了新工科建設發(fā)展需求和推行路徑，達成了“復旦共識”[2]，形成了指導文件“天大行動”[3]。此后，全國高校一方面升級和改造傳統(tǒng)工科專業(yè)以適應新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，另一方面主動布局和設立面向未來技術的新工科專業(yè)，取得了一些初步成效[4-5]。

一? 新工科人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析

（一）? 對新工科人才培養(yǎng)的理解不夠深入

由于目前對“新工科”還沒有一個精確的定義，因此各地高校對新工科的理解大多局限在一個初級的層面，即新工科就是指諸如人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新的工科專業(yè)，或者是對傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級和改造。其實，新工科不僅是新專業(yè)，更是一種新的工科人才培養(yǎng)模式，它與傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)的最大差別在于：它是一種立足當前所需和未來發(fā)展，服務于新技術、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展的教育模式，旨在全面培養(yǎng)引領新興產(chǎn)業(yè)、未來技術的創(chuàng)新型人才[6]，因此，研究和探索新工科人才培養(yǎng)模式和體系是實施新工科教育的首要任務。

（二）? 新工科之產(chǎn)業(yè)結(jié)合不足

新工科人才培養(yǎng)的一大任務是培養(yǎng)引領“新興產(chǎn)業(yè)”的創(chuàng)新型人才，學生需要適應和融入新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但目前很多高校在新工科人才培養(yǎng)過程中，走的是半封閉式的教育路線，不了解當前行業(yè)需求和未來發(fā)展方向[7]，教學內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)，專業(yè)能力的培養(yǎng)難以匹配新興產(chǎn)業(yè)的需求，因此應該讓新工科教育與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，邀請行業(yè)龍頭企業(yè)參與人才培養(yǎng)過程，大力實施“產(chǎn)教融合”協(xié)同育人，在課程建設、師資培訓、創(chuàng)新實踐等方面密切合作，構(gòu)建出圍繞產(chǎn)業(yè)的教學生態(tài)，培養(yǎng)出優(yōu)秀的新型產(chǎn)業(yè)人才。

（三）? 新工科之創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足

新工科人才培養(yǎng)的另一大任務是培養(yǎng)引領“未來技術”的創(chuàng)新型人才，學生需要擁有更敏銳的創(chuàng)新意識和更前沿的理論和技術，但目前大部分高校在新工科人才培養(yǎng)過程中，實踐教育有余，創(chuàng)新培養(yǎng)不足[8]，仍寄托于課程體系的實踐教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，往往停留在較為低端的層面，與此同時，高校教師的科研工作通常瞄準學科發(fā)展的前沿，因此應該讓教師的科研工作和成果更多地融入新工科人才培養(yǎng)體系，賦予學生前沿的視野，使之成為未來技術創(chuàng)新的弄潮兒。

二? 一種遞進式的新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

（一）? 新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的設計理念

新工科建設理念是在當前新時代背景下，緊密結(jié)合國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，借鑒國際領先經(jīng)驗，構(gòu)建適應時代要求的工科教育模式。新工科強調(diào)多學科融合、實踐教學、創(chuàng)新能力培養(yǎng)、團隊合作、社交能力培養(yǎng)，以及人文素養(yǎng)與社會責任感的培養(yǎng)，旨在培養(yǎng)具備更全面素質(zhì)和適應力的工程人才，以適應日益復雜和多變的現(xiàn)代社會和科技環(huán)境。表1是綜合五個維度對比傳統(tǒng)工科和新工科的人才培養(yǎng)理念存在明顯的差異。

這種新的教育模式下，學生不僅能在課堂上獲取學科基礎知識，更能在實際項目中進行實踐探索。學院積極引入項目式學習、實訓基地及與企業(yè)合作的實習機會，使學生在真實場景中應用所學知識，培養(yǎng)出扎實的工程能力和解決實際問題的能力。此外，學院還鼓勵學生自主選題，開展科研和創(chuàng)新活動，為他們提供了展示才華的平臺。在這個積極、開放的學習環(huán)境中，學生的創(chuàng)新意識逐漸被激發(fā)，他們能夠跨足不同領域，勇敢地迎接未來科技挑戰(zhàn)。

（二）? 遞進式新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的具體內(nèi)涵

針對以上新工科人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀和不足，本課題遵循高等教育規(guī)律，整合“三螺旋”[9-10]與“多位一體”[11-12]教育模式，設計和探索了一種遞進式的新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該體系的主要特點：①分階段確立了從大一到大四及研究生階段的人才培養(yǎng)舉措，設計了可操作性強、科學完整、層次遞進的新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案；②將高校、企業(yè)、政府三方進行互補耦合；③鼓勵企業(yè)參與育人過程，實施“產(chǎn)教融合”協(xié)同育人，培養(yǎng)適應產(chǎn)業(yè)需求的工程型人才，實現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)的無縫對接；④充分發(fā)揮高校教師科研工作的前瞻性優(yōu)勢，讓大學生逐步進入科研基地，并在教師的指導下開展前沿技術創(chuàng)新；⑤先后以大創(chuàng)項目、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)競賽為抓手，訓練學生實戰(zhàn)能力，適時地引入政府的政策和資金扶持，培育優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)人才和團隊。下文將詳細介紹該體系的各個階段。

1? 認知階段

在新生入學后第一時間開展“專業(yè)導論入學教育”，讓大一新生對該新工科專業(yè)有一個直觀的認知，對自己未來的專業(yè)能力有一個比較明確的預期；隨后開展一系列“科研基地開放日活動”，讓新生近距離接觸本專業(yè)教師的科研工作和特色研究成果，激發(fā)學習和創(chuàng)新熱情，發(fā)現(xiàn)自己的興趣方向；每年一屆的“大學生科技節(jié)”展示高年級學生的科技成果，營造濃厚的科技創(chuàng)新氛圍；邀請企業(yè)技術專家做講座，主要是分享企業(yè)文化、實際項目的研發(fā)經(jīng)歷，鼓勵大學生投身科技工作。

2? 初探階段

在大二階段，引導大學生們加入各個科研基地，并在教師及其研究生的指導下開展基礎性的實踐訓練，積累一定的專業(yè)動手能力；同時邀請企業(yè)技術人員分享主流的技術和產(chǎn)品，實現(xiàn)多源化的技術交叉與互動，加深大學生們對專業(yè)的綜合理解；在此基礎上，大學生結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會需求，在指導教師的啟發(fā)下提出研究課題，申報國家級、省級或校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，并依托科研基地開展項目研究。指導教師鼓勵項目研究工作形成樣機和專利成果，并在實際應用中總結(jié)工程技術經(jīng)驗。

3? 專業(yè)強化階段

在大三階段，高校聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)共同進行課程建設、師資培訓、創(chuàng)新實踐等育人工作，實現(xiàn)“產(chǎn)教融合”協(xié)同育人，培養(yǎng)出適應產(chǎn)業(yè)需求的工程型人才。典型案例有華為“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人基地項目。

2020年，在教育部政策支持下，華為公司與國內(nèi)眾多高校開展合作，實施華為“智能基座”產(chǎn)教融合協(xié)同育人基地項目。該項目主要內(nèi)容包括：①課程建設。將華為的鯤鵬、昇騰處理器、華為云的技術內(nèi)容融入計算機類專業(yè)的課程體系中，并搭建相應的實驗教學平臺。②師資培訓。華為協(xié)助高校對參與該項目的教師進行必要的技術培訓，以保證教學質(zhì)量和效果。③創(chuàng)新實踐。組織學生參與各類大賽，如華為軟件精英挑戰(zhàn)賽、鯤鵬開發(fā)者大賽、華為ICT大賽等。該項目的實施可以在高校建立以鯤鵬、昇騰技術為基礎的教學生態(tài)，并培養(yǎng)一批具有國產(chǎn)核心技術基礎的優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)人才，實現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)的無縫對接。

另外，專業(yè)強化階段的人才培養(yǎng)舉措還包括：要求專業(yè)主干課程由工程基礎厚的教授擔任主講教師；大學生依托前期大創(chuàng)項目的成果，參加政府（團中央、教育部）組織的各類創(chuàng)新大賽，訓練實戰(zhàn)能力、團隊協(xié)作能力、綜合應變能力等。

4? 專業(yè)提升階段

在大四階段，引導大學生參加教師的科研項目（基金類、攻關類），發(fā)揮高校教師科研工作的前瞻性優(yōu)勢，指導學生開展前沿技術研究和實踐，解決復雜工程問題，提升學術視野和技術水平，參與形成高水平科技創(chuàng)新成果；此階段形成的科技成果具有實用價值和商業(yè)價值，可以參加政府組織的各類型創(chuàng)業(yè)大賽；企業(yè)提供創(chuàng)業(yè)指導、市場和資本對接等協(xié)助；政府資金扶持優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)團隊，促進科技成果轉(zhuǎn)化，促進自主創(chuàng)業(yè)、科技創(chuàng)業(yè)。

5? 升華階段

在研究生階段，學生們從事學科前沿研究，進一步探索新技術、未來技術，與企業(yè)對接，投身新產(chǎn)業(yè)；此階段取得的科技創(chuàng)新成果具有更高的商用價值，可參加更高級別的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，并密切對接資本；政府針對高水平創(chuàng)業(yè)主體和項目，提供各類人才政策、資金扶持；企業(yè)針對高水平就業(yè)主體，實現(xiàn)無縫對接。

三? 應用成效

近年來，合肥工業(yè)大學計算機與信息學院在新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面邁出了堅實的步伐。學院始終以滿足學生個性化和差異化學習需求為核心，組織教師學習新進教育教學理念，跳出傳統(tǒng)教學觀念的束縛，積極探索并深入實施“產(chǎn)教融合、科教融合”的教育模式。通過緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，不斷優(yōu)化專業(yè)設置和課程體系，學院為學生提供了更具前瞻性和實踐性的學習內(nèi)容，激發(fā)了他們的學習興趣和創(chuàng)新潛能。2020年至今，經(jīng)過若干年的教學改革實踐，該遞進式新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的應用成效顯著，受益學生達900余人，其中深度受益的學生達170余人，教學改革成效主要表現(xiàn)如下。

（一）? 滿足學生個性化和差異化的學習需求，激發(fā)了學生自主學習興趣

新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系應以滿足學生個性化和差異化學習需求為核心，通過精心設計的個性化學習計劃、多元化選修課程、實踐導向的項目式學習和自主選題等靈活手段，激發(fā)學生的內(nèi)在學習興趣和動力，使其能夠在深入探索中培養(yǎng)自主學習的能力與創(chuàng)新思維。除此之外，借助豐富的開放式學習資源、個性化的教學指導、實踐實習機會等綜合措施，樹立積極的學習氛圍，為學生提供自我定位和成長的機會，使他們能夠根據(jù)個人興趣和發(fā)展需求，在學術研究和創(chuàng)新領域找到適合自己的道路，從而培養(yǎng)出具備跨學科素養(yǎng)、解決實際問題的能力，以及未來科技挑戰(zhàn)所需的創(chuàng)新型人才。

（二）? 突破傳統(tǒng)教學觀念，實施“產(chǎn)教融合、科教融合”，專業(yè)與課程建設成果顯著

通過將產(chǎn)業(yè)需求與學術研究緊密結(jié)合，學院創(chuàng)建了一個有機融合的學習生態(tài)系統(tǒng)，為學生提供更貼近實際的學習體驗。這一新穎的方法使學生能夠在真實的工程項目和科研實踐中應用所學，促使理論與實踐相互交融，從而更好地培養(yǎng)出具備解決實際問題能力的創(chuàng)新型人才。在“產(chǎn)教融合、科教融合”的指導下，學院進一步優(yōu)化并豐富了專業(yè)課程。以“北斗導航”新技術和新產(chǎn)業(yè)為導向，學院緊密關注未來科技發(fā)展趨勢，創(chuàng)立了“圍繞北斗導航技術的遞進式大學生創(chuàng)新培養(yǎng)模式和體系”。這不僅讓學生有機會參與前沿科研和創(chuàng)新，還增設了“衛(wèi)星導航信息處理”專業(yè)方向，引入了理論和實踐課程，同時合作開發(fā)了創(chuàng)新的“衛(wèi)星導航信息處理實驗平臺”，有效地支持了課程的開展，為學生提供了更全面的學習機會。這一平臺不僅在實踐教學中發(fā)揮了重要作用，還因其卓越表現(xiàn)榮獲全國自制儀器設備二等獎。更引人矚目的是，基于“圍繞北斗導航技術的遞進式大學生創(chuàng)新培養(yǎng)模式和體系”，學院榮獲了安徽省教學成果一等獎，進一步證實了其在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面的顯著作用。

（三）? 學院改革舉措的成效顯著，學生個體的“增值”效應顯著凸顯

大批學生積極參與教師的科研項目，涉及“基于北斗的姿態(tài)測量”“北斗+慣性測量的山體滑坡監(jiān)測”“北斗導航無人船”等領域，獲得了眾多令人矚目的新技術成果。學生們踴躍申請并積極承擔省級以上大創(chuàng)項目，數(shù)量超過30項；在省級以上競賽中斬獲20余項獎項，其中包括備受關注的“創(chuàng)青春”全國大學生創(chuàng)業(yè)大賽金獎。指導的大學生團隊更榮獲“全國小平科技創(chuàng)新團隊”榮譽，體現(xiàn)了他們在創(chuàng)新領域的卓越表現(xiàn)。通過企業(yè)引導和政府支持，學院還成功孵化了3家大學生創(chuàng)業(yè)公司，分別是合肥星北航測信息科技有限公司、安徽勘派斯導航信息科技有限公司、安徽帥爾信息科技有限公司，為學生提供了實現(xiàn)創(chuàng)業(yè)夢想的平臺。在就業(yè)方面，學生的優(yōu)秀表現(xiàn)也不容忽視。除了赴知名企業(yè)如華為、中興、?？低暤染蜆I(yè)外，每年還向北斗星通、上海司南、南方測繪等對口企業(yè)輸送大量優(yōu)秀產(chǎn)業(yè)人才，為相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻了智力支持。

四? 結(jié)束語

該文深入探討了我國新工科人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，并深刻總結(jié)了當前普遍存在的問題和不足之處。在充分遵循高等教育規(guī)律的前提下，論文提出了一種創(chuàng)新的遞進式新工科人才培養(yǎng)體系。這一體系以高校、企業(yè)、政府三方的協(xié)同互補為核心，突出了“產(chǎn)教融合”的理念，旨在培養(yǎng)能夠緊密契合產(chǎn)業(yè)需求的工程型人才。這不僅能夠滿足企業(yè)對專業(yè)技術人才的迫切需求，同時也能夠在高校中發(fā)揮教師科研優(yōu)勢，引導學生參與前沿技術創(chuàng)新，培養(yǎng)出能夠引領新興產(chǎn)業(yè)和未來技術發(fā)展的杰出人才。所提出的新工科人才培養(yǎng)體系在學院信息類專業(yè)的試點應用中取得了顯著成果，展現(xiàn)出鮮明的特色和實際效果。這一成功案例為新工科教育的推進提供了有力的實踐經(jīng)驗，也證明了遞進式創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系在實際應用中的有效性和可行性。此外，該論文的研究成果還為其他新工科專業(yè)的建設和人才培養(yǎng)提供了有價值的參考，為推動整個新工科領域的發(fā)展和創(chuàng)新貢獻了重要的思路和方法。

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