新工科背景下信息學科拔尖創新人才培養模式研究

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，為應對全球范圍內新經濟的發展，主動服務國家創新驅動發展和“一帶一路”“中國制造2025”“互聯網+”等國家重大戰略的實施，各級教育部門正積極組織開展新工科研究與實踐。人才是發展壯大新經濟的首要資源[1]，作為人才培養、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網+、智能制造、海洋空間、生物醫藥、新材料、新能源等新產業升級和發展的基礎和核心。針對新工科背景下的教育教學問題，開展信息學科拔尖創新人才培養模式的探究刻不容緩。

1 信息學科拔尖創新人才培養的背景及意義

創新創業能力是對新工科培養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，國力的競爭已經演化為人才的競爭，創新型人才培養已成為國家戰略。創新型人才就是具有創新精神和創新能力的人才[3]。2010年7月公布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020）》中明確指出高等教育的培養目標重點放在著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專業人才和拔尖創新人才。這為我國高校進行精英人才培養模式改革、探索拔尖創新人才培養模式帶來了新的機遇和挑戰。構建和實踐拔尖創新人才本科階段的培養模式具有十分重要的理論價值和現實意義。

信息學科拔尖創新人才培養模式的改革具有戰略性、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，已經成為綜合國力競爭的重要組成部分。近年來，在深入推動創新驅動發展戰略和適應發展新常態的大背景下，“大眾創業、萬眾創新”的局面蔚然成風，但“人才培養的同質化”與“社會需求的高端化”之間的矛盾依然突出。因此，如何依據信息學科特色和各高校自身發展情況，構建與實踐符合信息學科發展趨勢、凸顯精英教育優勢的拔尖創新人才培養模式，切實提高信息學科教學水平和質量，為高水平大學的建設提供有效支撐，已經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 拔尖創新人才培養的國內外現狀分析

進入21世紀，各國在拔尖創新人才的培養上積極探索，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，充分體現了專業拔尖創新人才的培養在當今世界各國實現經濟科技發展和提升綜合國力的重要性。

拔尖創新人才的培養也是我國實現人才強國戰略的重大舉措，是建設創新型國家，實現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量與教學改革工程”的意見》中明確指出：提高質量是高等教育發展的核心任務，全面提高高等教育質量的核心是大力提升人才培養水平，牢固確立人才培養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“基礎學科拔尖創新培養試驗計劃”“大學生創新性實驗計劃”及建立人才培養模式創新實驗區等政策，無不鼓勵高校應積極探索拔尖創新人才的培養模式。然而，培養拔尖創新人才往往是傳統教育教學模式難以勝任的。

我國信息學科拔尖創新人才培養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新人才培養的“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新人才培養模式方面作出了創新性探索，并取得了令人矚目的成果。

從目前國內外各高校實施的信息學科專業拔尖創新人才培養模式來看，其培養目標具有一致性，都強調培養具有引領作用的未來領導者或各自專業領域內的拔尖創新人才。各高校在制訂拔尖創新人才培養模式時，充分考慮了地域特色和學校優勢，各有側重，都為過去一段特定時期的人才培養做出了貢獻。

3 新工科背景下信息學科拔尖創新人才培養模式的構建

拔尖創新人才培養需要遵循教育規律和人才成長規律[4]，應根據新工科背景下信息學科特點和發展趨勢，從自身優勢出發，以階梯式培養下的“小班化”教學模式為基礎，探索“強化專業基礎、緊跟學科前沿、轉化自身特色”的創新型專業課程體系，構建“基礎訓練、綜合設計、研究創新、導師引領”四層次、一體化的實踐教學體系，輔以內涵豐富、多層次、立體化的“第二校園”經歷機制，探索專業理論基礎和專業科研實踐相平衡的創新型培養模式，構建新工科背景下的信息學科拔尖創新人才的培養模式，培養綜合素質高、基礎理論扎實、創新能力強、創業思維敏捷的信息學科拔尖創新人才。

3.1 探索階梯式培養機制下的“小班化”精英教學模式，保障學研氛圍

長期以來，我國傳統的教育實踐一直遵循“通識教育、專業培養”的固定模式，創新能力培養、差異化培養欠缺。因此，如何突破傳統教育框架的束縛，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、個性化培養為特征，探索符合拔尖創新人才培養規律的“基礎研究—科研能力—創新思維”階梯式培養機制是迫切需要解決的問題。

小班化探究性學習可以優化學生的知識結構，打開學生的個性發展空間, 提升學生的創新品性[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，擇優選拔。學生既要滿足根據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學習潛力、動手實踐能力、外語表述能力等綜合素質的面試環節，而且選拔人數嚴格控制在15～20人之間，以確保“小班”份額實至名歸。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，并規定每位導師指導學生數目不大于2人，整個學習周期中專兼職教師與學生比例大于1：1。

應制訂適合拔尖創新精英人才培養的管理制度和培養機制，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、專業課程修習指導、學生專業討論班組織協調、學習狀態跟蹤、學生業余科研項目組織、學生專業實踐活動等方面工作。以“小班”精英培養為基本模式，制定各類規章制度，建立一套具有可操作性的學生選拔、學生培養和學生成才的保障制度，并在班級內形成積極向上的創新氛圍。在培養機制方面，明確階梯式培養階段劃分及各階段培養目標，低年級夯實專業基礎，培養學生的專業學習興趣，高年級注重專業素質培養，因材施教，注重個性化發展。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—創新思維的梯度培養機制，提升學生的專業研究興趣，培養創新能力。

3.2 構建創新型專業課程體系——強化專業基礎，緊跟學科前沿，轉化自身特色

專業課程體系的改革是優化人才培養方案的核心，是提高高等教育教學質量的有效途徑。“厚基礎，求創新”是拔尖創新人才培養中的核心目標。因此，如何以課程體系和教學內容的改革為切入點，夯實專業基礎能力，注重體現理工科前沿和專業特色，轉化自身優勢，構建創新型專業課程體系是一項重要的研究內容。

構建符合信息學科拔尖創新人才培養需求的“厚基礎能力、凸顯專業特色和前沿、體現自身優勢”的專業課程體系。以學校計算機科學與技術專業為例，一方面注重專業基礎培養，著重建設“計算思維”“系統能力”等專業基礎型課程群，整合程序設計基礎、面向對象程序設計、計算機問題求解（包括離散數學、數據結構、算法設計與分析）等軟件基礎類課程和計算機系統基礎（包括電路與數字邏輯、計算機組成原理、計算機體系結構、計算機操作系統、編譯原理、硬件描述語言）等硬件相關課程，夯實學生的專業知識基礎；建設專業應用型課程群，開設綜合性實驗、實訓和導師制課題，實現學生專業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，體現自身優勢，建設“智能計算”“數據處理與分析”專業核心型、專業前沿型課程群，迎合學科發展前沿和信息產業需求，拓寬學生科研思路，提高學生實踐創新能力，培養學生在“互聯網+”方面的知識技能和創新意識，并實現學科優勢轉化。

3.3 構建實踐教學體系——訓練基礎技能，提升研究能力，引導創新思維

傳統的實踐教學側重對學生的知識灌輸，可謂復制有余，啟發不足，缺乏創新意識和創新能力的訓練和培養。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、教師科研資源和優秀成果與實踐教學體系有效融合，充分發揮高水平教師在拔尖創新人才培養中的主導作用，構建“基礎訓練、綜合設計、研究創新、導師引領”的創新型實踐教學體系，也是構建新工科背景下信息學科拔尖創新人才的關鍵。

探索符合拔尖創新精英人才培養需求的系統、科學的實踐教學體系，為學生創新實踐能力的培養提供有力支撐。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容帶入實踐教學體系，優化實踐教學內容，形成良性循環；另一方面，實施本科生預研機制，輔以“項目驅動式”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，培養學生的專業科創興趣，提升創新能力。

3.4 開展“第二校園”經歷機制——開闊視野，培養創業思維，增強競爭意識

新工科背景下，如何培養創業思維、開拓創新視野是拔尖創新人才必備的特質之一。如何有效挖掘國內外高校、知名企業資源，積極尋求合作機會，為本科生創造到國內外知名大學、科研機構或知名企業訪學、交流的機會，構建內涵豐富、多層次、立體化的“第二校園”經歷，是拔尖創新人才培養的另一重要內容。

學生創新能力的培養狀況, 是檢驗教學質量的重要指標之一[6]，應探索內涵豐富、層次多樣的“第二校園”經歷機制，為開拓學生視野，培養創新創業思維，實現校校、校企之間的資源共享和優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，積極尋求與專業領域知名企業合作的可能，以實習生、校外師資培訓、企業專家報告等開展“第二校園”經歷活動，培養學生的創新創業思維。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學生的實踐技能和創新能力培養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節，對信息學科類專業實踐教學的改革具有促進作用。

4 結 語

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