在創新驅動下一流大學、一流學科“三構建+兩融合”本科人才培養新模式

高改梨

摘? 要：文章依據《“十三五”國家科技創新規劃》需求和新工科工程科技人才培養目標，在深入理解工程教育“新理念”、學科專業“新結構”以及人才培養“新模式”的基礎上提出在創新驅動下一流大學、一流學科“三構建+兩融合”本科人才培養新模式。“三構建”構成培養復合型、創新型人才的“三部曲”，其中構建功能模塊化課程體系是核心要素。在人才培養的全過程還要注重“兩融合”，即創新與學科交叉融合、學科競賽與工程實踐融合，這種人才培養模式有利于培養具有創新、創造和創業能力的高層次技術人才，可推動工程科技創新、產業創新以及服務產業轉型升級。

關鍵詞：功能模塊化課程;多課程融合實驗;創新;學科交叉

中圖分類號：C961? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）25-0013-03

Abstract： According to the requirement of the "13th Five-Year National Science and Technology Innovation Plan" and the objective of training talents in "new engineering"， a new training pattern of "three constructions + two integrations" for undergraduates in top-ranking universities and disciplines based on drive of innovation is presented on the basis of a thorough understanding of the "new concept" of engineering education， the "new structure" of disciplines and the "new model" of personnel training. The "three constructions" constitute the "trilogy" of cultivating interdisciplinary and innovative talents， in which the construction of the functional modular curriculum system is the core element. The "two integrations"， that is， the integration of the innovation and cross-discipline， and that of the discipline competition and engineering practice， should also be run through in the whole process of personnel training. The training pattern is conducive to cultivating high-level technical talents with innovative， creative and entrepreneurial abilities. It can also promote the engineering technology innovation and industrial innovation， transformation and upgrading.

Keywords： functional modular curriculum; multi-curriculum integration experiment; innovation; cross-discipline

2016年8月8日，國務院印發了《“十三五”國家科技創新規劃》，在規劃中明確提出：堅持創新是引領發展的第一動力，把創新擺在國家發展全局的核心位置，以深入實施創新驅動發展戰略、支撐供給側結構性改革為主線，全面深化科技體制改革，大力推進以科技創新為核心的全面創新，著力增強自主創新能力，著力建設創新型人才隊伍，著力推進大眾創業萬眾創新，塑造更多依靠創新驅動、更多發揮先發優勢的引領型發展，確保進入創新型國家行列，為建成世界科技強國奠定堅實基礎，為實現“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興中國夢提供強大動力[1]。深入領會規劃內涵“創新人才”是核動力。

2017年2月18日，為迎合新形勢下培養創新型人才需求，“綜合性高校工程教育發展戰略研討會”在復旦大學召開，會議提出我國高校要加快建設和發展新工科，新工科建設和發展以新經濟、新產業為背景，樹立創新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”，構建新興工科和傳統工科相結合的學科專業“新結構”，探索實施工程教育人才培養“新模式”，打造具有國際競爭力的工程教育“新質量”，建立完善中國特色工程教育“新體系”[2]。高等學校要發揮學科綜合優勢，主動作為，以引領未來新技術和新產業發展為目標，推動學科交叉融合和跨界整合，優化學科專業布局[2-5]。在這樣的時代背景下，一流大學、一流學科必須審時度勢，思考創新型人才培養新模式，建立人才培養新機制以適應我國經濟社會發展需要。

一、本科人才培養新模式

（一）構建功能模塊化課程體系

課程是教育教學的核心，直接決定著人才培養的質量[6]。以工程教育的新理念、學科專業的新結構構建基礎功能模塊、專業基礎功能模塊和專業功能模塊。這些模塊的依據是“工程”，即從重要工程中提取核心知識要素，將這些知識要素對應到緊密相關的課程，再把這些課程整合并設置成一個功能模塊。在不同的功能模塊中，可以有部分交叉、重疊的知識要素，但每個功能模塊有其獨特功能。學生以功能模塊為最小單元選擇課程，打破學科與專業壁壘，可以跨專業、跨學科，甚至跨界選擇課程的功能模塊。鼓勵學生獲取第一學位（主學位）和第二學位（輔學位），對于每種學位要明確理論與實踐必修的功能模塊，并制定主、輔學位的最低必修學分。對于主、輔學位下的同一知識點要素，主學位功能模塊的學分應大于輔學位功能模塊的學分，以保證主學位功能模塊中知識點的深度與廣度。以機械工程學科為例，將理論力學、材料力學和流體力學整合為力學基礎功能模塊，將數字電子技術、模擬電子技術和單片機原理與應用整合為電學基礎功能模塊，將機械制造基礎、機械原理、機械設計和互換性與測量技術整合為機械設計制造專業基礎功能模塊。當然，應運用工程思維模式整合功能模塊，將課程內容解構再重構，提取其核心知識要素，去除次要和重復知識要素，讓這些課程有機結合，形成處理工程問題的最小單元，再綜合考慮主、輔學位學分及其它相關因素，精編教學大綱。這種功能模塊化的課程體系構成工程教育人才培養的“新模式”，不僅用于機械工程學科的學生，而且可供全校學生共享。

（二）構建多課程融合實驗模塊

以基礎功能模塊、專業基礎功能模塊和專業功能模塊為單元，提取單元內每門課程的核心知識點，綜合分析各個核心知識點的相互關系，將這些知識點以工程設計、工程制造及工程應用的思維模式提取實踐要素，在此基礎上設計多課程融合實驗。這種實驗可將課程知識工程化，以培養學生綜合運用基礎知識、專業基礎知識的工程實踐能力。以機械工程學科為例，綜合機械工程測試技術、機械制造基礎和互換性與技術測量等課程可構建“產品實踐與微機測量技術及應用”實驗模塊;綜合數字電子技術、模擬電子技術和單片機原理與應用課程可構建“基于單片機的檢測與控制應用技術實踐”的實驗模塊。

（三）構建校企聯合工程實訓基地

一流大學、一流學科的人才培養目標是具有創新思維與創造能力的高級工程技術人才。工程實訓是理論與實踐相結合的有效方法，也是培養高層次人才的必經之路。以機械工程學科為例，若要掌握制造技能，學生必須參與制造環節中重要工種的實習與實踐，對于這些工種有的實習模式為“一名學生+一臺設備+一名師傅”，還有的實習模式為“幾名學生+一臺設備+一名師傅”。在“雙一流”高校教輔人員編制極其有限，人員的數量無法滿足實習的要求。盡管“雙一流”學校或學科具有較充分的學科建設經費，可以購置一些實習裝備，然而僅有裝備，沒有專業的指導教師及生產環境，培養學生的工程實踐及應用能力僅能紙上談兵，也造成裝備閑置，資源浪費。在這種情況下若能找到對路企業構建校企聯合工程實訓基地，將這些裝備配置在企業，不僅能培養學生，更能服務生產，而且在企業每一位具有生產一線工藝知識的師傅都是最佳的實習指導教師，這些人可將工藝知識傳授給學生，或者直接指導學生操作設備、制造零件、裝配機器等。實習的學生也可以與師傅合作，共同完成一些機械零件的工藝規程擬定、技術文檔的整理等工作，甚至學生的一些創新設計可直接用于研發企業產品。這種校企聯合工程實訓基地為“一名（或幾名）學生+一臺設備+一名師傅”實習模式提供了必要的人員、設備及環境支撐。既有利于學校培養人才，又有利于為企業服務，實現了學校與企業人才共享、資源共用，優勢互補。當然還要綜合考慮在實習基地學生的容量、食宿條件和全方位教育管理等具體問題[7-10]。

（四）創新與學科交叉融合

許多創新來源于新興學科和傳統學科間的融合以及傳統學科之間的交叉與深度融合，學科的交叉點往往是新知識、新突破的產生點。例如，對于材料工程學科不斷合成新材料，如：半導體材料、敏感材料、有機高分子材料及復合材料等。將半導體材料、敏感材料、有機高分子材料與電子電路結合，就會催生新的技術領域，甚至是新的產業，如：半導體照明、太陽能光伏等。若將有機高分子材料和機械設計結合，就能使機械裝備具備特殊性能，如：輕質、高強度、抗疲勞、耐高溫、耐腐蝕，同時還會具有節能和環保功效。再如：人工智能涉及信息論、控制論、自動化、仿生學、生物學、心理學、數理邏輯、語言學、醫學和哲學等，屬于自然科學、社會科學和技術科學的交叉學科，其應用領域有機器視覺，專家系統，自動規劃，智能控制，語言和圖像理解以及遺傳編程等。這些學科交叉融合便形成了新技術、新產業和新經濟。

（五）學科競賽與工程實踐融合

學科競賽的目的是培養學生的創新思維與創造能力，提升學生刻苦鉆研理論知識并將理論綜合應用于工程實踐的能力。學科競賽要有明確的工程背景，應將創新與工程貫穿到競賽的整個工程，即從競賽規劃、實施直到最終結果的評價。創新是靈魂，工程是載體，無創新的競賽是蒼白的，無“工程”的競賽是“玩具”的評比。對于國家級和省部級的教學競賽，首先要制定科學、合理的評價指標，指標應具體、細致，還應有可操作性，如：創新及工程要素的融入，理論知識點的應用，學生的實際操縱能力以及現場的隨機應變能力等;其次競賽時評委要選擇非參賽學校的專家和教授以保證公平、公正的評判結果，杜絕“自己命題-自己考試-自己閱卷”的“水競賽”。“水競賽”有時聲勢浩大，結果卻是高分低能，不但不利于培養具有創新及工程能力的優秀人才，甚至違背了育人目標，在教學界還會引起大的負面效應。因此應建立完善的學科競賽機制，保證學科競賽能真正融入工程，在工程中創新，在創新中實踐。

二、構建功能模塊化課程體系的必要性和可行性

（一）構建功能模塊化課程體系的必要性

功能模塊化課程是“三構建+兩融合”本科人才培養模式的核心要素，每個功能模塊中的知識要素自成體系，可單獨解決工程技術問題。功能模塊化的課程體系是在分析工程問題本質的基礎上提出的，每個功能模塊的知識要素構成“線”型結構的知識體系，可單獨解決工程中的“點”問題，多個功能模塊融合就能解決工程中復雜的技術問題。在這些功能模塊融合時還會萌發新的知識要素，這些知識要素又是創新、創造和創業的源泉。而對于傳統的教學模式則以課程為單元，只有多門課程結合才能構成“線”型結構知識體系。在傳統教育背景下大多數學生在本科期間僅能學習一個專業的知識，即獲得一個學位，剛畢業時僅能處理工程中的“點”問題。在這種模式下對于任何一個專業的學生，其知識面較窄，對于創新、創造和創業來說，知識根基單薄，實現目標極為困難。若構建了功能模塊化課程體系，學生以模塊功能選擇課程，目標具體明確，有利于把握每個模塊的本質屬性，同時可選擇多個學科下的功能模塊。這種功能模塊化課程體系可為處理復雜工程問題提供多學科融合的技術支撐，為培養學科交叉的創新型技術人才提供可行方案，也為本科生獲取雙學位提供有效途徑。

（二）構建功能模塊化課程體系的可行性

信息技術與教育教學深度融合正在改變著傳統的教學模式。2017年和2018年，教育部公布了有關本科教育的國家精品在線開放課程（慕課）總共1158門[11，12]。這種教學平臺為教學改革提供了支撐，為探索新的教學模式提供了資源基礎和技術手段。一些教師開始嘗試基于慕課或微課的翻轉課堂教學方式，引導學生線上學習，課上講授與總結課程或實驗中的重點和難點，再穿插師生與生生之間的核心知識討論環節，即所謂混合學習模式。學生還可以利用這種教學平臺采用在線學習和移動學習模式自學課程內容[13-16]。這種平臺信息量大，學生可隨時線上學習，學習方式變得靈活、多樣。在慕課、微課快速發展的背景下構建功能模塊化課程體系使得培養學科交叉的復合型、創新型技術人才成為可能。這種基于慕課或微課的教學平臺不但可提高教學質量，而且可提高教學效率。

三、結束語

本文依據《“十三五”國家科技創新規劃》需求和新工科工程科技人才培養目標，在深入理解工程教育“新理念”、學科專業“新結構”以及人才培養“新模式”的基礎上提出在創新驅動下一流大學、一流學科“三構建+兩融合”本科人才培養新模式，其中構建功能模塊化課程體系是核心要素。功能模塊化課程是以工程為依據，即功能模塊化課程是在分析工程問題本質的基礎上提出的，每個功能模塊的知識要素構成“線”型結構的知識體系，可單獨解決工程中的“點”問題，多個功能模塊有機融合解決工程中復雜的技術問題。功能模塊化課程、多課程融合實驗及校企聯合工程實訓是培養復合型、創新型人才的“三部曲”，同時在人才培養的全過程要注重創新與學科交叉融合、學科競賽與工程實踐融合，這種人才培養模式有利于培養具有創新、創造和創業能力的高層次技術人才，可推動工程科技創新、產業創新以及服務產業轉型升級。

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