面向新工科的拔尖創新人才培養探索與實踐
——以北京郵電大學信息工程專業為例

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(北京郵電大學信息與通信工程學院)

信息通信產業是知識和智力密集型產業，具有高滲透、高增值的特點，對國民經濟和社會發展發揮著重要的作用。隨著物聯網、大數據、人工智能等專業領域的快速發展，各行各業對相關專業人才需求量巨增，為此，需要針對不同專業、以不同的方式進行人才培養。

信息工程專業主要依托信息與通信工程、電子科學與技術以及計算機科學與技術等多個學科，是高度交叉的新工科專業。在新工科背景下，需要將信息技術與教育深度融合，培養復合型、創新型的人才，應該具有應用信息處理與信息系統方面的基礎理論和專門知識、解決科學研究或工程技術相關問題的能力；具有跟蹤和發展新理論、新知識、新技術的能力；具備團隊合作、創新創業和國際競爭意識；具備人文素養、職業道德和社會責任感等綜合素質；能夠成為在信息通信領域及相關產業中從事研究開發、工程設計、設備制造、網絡運營、技術管理等工作的高級專業技術人才或領軍型人才。因此，在新工科時代背景下，對信息工程專業的創新人才培養實踐進行研究分析，為當前新工科建設提供參考。

一、人才培養支撐體系

面向新工科信息工程專業人才培養的支撐體系，如圖1所示，以學生為本的教育教學理念作為指導思想；以學生學為中心的培養模式作為基本原則；以教師隊伍建設、教學方法改革、體系結構改革等為手段；以“寬口徑、厚基礎、強能力、重素質、求創新”為辦學宗旨；培養基礎知識扎實、思維活躍、創新能力強、綜合素質高的信息工程專業畢業生為目標，最終讓信息工程專業的學生能夠成長為“寬厚扎實的知識基礎、開拓進取的創新能力、求真求實的實踐精神、開闊前瞻的國際視野和穩健卓越的領袖素質”的拔尖創新人才奠定堅實牢固的基礎。

北京郵電大學信息工程專業新工科人才培養，依托信息與通信工程國家重點學科，依附國家和教育部重點實驗室的支撐，以國家實驗教學示范中心和國家級工程實踐教育中心等為實踐創新基地，從多方面改革，探索信息工程專業的人才培養機制。

二、人才培養方法措施

隨著國家和社會對復合型與創新型人才的迫切需求，對信息工程專業的學生培養提出了更高的要求。特別是新工科、教育2.0時代，如何協同創新、開放創新，推動大眾創業、萬眾創新的持續發展，是目前教育教學面臨的主要問題，具體包括：(1)如何加強學生對信息系統及工程的理解并激發創新意識；(2)如何適應時代發展，提高學生綜合創新實踐能力；(3)如何促進學生對信息理論知識與信息工程實踐深度融合；(4)如何有效推廣創新成果并反哺教學實踐培養創新人才。

北京郵電大學信息工程專業經過長期的探索，以面向信息系統的創新項目為載體，通過學習專業技術，快速搭建系統原型，實現信息系統應用的技術驗證，并考慮工程中的非技術因素，培養學生的工程素養，促進創新實踐。

從系統理念、專業技術和工程素養的立體角度，通過軟硬虛實的多維教學方法，完成非技術方面的學習和實踐，實現學生“軟”知識和能力的提高；通過創新工程實踐中的技術實現，掌握信息系統開發的各項技術，完成學生“硬”知識和能力的提升；通過互聯網技術，提升信息化教學水平，為學生提供網絡學習資源，實現“線上課下”知識“虛”的學習；結合工程創新實踐，為學生提供工程環境，實現“線下課上”能力“實”的學習。

(一)項目驅動與指導，貫徹面向系統理念，激發創新意識

以市場應用為需求，以構建信息系統為載體，以激發創新意識為目標，構思創新案例；通過信息獲取、信息傳輸、信息處理、信息存儲、信息應用的具體環節，引導學生以工程創新的思維進行構想，拓展學生對信息系統的整體認知，激發學生的創新意識，貫徹面向系統工程的教育理念。

面向系統工程的教育理念，適應信息技術的快速發展，從培養學生的能力為出發點，將工程創新融入到具體教學的實施過程，以軟硬虛實的教學方法，提高和完善了同學們的專業知識和綜合能力，拓展了學生參與創新實踐的空間，提升了指導教師的專業水平，實現了創新人才培養和教師隊伍建設的雙重并進。

面向系統創新項目的實踐，“注重興趣驅動、尊重自主創新，重在過程管理”。強調學生的興趣和自主性，通過驅動式策略，使學生在創新項目研究過程中目標明確、有的放矢。學生根據興趣選擇各類實際問題作為研究對象，在指導教師的幫助下完成實踐活動。

創新實踐活動工作分為三個過程，即創新構思、過程督導和結題驗收。由教師組織研究生及校外專家組進行指導。創新項目基于信息獲取、傳輸、處理、存儲和應用的全過程，具有明確的可操作性、實施的可行性、指導方法的科學性，經過創新項目開發，無論結果如何，學生們都會加深對信息系統的理解，從中汲取寶貴的經驗和成長的營養。

將項目指導和技術交流相結合是本成果的特色，以專題形式開展中期檢查，按項目分類的結題參展和答辯，讓參與同類型項目的學生相互了解對方的進展和技術方案，便于學生在對比中反觀不足，交流中促進發展。盡管工作量很大，但學生進步成效顯著。

強化學習機制的靈活性與系統性。一方面，根據學生的需求及個性培養創新思維；另一方面，實施靈活的項目管理方式，為學生開展創新實踐活動拓展空間。以學生自主創新為主，分類指導，全程引導，建立關鍵技術的協同項目群，進行技術討論，實現信息系統構思、設計與實現的交流融合，加強學生創新實踐的系統性。

在項目實施過程中，強調技術與非技術因素的“雙重并舉”。學校非常注重項目技術開發過程與未來職業發展中的非技術因素緊密結合。從創新工程的解決方案可能對社會、健康、安全、法律、文化帶來的影響，到工程職業道德和規范、團隊協作精神、表達能力、工程管理與經濟決策，都有機的融入到創新教育實踐之中。

(二)開源平臺與保障，立體支撐教學過程，促進創新實踐

通過傳感器技術、嵌入式技術、物聯網技術、云計算平臺技術、前端應用技術實現系統原型，并在系統實現過程中不斷完善方案，促進創新成果的產生。從系統的解決方案可能對社會、健康、安全、法律、文化帶來的影響，到職業道德、團隊協作、表達能力、工程管理與經濟決策，融入創新教育實踐之中，實現系統、技術、素質的有機融合，培養創新人才。

以開源平臺為保障，完成面向信息系統的創新案例，快速實現信息系統的原型，縮短創新項目的周期，綜合實現多項技術的創新驗證，促進創新成果的產生。在教學實施過程中，采用多種開源及開放技術，解決系統中不同信息處理階段的技術問題。

通過開源硬件、開源軟件、開源平臺、開源技術在教學過程中的實施，根據創新項目需求，在此過程中，逐步完善技術開發，推進原型快速實現，使得創新從理論到實踐盡快轉變，促進創新成果落地。同時，創新項目的實踐開發，不僅鍛煉了同學們的綜合能力，也為創新項目的發展提供了良好的基礎。

(三)閉環迭代與總結，開放推廣教學成果，培養創新人才

人才培養是閉環迭代的過程，以培養創新型人才為目標，以創新項目為基礎，落實每個教學環節，以發散的思維進行構思，以規范的工具進行設計，以先進的技術進行實現，以市場的需求進行創新，實現工程創新教育的閉環教學。

針對工程創新項目實施分類指導，建立全程引導機制，規范創新案例的實施，完善案例實施的制度，指導創新案例的展示方法，通過將創新案例進行梳理總結，促進項目成果轉化為教學內容，并以網絡開源開放，形成了閉環迭代，反哺教學，進一步提高人才培養質量。

通過對創新成果的梳理和總結，出版了多部具有時代特色的系列教材并不斷迭代更新。以物聯網和智能開源硬件的發展為背景，總結開源硬件的開發方法，給出了系統開發實際案例。主要內容包括四個方面：開源硬件開發環境及編程語言；技術開發的基本方法；外圍硬件及傳感器的使用方法；綜合案例的開發。同時，在網站上開放電路圖和代碼，提供開源的學習資源，進一步指導創新教育。

在教學過程中，不斷融入新的開源技術，一方面，考慮到電子信息類專業同學的基礎，加強基本技能訓練的同時，注重創新方法和創新思維的訓練。另一方面，通過互聯網學習，選擇先進的技術方案，考慮不同技術的區別，快速提高學生的綜合能力。

三、人才培養實踐成效

面向系統的學習是一種自我激勵的學習模式，對當前培養創新人才取得了良好效果，特別是針對新工科多學科的融合性特點，通過面向系統的創新案例，學習信息系統不同階段的技術應用，并考慮非技術因素在工程實踐中的影響，完成教學過程。

面向信息系統的創新案例，圍繞構思、設計、實現、應用實施教學過程，全面描述現代工程師所需的知識、能力及態度的完整內容，即通過人才培養機制的研究獲得良好的教學效果。工程師需具備業務能力、溝通能力以及產品、過程及系統的構建能力，以保證學生在實際的社會和企業背景環境下在團隊工作中發揮重要作用。通過理論、實踐和效果，最終評價學生的學習能力。

為適應新工科快速發展，經過改革嘗試，拔尖創新人才能力培養實踐取得了顯著成效，在國內高校中起到了良好的示范作用。承擔了多項高水平國家、省部級教改項目，出版了多部具有時代特色的教材，搭建了校內外產學融合創新實踐平臺；建設了多個校內企業聯合實踐基地，設立了不同形式的創新實踐課題，形成了良好的創新創業氛圍。

根據國家對畢業生質量評估的要求，對畢業生當年就業及5年后工作的質量進行了分析。當年畢業生攻讀研究生的比例達到了65%，如圖2所示。畢業五年后就業情況如圖3所示，在通信、軟件和信息技術行業達到了66%，在金融業、公共管理、社會保障和社會組織也從事著與信息通信相關的職業，占比為26%，數據表明92%的畢業生就職崗位與所學專業關聯度較高，說明專業的畢業生培養質量好，培養目標合理。

電子信息類創新創業人才培養需要緊跟新工科的發展，面對新工科交叉性，教育教學過程從多方面優化學生的知識結構，增強學生的實踐能力，塑造具有創新意識和適應未來社會發展的拔尖人才。