面向新工科的基于PBL的產學協同模式探索

胡建強 李偉 崔建峰

[摘 要] 產學協同能有效驅動新工科人才培養對接地方產業鏈和創新鏈。從構建集教學、科研、創新、就業為一體的實踐教學平臺，并基于以問題為導向的教學方法PBL（Problem-based Learning）依托實踐教學平臺開展產學協同育人實踐。結果表明，廈門理工學院基于PBL的產學協同育人模式有鮮明特色和較好教學效果。

[關鍵詞] 產學協同;教學方法;實踐教學平臺

[基金項目] 福建省本科高校教育教學改革研究項目（FBJG20180269，FBJG20170312）;福建省教育科學“十三五”規劃課題：新工科背景下“人工智能+”人才培養模式研究（FJJKCG19-320）

[作者簡介] 胡建強，博士，廈門理工學院副教授;李偉，博士，廈門理工學院副教授;崔建峰，博士，廈門理工學院副教授。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）19-0229-03? ? [收稿日期] 2019-09-23

一、引言

2017年4月教育部在“新工科”建設行動路線（“天大行動”）中指出，要“探索建立工科發展新范式;問產業需求建專業，構建工科專業新結構;問技術發展改內容，更新工程人才知識體系”[1]。教育部制定了“新工科”建設行動路線，提出地方高校要“深化產教融合、校企合作、協同育人，推動傳統工科專業改造升級”[2]。2018年4月教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》[3]，提出“加大人工智能領域人才培養力度”，推動形成“人工智能+X”復合專業培養新模式，為我國新一代人工智能持續發展提供人才儲備和戰略支持。目前新工科和人工智能已進入與產業深度融合發展的新階段，與智能制造、自動駕駛、語音圖像處理、醫療衛生、金融等領域深度融合。產學協同能有效驅動新工科人才培養對接地方產業鏈和創新鏈，提高高校人才培養與地方產業的融合度。因此，如何推動、落實產學協同，借助于地方產業促進新工科與人工智能人才培養，同時為地方產業轉型升級提供重要動力支持具有重要意義。

二、國內外研究現狀

國內外高校重點圍繞“產學協同”展開許多有益的探索，具體包括：北京科技大學提高“多方協調”：聚焦學科融合，優化“學科協同”教學平臺;提高科研能力，構筑“校所協同”科研平臺;強化實踐創新，搭建“產教協同”實習平臺;拓寬國際視野，打造“內外協同”國際平臺，從而構建以“多方協同培養”和“強化實踐教學”為基本模式的新工科專業人才培養體系，提升新工科專業的國內國際競爭力和教育教學水平[4]。江蘇大學提出“產學合作、協同育人”理念下的工程實訓教育新范式：教育資源的開發，以校方教學需求和企業需求出發，共同摸索建設新型教育資源;校企合作共建實訓課程平臺借鑒企業真實產品作為實訓項目，通過工程實訓所獲得的工程實踐能力與行業和企業需求真正接軌;開放型實驗項目來源于企業市場需求背景案例，提高學生學習興趣和效率;通過產學合作平臺進行實時溝通，以企業真實面對科學任務以及需要攻克的技術目標實施創新創業[5]。上海工程技術大學提出“協同育人、協同辦學、協同創新、協同就業”的“四協同模式”[6];華中農業大學構建“專業+產業”“專業+行業”“專業+企業”協同創新育人新模式[7];華南農業大學采用“學校課程學習+企業課程學習+企業實習實訓”模式，與育人單位與用人單位緊密結合，優勢互補，有效地提高了專業知識的實用性。上述工作主要從學科、辦學、創新、就業等宏觀層面探索產學協同，一致強調實踐教學中產學協同的重要性。在微觀層面，即具體實踐活動教學中如何實施、落實校企雙方產學協同缺少探索和總結。

本文通過構建集教學、科研、創新、就業為一體的校內外實踐教學平臺，在真實情景中強化以問題為導向的教學方法PBL（Problem-based Learning），適應新工科人才培養跨學科跨專業的特點，提升學生的專業技能和“大工程”理念，深化產教融合，推進新工科與人工智能的人才培養向應用型、高質量方向發展。

三、基于PBL的產學協同育人模式

（一）集教學、科研、創新、就業為一體的實踐教學平臺

集教學、科研、創新、就業為一體的實踐教學平臺是實施產學協同育人的重要平臺載體。教學是實踐教學平臺的基本職能，從企業真實情境出發，校企雙方努力提高人工智能與新工科人才與地方產業鏈的契合度;科研是平臺的創新源泉，提高校企雙方教師科研創新能力適應地方產業，為學生的創意、創新、創業提供源泉，確保培養的新工科與人工智能人才與地方經濟新生態具有較高的契合度;創新是平臺的重要方向，學生通過企業真實案例獲取核心技術，并積極轉化科研任務的核心技術或利用核心技術、創新創意孵化科技企業;就業是平臺的重要產出，平臺是企業溝通的重要橋梁，學生通過系統的教學、科研和創新創業能力的培養，平臺與育人單位、用人單位緊密跟蹤考核、發現人才，開展用人單位頂崗實習，實現就業與企業無縫對接。

集教學、科研、創新、就業為一體的實踐平臺，校企雙方從政策、運行管理、激勵機制、合同機制等各方面提供保障，并且激發校企雙方產學協同的動力。政策上，校企雙方共同制定人才標準、共同研制人才培養方案、共建教學團隊、共建實踐基地、共同實施培養過程、共同評價培養質量;激勵機制上，校企雙方制定合理的薪酬、職稱晉升機制，科研獎勵向推動深化產學協同的方向傾斜[7];運行管理上，學校企業建立董事制度;合同上實踐教學平臺中校企雙方的事前、事后責任，明確知識產權歸屬和權益分配。

（二）基于PBL的產學協同育人模式

以問題為導向的教學方法PBL，其目標是以學生為中心主動發現問題、提出問題和解決問題，提高學生自主學習、評判思維的能力。針對企業真實案例、營造真實情景，發現問題—結合情境跨學科跨專業提出問題—小組討論匯報解決問題。通過發現問題—解決問題—再發現問題—再解決問題的循環反復，形成環形、閉合、反復的過程，樹立學生的“大工程”觀念和創新意識。

集教學、科學、創新、就業為一體的實踐平臺充分利用PBL教學方法的跨學科跨專業特性，促進學生不斷的思考。學生結合真實情境，為解決問題查閱大量資料探索研究（Researching），訓練整理、歸納、推理（Reasoning）和反思（Reflecting）。協同育人充分發揮集教學、科學、創新、就業為一體的載體作用，學生是平臺的主體，學校企業導師只提供“支架”作用，共同引導和評價成績。

四、關鍵實施

（一） 結合真實案例情境提煉真實需求

結合企業真實案例，學生為充當“中心”“主體”，學校企業雙方導師充當需求方。以“人工智能智慧醫療領域應用”課程實踐為例：針對健康監護云計算架構真實案例，反復溝通后由學生分析、提煉真實需求，綜合運用UML工具撰寫需求文檔，包括：智能家庭健康數據采集終端、云服務數據分析、智能移動終端查看監護結果、用戶登錄等功能模塊。在真實案例分解時，以問題為導向的教學方法PBL（Problem-based Learning）驅動學生積極思考，結合真實情境提煉真實需求。

（二）問題驅動分組探究

學生在真實的情境中對驅動問題展開探究，校企雙方導師參加協作性的活動，學生發揮跨學科跨專業特點，努力提高解決問題的能力。例如，對智能家庭健康數據采集終端（藍牙、LoRa協議）、云服務數據分析（MapReduce框架），分小組討論，運用產業發展前沿、核心技術，提高工程實踐能力。課堂中每學習小組圍繞問題進行討論，對技術難點、重點展開攻關，積極發表技術觀點，校企雙方導師控制節奏，引導、推進學生對問題的不斷深入思考。

（三）綜合激發學生創造力，促進學生形成“大工程觀”

片段、離散、局部的技術觀點，例如面向服務的云計算架構（SaaS）、基于MapReduce的大數據分析技術、圖像識別，容易導致教學環節缺失關聯性。通過綜合、串聯小組討論，形成真實項目的全生命周期概念，促進學生形成“大工程觀”。例如，智能家庭健康數據采集終端（心電模塊、血壓模塊、血氧模塊、腦電模塊等），激發同學對生理傳感器、無線傳感網絡等課程的串聯;以云服務數據分析，激發學生對大數據平臺、大數據挖掘算法等課程的關聯;智能移動終端查看監護結果促進大數據可視化、圖像識別等課程的綜合，達成學校與企業人才培養鏈的有機銜接。

（四）循環反復，提高自主學習和創新創業能力

結合人工智能與新工科的真實案例，通過發現問題—解決問題—再發現問題—再解決問題，反復學習，形成閉合、環形、反復的過程，結合“人工智能智慧醫療領域應用”課程實踐，不斷強化人工智能的創新意識和創業能力。企業導師對關鍵技術問題進行重點剖析，校內導師對所學知識點進行總結歸納，共同評價，梳理知識點的內部聯系，共同促進培養學生的自主學習能力和創新創業能力。

五、改革效果與結論

廈門理工學院與星網銳捷、美亞柏科、網宿科技、廈門吉聯科技有限公司、廈門東軟科技有限公司和廈門建發股份有限公司等開展產學協同育人，共同構建集教學、科研、創新、就業為一體的實踐教學平臺，深化產教融合，并應用基于PBL實踐教學模式培養人工智能與新工科應用型人才，畢業后無縫對接到企業使用。

基于集教學、科研、創新、就業為一體的實踐教學平臺，廈門理工學院通過開設大數據創新創業實驗班、云計算創新創業實驗班。2015級未采用（2016級全面采用）以問題為導向PBL的實踐教學展開對比，圖2展示實踐對比結果。統計結果表明，2016級學生比2015級學生在表達能力、批判性思維、自主學習與確立明晰的人生觀和價值觀等方面有較顯著的提升。

通過不斷總結基于PBL的產學協同育人模式的經驗，持續改進和優化，可以進一步促進廈門理工學院新工科和人工智能人才培養的針對性、前瞻性和引領性，適應海西區域產業發展的新生態，同時推進新工科與人工智能的人才培養向更高質量方向發展。

參考文獻

[1]教育部.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t2017041

2_302427.html.2017/04/08.

[2]教育部.教育部關于印發《高等學校人工智能創新行動計劃》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s70

621/201804/t20180410_332722.html.2018/04/03.

[3]秦子，廖慶亮，張錚，康卓，齊俊杰，張躍.“新工科”背景下多方協同育人的納米專業實踐教學平臺構建[J].中國冶金教育，2019，192（3）：59-61.

[4]杜巖錦，曾艷明，房卓婭.基于“產學合作、協同育人”教育理念的工程教育改革探究與實踐[J].新教育時代，2018（8）：259.

[5]劉強，劉明維，黃芳，龐穎，湯建.地方應用型本科院校產學合作育人體系的構建——基于上海工程技術大學產學合作教育的探索[J].中國職業技術教育，2019（1）：68-76.

[6]劉震，江珩.學研產協同創新育人模式探究[J].中國大學教學，2018（7）：50-54.

[7]陳星.應用型高校產教融合動力研究[D].重慶：西南大學博士學位論文，2017.

Exploration of PBL-based Industry-university Collaboration Model Oriented to Emerging Engineering

HU Jian-qiang， LI Wei， CUI Jian-feng

（School of Computer and Information Engineering， Xiamen University of Technology，

Xiamen， Fujian 361024， China）

Abstract：Industry-university collaboration can effectively promote the talent training of emerging engineering and connect the local industrial chain and innovation ecosystem. This paper proposes to build a practical teaching platform which integrates teaching， scientific research， innovation and employment. PBL （Problem-based Learning） is used to practice industry-university collaboration on the foundation of this platform. Practice results show that PBL-based industry-university collaboration model has distinct characteristics and good teaching effect in Xiamen University of Technology.

Key words：industry-university collaboration; teaching method; practical teaching platform