基于新常態下多元化創新實踐的培養模式

劉彥博，黃宏成，時良仁

（上海交通大學學生創新中心，上海200240）

0 引 言

2025年我國將實現工業4.0和大國創造的宏偉愿景。創新作為推動數字世界向現實世界文化轉型的助推器發揮著重要作用，并為各方創造和推動新產業革命提供了動力。讓學生自發參與創新項目，體驗創新的樂趣和動力。引導學生結合互聯網+模式，完善生態社區，共享研發成果。作為中美創客和中澳創客交流文化中心的高校單位，我校學生創新中心以國家教育創新和創業的布局，從傳統基礎學科教學，到跨學科知識、人文領域的企業式教學；從溝通、分析、問題解決的單維度能力的培養，到系統思維、跨界思考、數字建模、AI先行、人本先行的多元項目驅動學習模式、遠景驅動學習模式發揮著越來越大的作用。

1 基于多元項目驅動學習模式創新實踐體系

我校于2016年入選首批“國家雙創示范”單位。學生創新中心、零號灣、高校科技轉移平臺在落實雙創示范作用中，實現了三位一體多角度共建的循環發展。學生創新中心秉承了“一體兩翼三橫四縱”建設目標［1］。通過深化創新創業人才培養、完善大學生創新創業支持體系，來培養“以品行為基礎的1+4+X卓越人才”［2］，取得了一系列的優秀成果。

多元項目驅動學習模式（Project based on learning）是結合傳統的項目學習模式下，以立體的多元角度，實現人才培養的多維度學習目標的提升［3］。如圖1所示，縱向是發展軸，涵蓋了基礎實驗訓練、交叉能力發展、創新創業教育。橫向是培養軸，涵蓋了以滾動培訓的階梯式實踐認證方式［4］。

在基礎實踐訓練培養中，學生通過數控加工技術提升了自身的工藝知識實踐能力；通過3D建模打印技術創新和電子設計制作提升了綜合實踐創新能力；通過程序設計開發提升了體驗認知創新能力等，從而達到解決工程問題的先進技術方法和現代技術手段的工作能力。

圖1 學生創新中心創新培養體系

在交叉創新探究培養中，學生通過多個同企業合作實驗室的Fablab，提升自身的專業素養和競爭能力。這些Fablab包含了物聯網技術、無人機技術、機器人技術、智能制造、無人駕駛技術、AR與VR技術、智慧城市、智慧醫療、工程創意等熱點技術。和企業以協同育人的合作方式，為同學們搭建交流平臺，把時下最前沿問題通過以學生能過夠接受的技術層面以項目學習模式讓學生參與其中，不斷運用所學知識提高創新應用能力。

在創新創業教育培養中，聯合企業開設優質課程、改進課堂教學效果，充分發揮人才培養體系的蝴蝶效應。包括Unreal場景下的人工智能應用課程、英特爾AI生態環境課程、騰訊IT學院系列課程、自動駕駛課程、基于AI的航模飛行控制課程，基于模型開發的自動駕駛底盤設計課程等90多門眾多國際500強企業聯合研發的課程。通過企業和學校的聯合培養來提升學生的創新探究水平。

2 基于遠景驅動學習模式創新實踐體系

基于遠景驅動學習模式（Prospect based on learning）是結合當下國際大賽交流模式下，提升學生的眼界和自身的認知定位。整個建設過程中，中心優秀教師帶領學生參加多項國際賽事，提升學生的眼界，打開國門去和世界最優秀的團隊切磋交流。學生的自身興趣作為出發點，將競賽題目分解為各個專題的小項目積累，通過團隊協同實現技術的突破，提升創新能力和動手實踐能力。

比如世界頭腦奧林匹克大賽、Robocup世界機器人足球比賽、Robocon世界機器人工程項目比賽，將這些比賽分解成不同的項目任務，進而打包成PRP開放實驗項目、重點學科競賽項目。同科研成果轉化研究性實驗項目、企業設立專項研究項目相結合，開拓同學們自身的學習遠景，并且同國家和世界在當前最先進的技術和需求相結合，投身于未來10～20年的建設中［5-6］。

教學實踐表明，多層次、多元化的創新實踐體系讓學生更快捷方便地了解社會企業需求，有利于學生通過課程訓練、項目訓練、競賽驅動不斷錘煉和迭代自己的創新理念，最終走出教室經過競賽和市場的檢驗，親身參與實踐，培養創新創業精神，提高實踐能力。打造以學生為中心的創新文化的“自由貿易港”。

3 教育培養中的AI先行和人本先行

在“十三五”規劃中“新一代人工智能發展規劃”作為新時代發展的指導思想之一，國家計劃到2030年將我國打造成世界主要“人工智能”創新中心。高校中對人工智能時代的教育也變革成高位設計，很多高校都在各自領域教學中引入了人工智能，同時也成為一線教師、科研工作者必備的工具。

人工智能最早作為計算機科學的研究方法，現在也已經成為其他科學所必不可少的研究方法，同時它又包含眾多不同研究領域和理論方法的綜合科學。在近些年，高校和企業聯合產學研落地項目中，人工智能的成熟度也成為了其產品是否能夠產業化的風向標。

學生創新中心，作為在創新示范中同零號灣、高校科技轉移平臺，三位一體的重要環節，起到了承上啟下的關鍵作用。通過當前社會的發展和企業的合作交流，對“人工智能”課程進行前期部署，對知識基礎、課程內容、教學環境、活動參與等做階梯式設計。從而落實對接前沿知識探究、對理論學習再創新、對實踐內容再創造。

中心為加速學生在人工智能工程項目中的實踐，與企業導師一同設計教學，最近2年內的人工智能先進技術及算法在實際行業背景下的系統化應用。從圖2可見，2017年創新課程的學生900人，2018年創新課程2 200人。人文類、藝術類、經管類的同學同比有較大的提升。

圖2 培養學生不同學科分布圖

阿里云企業導師，設計了人工智能在云計算平臺上的計算課程：人工智能在云端框架部署的線上線下平臺方案，人工智能在線下商業智能零售中的應用，人工智能在物聯網上云平臺應用。英偉達企業導師，針對如何運用GPU高運算模塊在算例上的優化課程：人工智能平臺硬件使用，智能硬件的深度學習算法，TensorRT和CUDA算例在人工智能的優化算法。英特爾企業導師，針對英特爾的最新硬件加速課程：英特爾AI算法在加速平臺上的優化。谷歌企業導師，針對TensorFlow、Deep learning算法在多個輕量級硬件平臺的實例算法。華為企業導師，針對輕量化的NBIoT平臺在物聯網新技術的應用創新，atlas平臺在無人駕駛技術的應用創新。通過全球頂尖科技公司企業工程師的聯合培養教育，同學生一同擴大AI平臺的視野。

在“十三五”教育規劃當中，國家提出了“高校實踐育人共同體建設計劃”和“信息化2.0平臺建設計劃”，對于新時代的高等教育發展具有重大指導意義［7］。實踐教育包含了創新教育和創業教育實踐，它們對學生學科專業的研究方向和研究水平有著重要的影響。

作為教育者不僅要思考傳統學科對學生知識體系的集成發展、更要思考從傳統創新中找尋開啟學生創新素養發展的原動力［8］。在實際教學反饋中，發現學生們的創新精神發展經歷大體可以分成4個階段［9］，從低級到高級依次為：漫無目的的創新精神，動機指引的創新精神，自我實現的創新精神，超越的創新精神。在教學過程當中，在反思如何將以人為本的教學理念在教育培養的雙創平臺上落地生根。通過自身精神層級的提升能夠幫助其自身知識學習動力的提升。從沒有主導方向和目標，到有計劃步驟地完成創新實踐實例，再到自我反思反省自我修正，最終能夠在社會主流價值下來推動服務人群。

人才培養、科學研究、社會服務和文化傳承創新都是高等學校的基本職能，它們之間有著內在的邏輯關系，不是此消彼長的關系，而是相輔相成的關系［10-11］。讓學生們找到自身在社會中的作用，并不是要弱化其他能力。發展學生每一個方面的進步都會體現為辦學水平的提升，最終也必然會轉化為人才培養質量的提升，以及人才在社會中的積極作用。

4 多元化培養模式創新實踐的培養效果

學生創新中心作為“國家雙創”實踐基地，承載著我校創新實踐航母的動力和使命，要協調各方資源，孵化青年人的創新夢想。學生創新中心的優勢，為全校80家科創工作室提供實驗場地、討論室；發揮學生創新中心的設備優勢，為全校130余項其他競賽（見圖3）提供實驗設備。

圖3 學生創新中心舉辦上海賽

2018年5月，學校在學生創新中心掛牌中美青年創客交流中心（見圖4），通過中美青年創客的交流，進一步深入推動中美青年創客大賽成果落地。

圖4 中美創客交流中心掛牌

中美青年創客大賽以“共創未來”為主題，倡導參賽者關注社區、教育、環保、健康、能源、交通等可持續發展領域，結合創新理念和前沿科技，打造具有社會和產業價值的全新作品。通過打造兩國創客文化與生態的建設，助力我國創客創新社區及眾創空間生態環境的不斷優化，并充分體現中美人文交流特色，為青年們搭建交流溝通的平臺。

為了加速創新平臺的建設，學生創新中心自2017年開始開啟了企業合作互助平臺。平臺營旨在為學生和合作企業提供相互近距離接觸的機會，著力推動多元化創新能力、人本先行認知和AI先行認知建設。部分創新教學成果如表1所示。從70多家合作企業到現階段400多家合作企業，這些企業為創新教育起到了關鍵的作用。

每個企業都對應中心所屬的學生社團來輔導建設。學生社團組織是廣大學生自主組織、自發活動的團體性組織，同時也是非功利性非營利性組織。學生創新中心結合各個不同fab-lab中心：機器人中心、無人機中心、IT網聯中心、智能制造中心、3D建模中心。每個中心聯合企業建設了很多學生社團，比如百度AI社團，騰訊AI社團，智能出行社團，RM社團，無人機社團，新能源大數據社團，游戲設計社團等。社團活動涉及高校乃至社會實踐的各個方面，它既是高校課堂向課外延伸的體現，也是校園文化的有效載體［12］。

表1 創新教學評價統計表

企業通過對社團的指導孵化，能夠促進創新生態系統的成長，從而加速培養前沿科技的領軍人物，尤其在關注項目設計和團隊精神培養方面，著重強調對現實社會復雜問題的回應，理論聯系實踐［13］。通過發現問題，解決問題，問題建模等方法，從人本的角度再次回饋人工智能，從而達到優化互補［14］。建立全球先進技術的知識框架結構和理念。而全球性團體的理念發展注重社會問題和學科布局，對以人為本的推廣模式和組織結構來展開多維探索，從可持續發展中尋求在運行效率和適應能力之間取得平衡。這些社團關注社會公益，是高校的重要組成部分，也是大學生素質教育、實踐能力教育的重要平臺［15］。公益社團的可持續發展，能夠切實滿足當地社區居民物質、精神生活需求，還能帶動社區建設，促進社會文明，達到自身的最大理想價值。

5 結 語

多元化創新實踐培養模式，作為“雙創建設”的探索模式之一，通過對學生的培養，提高學生的學習實踐創新能力。學生創新中心打造的開放式學生創新實踐基地能夠對創客活動起到很好的支撐，為各類原型設計提供了有利條件。通過校企合作的前沿課程與技術培訓，搭建了良好的生態系統。

多元化創新培養學生過程中，運用了很多前沿技術，比如：人工智能、深度學習、機器學習、虛擬現實等，同學們的作品體現了當前社會熱點，更體現了AI先行和人本先行的思維。通過多元化創新培養和吸引更多學院的同學，比如文創專業甚至管理學院、文科類、醫學類的學生，促進學科交叉，激發同學的學習興趣，培養創新實踐能力。借鑒國內外最新的創新創業平臺建設經驗，搭建一流創新創業孵化和科技成果轉化平臺，為學生提供創新創業的生態區、加速區和接力區，打造新常態下的人才培養航母。