新工科背景下多元化與梯隊式教學模式改革探索

彭晏飛 李季 孟祥福

摘? ? 要：文章針對各高校傳統教學模式與學生個性化培養需求之間的差異問題，提出了多元化、梯隊式教學培養體系改革，以期為新工科背景下各高校人才培養提供借鑒。

關鍵詞：新工科;多元化;梯隊式;教學模式

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2022）01-0004-03

隨著“互聯網+”“智能+”概念相繼在政府工作報告中被提出，以立德樹人為引領、互聯網和工業智能為核心的新工科建設成為新時代高等工程教育改革的時代使命^[1]。各高校都在探索如何將智能制造、大數據、人工智能、云計算、機器人等用于對相關傳統工科專業的升級與改造，如何培養未來新興產業和新經濟需要的研究、創新、實踐和團隊協作能力強的高素質、復合型新工科人才^[2-3]。

適應新時代發展的新工科人才不僅要具有扎實的基礎和專業知識，還要具有一定的科學研究和創新創業能力。堅持教學、科研與創新創業相結合，引導和鼓勵學生參與科學研究與創新創業，努力培養新時代大學生的科學研究能力與創新創業能力已成為我國當前高等教育教學改革的主要目標之一^[4-5]。目前，各高校本科培養模式大多是同一個年級橫向培養，不同年級縱向階梯式進階培養。因學生的個性化需求不同，其學業與學涯規劃也不同，統一的培養目標和要求與“高階性、創新性、挑戰度”兩性一度的培養要求存在差距，具體實施中難以落實與開展。因生師比過大，繁重的教學任務和教師的自身發展之間有較大沖突，對于高素質復合型新工科人才培養造成了嚴重的阻礙。

針對以上問題，本文以計算機科學與技術（以下簡稱“計算機”）專業為例，按照計算機專業理論與實踐課程的特點，以該專業學生學習目標、考研、就業以及社會需求提出將教學模式改革為“按能力與需求多元化、梯隊式培養”，以“提升課程挑戰度，合理增加教學內容難度，拓展教學內容深度，以反映前沿性和時代性，擴大教學內容和形式的可選擇性”為指導思想，將“學、教、研、產”四方面主體發展一體化，按學生能力和需求分為科研型、創新創業型和應用技能型三個方向，制定不同的培養目標和方案，浸入到不同教學環境中多元化、梯隊式培養。

一、多元化與梯隊式教學模式改革構想

多元化培養指摒棄傳統單一模式化的教學方式，以提升學生的學習興趣、激發學生的活力為目的，將多種教學方式運用到教學活動中。根據多元化培養的思想和理念，按理工科大學生，尤其是計算機專業學生的學習能力、探索方向、綜合素質以及就業去向等，將學生分為科研型、創新創業型和應用技能型三個方向^[6];按科研和創新創業能力培養的特點，提出“學、教、研、產”四位一體的梯隊式教學模式?！皩W”指培養學生的自主學習能力、分析問題和解決復雜工程問題的能力;“教”指組成一支科研導師團隊進行科研指導、一支實踐導師團隊進行創新創業指導、一支具有豐富實戰經驗的企業技術人員團隊進行應用技能和職場技能指導;“研”指發揮優秀學生的特長，注重其科研能力的培養;“產”指積極開展校企合作，建立優質的校企合作實踐基地，推動創新創業及應用技能培養^[7]。

梯隊式培養是指在對科研型、創新創業型和應用技能型三個方向學生的培養過程中，在教師指導下，充分發揮學生團隊成員的優勢，采用傳幫帶形式：研究生指導高年級學生，高年級學生指導低年級學生，不僅使研究生和高年級學生自身知識和素質能力得到提升，也使其指導和協作能力得到提升，還能提高低年級學生的研究能力和創新實踐能力^[7]。在梯隊式培養環節中，學校教師、企業技術人員、研究生、高年級本科生按三個培養方向優化組合構成指導團隊，采用分散與集中相結合的指導方式對各方向學生分別進行指導：平時學習采用隨機分散指導，定期舉辦授課與培訓、實踐培訓與研討和科研沙龍等活動進行集中指導，兩種方式相結合達到學生收益最大化。

二、多元化與梯隊式教學模式改革目標

（一）按多元化思想，優化培養目標

按多元化思想和科研型、創新創業型、應用技能型三個方向的不同要求分別制定培養目標。

科研型人才培養目標：以為國家和行業培養高級科研人才為目的開展科研訓練。提高理論與實踐教學難度，激活學生科研潛力，激發學生科研興趣，激勵學生科研創新，培養學生具有主動學習和自主探索的科研精神，使其初步具備科研能力。

創新創業型人才培養目標：以為國家培養“創新創業人才”、為產業結構中的高端發展、為“大眾創業、萬眾創新”培養創新應用型人才為目的開展創新創業訓練。激發學生創新創業意識和思維，培養學生創新創業技能，以創新創業帶動就業。

應用技能型人才培養目標：以為國家培養“應用技能型人才”、為企業新需求培養新工科人才為目的開展應用技能訓練。激活學生學習動力，激發學生自我管理，激勵學生終身學習，培養學生專業應用技能、交流溝通能力以及團隊合作意識，進而提高人才在就業市場的核心競爭力^[8]。

（二）按培養目標，優化培養方案和課程體系

按多元化思想和優化后的培養目標，進一步優化培養方案和課程體系，采用“2+X”培養體系構建一個“通專結合、互相貫通”的多維發展空間，通識與多元選擇有機結合的“2+X”培養體系，實現自由開放、多元并進、全面發展?！?”指本科前兩年厚基礎教育，著重開展通識教育和專業基礎教育，即重視思政、數學、外語和專業基礎等的教育和教學;“X”指從本科三年級開始重實踐教育，注重學生的個性化培養，滿足學生多元化成長需求，按培養目標分別搭建“科研教育”“創新創業教育”“應用技能教育”三個子平臺，構建“個性需求、培養目標、教學內容有別”的理論及實踐教學新體系。同時，整合現有的科研實驗室、實踐實訓基地和校企合作項目等資源，融合各年級理論教學及實踐項目，將學生第一課堂的教學安排與第二課堂的課外實踐活動高度融合，統一安排，實行一體化管理。

（三）匯聚師資力量，梯隊式培養

充分發揮高校高層次人才匯集、研究生和高年級本科生的傳幫帶、企業相關專業技術人員項目實戰經驗豐富的優勢，將一切有利于多元化與梯隊式培養的師資力量和人力資源高效匯聚到一起，將“學、教、研、產”四位一體模式充分融合，按照學生個人能力和需求，通過多元化教育，因材施教，最大化發展學生潛能^[9]。學校教師和企業技術人員進行充分授課與指導的同時，根據學生的知識掌握和專業能力等實際情況，按照三個培養目標分方向、跨年級梯隊式組隊，發揮學生間“傳幫帶”的作用，營造“互教、互學、互促”的良好學習氛圍，構造良性循環鏈，使不同年級和不同水平的學生充分學到自己應該掌握的知識和技能，培養和提高各類學生相互溝通、協作、統籌和領導能力，培養學生團隊協作意識和合作精神。

三、多元化與梯隊式教學模式改革實施

（一）學生分流教學管理模式

學生分流采取“合理有序、分層遞進、公平公正”的原則，采用“2+X”模式，結合“科研教育”“創新創業教育”“應用技能教育”三個子平臺進行。大一、大二在厚基礎教育的同時，輔助開展以學科競賽、技能競賽為主要形式的創新和應用技能實踐輔導、訓練與比賽;大三開始在尊重學生意愿的前提下根據前兩年在本專業的學業成績與績點排名、學科與技能競賽成績綜合考量，按綜合成績高低以“科研人數：創新創業人數：應用技能人數”比例為1∶2∶3進行人員分流，在三個不同子平臺同時開展科研、創新創業和應用技能教育，以完成后兩年的學習。以“工程教育認證”畢業要求中對學生的核心能力要求為藍本，提高學生科研能力、創新創業能力和解決復雜工程問題的能力^[10]。

為鼓勵學生積極創新，勇于挑戰自我，可將科研型人才培養與免試保送碩士研究生相關聯。對于思想道德素質過硬、學習成績和科研成果突出的學生可優先考慮保送名?；虮拘５拇T士研究生。通過對各類國家級、省級和校級大學生創新創業訓練項目的建設以及各類學術競賽資助，給予創新創業型人才相關優惠政策和一定資金支持，調動其創新創業及參加學術競賽的積極性。鼓勵學生申請各類資格和認證考試，考取本專業相關的職業技能資格證書，進而使應用型人才獲得更多技能，為就業打下堅實基礎。

（二）學生分流教學培養模式

1.科研型教學培養方式。對入選“科研教育”子平臺的優秀本科生實行類似本科生、研究生一體貫通的“精英化”培養模式，并將此部分學生分散到優秀的研究生導師團隊中，成立由“領路人+傳承人”組成的科研團隊^[11-12]?！邦I路人”即研究生導師及導師組的碩士研究生，傳承人即團隊中的優秀本科生。團隊中的導師為主持國家、省級科研項目經驗豐富的教師，采用雙向選擇的形式，學生可根據自己的專業能力、學術能力、感興趣的研究方向選擇適合自己的導師團隊，導師按照學生的能力擇優錄取。依托導師高水平科研項目開展科研訓練，讓學生積極投入導師組原生態的科研環境中，導師以領路人和領航人的角色把握學術內容，進行科學系統引導，團隊中的研究生負責具體科研項目的實踐指導。為更好地立德樹人，樹立正確的科研價值觀，激勵學生科研熱情，提高學生科研能力，通過優化培養方案和課程體系，對“科研教育”子平臺所有學生集中增設“學術道德規范與倫理”“文獻檢索與閱讀”“科技論文寫作”和“學科前言講座”等選修課程，定期授課與舉辦實踐培訓研討和科研沙龍等活動進行集中指導，以達到學生收益最大化^[13]。

為進一步激發學生科研參與熱情，可建立和出臺切實可行的本科生科學研究激勵機制，將本科生科研成果進行統計和匯編，通過優化后的培養方案將學生各類科研成果置換成相應的學分。例如學生在獲得學術競賽國家級獎勵或論文發表在核心期刊、受理或授權發明專利和軟件著作權等時，學校可以根據獲獎等級、論文與專利級別和數量制定相關政策，讓學生申請免修一些相關課程設計或實習實訓課程，抵相應學分，成果突出的學生可獲取免試攻讀研究生資格。

2.創新創業型教學培養方式。將入選“創新創業教育”子平臺的學生依托大學生創新創業訓練計劃項目及各類學科競賽進行針對性培養，優化培養方案和課程體系。對于這部分學生增設“創新創業基礎”“學術競賽指南”等選修課程，同時在大一、大二學生參與并進行學科競賽、技能競賽基礎上，將第二課堂開展的創新創業活動升格為第一課堂，成立創新創業團隊進一步強化訓練，實行梯隊式培養。

培養過程首先采用“案例式教學法”，由經驗豐富并且常年指導創新創業及各類專業競賽的教師帶領團隊授課并指導學習，高年級帶動低年級，跨年級組隊，階梯式培養。同時，通過邀請優秀校友和學術競賽獲獎或創新創業成功的高年級學生舉辦專題系列講座和競賽沙龍等活動分享經驗，以此強化學生的學習熱情、豐富其相關知識。然后采用“項目驅動教學法”開展實戰教學，以全國“挑戰杯”大賽、全國大學生數學建模競賽、中國大學生創新創業大賽等綜合性大賽以及教育部和各行業協會舉辦的本專業相關競賽，如計算機類的全國軟件和信息技術專業人才大賽、中國計算機設計大賽等各類競賽為平臺進行實戰訓練，實行專業指導教師帶隊指導，“組長負責、團隊自主”的管理模式，以賽促訓。對競賽中獲獎級別高的學生可給予適當物質獎勵，同時通過優化培養方案，對于獲得省級以上獎勵的學生可申請免修一些相關理論課程或實習實訓課程，抵相應學分。

3.應用技能型教學培養方式。將入選“應用技能型教育”子平臺的本科生培養依托校內大學生實踐基地與校外校企合作實踐基地進行，培養分解為四個階段。第一階段：聘請實戰經驗豐富的企業技術人員開展大類專題培訓及企業典型案例講解，全面增強學生對行業的認知，明確本專業應掌握的技能、未來職業發展及就業方向等。第二階段：本校專業課教師選擇合適案例進行針對性指導，注重理論到實戰的過度，強化基礎理論知識與項目的結合與應用認知，提高學生分析問題和解決問題的能力。第三階段：利用實習實訓環節，將學生送到校企合作實踐基地進行實戰訓練，由實踐基地相關技術人員結合真實項目，將問題描述、模型構建與實現等過程嵌入具體項目，進行“項目式”開發與學習，突出實戰能力的訓練。第四階段：將大四學生送到協議企業頂崗實習，讓其受到更為系統和全面的專業訓練，強化其入職前的綜合能力訓練，同時培養其職業道德、社會責任心和團隊精神等職業素養。

四、結語

新形勢下各高校打破教學陳規，改革人才培養模式和人才培養體系勢在必行。本文通過多元化與梯隊式教學培養體系改革探索，為新工科建設大背景下各高校人才培養模式改革與實踐提供一種借鑒方案，為全面建設社會主義現代化國家培養科研、創新、實踐、團隊協作能力強的高素質復合型人才作出新的貢獻。

參考文獻：

[1]陸國棟，李拓宇.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）.

[2]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017（4）.

[3]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發展和建設新工科 主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017（1）.

[4]張冰融，宋雪.大學生科研創新能力培養的探索與實踐[J].現代教育管理，2014（6）.

[5]郝國成，趙娟，王巍，等.群體智能“深度團隊”的拔尖大學生創新科研能力培養模式研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2018（2）.

[6]彭晏飛，張全貴.新工科背景下計算機類專業多元化實踐教學體系改革研究[J].實驗技術與管理，2019（11）.

[7]張爽，黃家才.“產教學研用”五結合，大學生創新實踐能力梯隊式培養模式的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2018（12）.

[8]劉獻君.應用型人才培養的觀念與路徑[J].中國高教研究，2018（10）.

[9]衛沈麗，裴青，武婷婷，等.應用型高校本科生科研能力的培養機制[J].現代教育科學，2019（12）.

[10]蔣宗禮.新工科建設背景下的計算機類專業改革[J].中國大學教學，2017（8）.

[11]郝國成，朱勤文.拔尖大學生深度創新能力的培養模式探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2018（3）.

[12]章文.計算機專業本科生科研創新能力培養的探索[J].計算機教育，2017（11）.

[13]魏維，劉雙虎，鄒茂揚，等.以研究能力培養為導向的課程教學改革與實踐[J].計算機教育，2018（4）.

[責任編輯? 楊? ? 波]

收稿日期：2021-04-27

作者簡介：彭晏飛（1975—），男，黑龍江五常人，遼寧工程技術大學電子與信息工程學院教授，博士，主要從事計算機視覺研究。

基金項目：遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“地方高校新工科建設的技術路徑研究與實踐”（遼教函〔2018〕471號）;遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“新工科背景下計算機類專業實踐教學體系改革研究”（遼教辦〔2021〕254號）;遼寧工程技術大學教育教學改革項目“新工科背景下計算機類專業多元化實踐教學體系改革研究”（lntujg202013）