新工科下測控專業實踐創新能力培養研究

朱宏殷 于 鑫 尤 元 董 博

一、人才培養問題

在新的產業革命背景下，測量和控制技術以及智能儀器產業實現了飛速發展，對測控專業人才的工程知識儲備、實踐能力、創新潛能等都提出了更高的要求，也為測控專業的人才培養模式帶來了新的思考與變革。由于傳統的教學大綱內容陳舊、培養方案更新慢、本科學時數縮減、實踐學時不多、學生自主創新環節缺乏、雙師型教師較少等因素的制約，地方高校測控技術與儀器專業（以下簡稱“測控專業”）培養的很多畢業生只擅長解決書本上的理論問題，設計能力較差，實踐能力較弱，創新潛能欠缺，畢業入職后很難針對復雜的工程問題提出有效的解決方案。這種培養模式既不符合新工科的要求，也難以滿足國家和地方經濟建設對工程技術人才的需求。這就對測控專業的發展提出了新的挑戰，需要高校對測控專業的人才培養模式進行新的思考。

長春工業大學測控專業成立于2001年5月，同年開始招生，截至2021年底，累計畢業生1000 余人。經過多年的建設，長春工業大學測控專業于2006年獲得測試計量技術及儀器二級學科學位授予權，2010年獲得儀器科學與技術一級學科碩士學位授予權。2007年獲批省級大學生智能測控科技創新實踐示范基地，2015年獲批“吉林省高等教育卓越工程師教育培養計劃”試點專業，2018年獲吉林省特色高水平專業稱號，2019年獲吉林省一流專業稱號。

因此，為了適應新經濟與新工科背景下測控專業發展需求和社會需求，長春工業大學測控專業加快新工科建設步伐，改變傳統的重理論教育輕實踐教育、重工程知識而輕創新能力的陳舊培養模式，對測控技術與儀器專業大學生工程實踐創新能力的培養模式進行全方位、多角度的改造升級，將測控專業人才培養水平逐步提升到新的高度，為“中國制造2025”“東北老工業基地振興”等國家重大戰略的實施提供新型工程技術人才保障。

二、相關院校調研

由于每個高校的特征都有所不同，各高校測控專業在建設新工科時，應有側重點地推進。地方工科院校的工科專業應根據未來新技術和地方經濟發展的特色和新要求，構建具有本校特色和區域特點的人才培養模式和教學體系[1]。

上海市教育評估院高教評估所的馮修猛詳細分析了包括測控專業在內的儀器類行業發展趨勢與人才需求，給出了探索儀器類專業人才培養新模式的方法和手段，并通過上海電力學院測控專業創新教育試點班培養案例的成功，證明了該模式的優勢[2]。

哈爾濱工業大學的徐曉飛教授提出了面向可持續競爭力的敏捷教學體系及新模式，闡述了構建敏捷教學體系的相關關鍵要素和實現途徑，為985 或211 等工科優勢高校的高等工程教育改革與新工科建設提供了參考[3]。但是，筆者認為對于地方工科院校來說，實施敏捷教學，構建與敏捷教學相適應的大學管理與服務支撐體系，以及開放的教育生態仍然難度較大，可參考性較弱。

西安交通大學和常州大學分別提出了構建三層遞進式的測控實踐教學體系和師資隊伍的途徑，為面向新工科的人才培養探索提供了很好的借鑒[4-5]。

浙江理工大學測控專業通過建設特色實驗室和開展特色實驗項目的形式，既為特色課程的教學環節提供了支撐，又培養了學生解決專業領域復雜工程問題的能力，同時兼顧了學科競賽和創新實踐訓練項目，對專業人才創新能力培養作用顯著。

大連海事大學通過有機整合建立面向新工科的校內創新實踐基地，培養了工科人才的學科交叉能力和創新能力。但是建設校內創新實踐基地需要高學位、高理論水平且具備豐富實踐指導經驗的指導教師，還需要學校在政策、財力、物力、場地等方面的支持，只有有效解決以上問題才能建設好校內創新實踐基地。

以上研究均為實踐創新型人才培養模式的探索提供了有力參考。在新工科背景下，為培養具有實踐創新能力的高級工程技術人才，地方工科院校必須從多角度思考，構建符合區域特點并具有本校特色的測控專業人才培養模式。

三、主要研究內容與實施方法

長春工業大學測控專業依托吉林省“高等教育卓越工程師教育培養計劃試點專業”建設項目和吉林省本科高校一流專業建設項目，按照“以學生為中心，以實踐能力和創新能力為切入點，以學習成果評價為導向”的研究思路，探索符合地方工業院校特色與定位的新工科人才培養模式，旨在有效提高新工科背景下大學生的實踐能力和創新能力，從而為地方及國家的產業結構調整和改革輸送優質的工程技術人才。

地方高校需要根據區域經濟社會發展需求，明晰自身辦學定位與特色，堅持工程教育專業認證中“學生為本、產出導向、持續改進”的核心理念，以“解決復雜工程問題”的能力為導向整合課程體系及教學模式，積極探索基于“產出導向”的人才培養新模式。

（一）反向設計，制定人才培養新目標

新工科的建設結果主要貢獻于產業。地方高校首先應根據區域經濟社會發展需求明確本校的特色與定位，再根據本校的特色與定位反向設計人才培養目標。采用頂層設計方式，以地方行業和崗位需求為導向，以學術能力培養為核心，以課程平臺為單元，依托產教融合的培養模式，構建本專業與吉林省優勢特色產業緊密對接的人才培養目標。

（二）交叉融合，更新課程體系，構建人才培養新模式

多學科的交叉融合有利于發展新技術，因此，新工科的“新”除了指開設新專業，更是指課程體系的更新。對于測控專業來說，首先，在課程體系中融入物聯網、大數據、人工智能等新興技術的內容是非常必要的。其次，由于課程是人才培養的主渠道，課程內容應摒棄陳舊知識，優化授課內容，推進智能制造相關的熱門技術進課堂。再次，課程體系應包含幫助學生建立工程師素養和加強工程倫理教育的課程，以及激勵學生自主創新的創新創業實踐模塊。最后，通識類課程與專業類課程之間不能各自為營，尤其是自然科學類課程的授課教師應注意課程內容與專業方向的交互，使學生運用自然科學知識解決專業復雜工程問題時能夠融會貫通。

（三）改革第一課堂，優化課堂結構

在進行第一課堂改革時，積極吸取國內外知名高校的成功經驗，在課程目標、課程內容、教學手段、考核方式以及實驗教學內容等關鍵環節進行變革。在課程目標上，從傳統的以知識傳授為目標，轉變為以培養學生的能力和素質為目標。此外，還要增加課程思政育人目標，將學生培養為德才兼備的社會主義建設者和接班人。在課程內容上，發揮科研對教學的助力作用，將與專業課程相關的前沿科研成果介紹給學生，使學生更好地開闊視野、提高學習熱情。在教學手段上，采取翻轉課堂、課堂討論、傳統作業、開放式作業、小論文、案例對比、講練結合等多種形式，以及采用中國大學慕課、雨課堂、學習通、智慧樹等多種學習平臺進行課上和課下的研討式教學，將對學生創新意識和創新能力的培養由“點”到“線”、由“線”到“面”地有機融入課堂教學的全過程。在考核方式上，從傳統的“一卷定乾坤”轉變為過程化考核，使得所有專業課程均實行多元化的考核方式。考核內容包括但不限于學習行為、學習習慣、學習態度、學習表現、學習積極性和學習內容掌握等，以極大地提高學生學習的主觀能動性和學習效果。在實驗教學內容上，減少驗證性實驗，增加設計性實驗，并緊跟學科前沿，將科研內容引進實驗教學，不斷更新和豐富實驗教學內容。總之，在第一課堂中，教師除了要向學生傳授理論知識，還要幫助學生樹立遠大的理想和形成嚴謹的科學素養，向學生傳授科學研究的方法，激發學生的好奇心和創新思維，并培養學生終身學習的習慣和意識。

（四）升級第二課堂，打造工程實踐教學新平臺

首先，在實習實訓環節，依托與企業合作搭建的校內外各種實習實訓基地，組織學生到大型企業實習基地參加實踐學習，了解企業生產流程、最新的儀器設備以及自動化生產流程，使學生可以和企業一起研發新工藝、新產品、新流程和新技術，從而深化學生對理論知識的學習，鍛煉學生的實踐能力和創新能力，全面提高學生的組織能力、協調能力、溝通能力、團隊合作能力和責任意識及自主學習意識等綜合素質和能力，為培養學生的工程創新能力提供支撐。其次，通過設置創新創業學分來激勵學生更加重視課外實踐環節，倡導“一院至少一賽、一人至少一賽”的學科競賽氛圍，積極組織學生參加數學、英語、物理等基礎學科競賽和各級各類專業學科競賽，選配精英教師團隊和金牌教練指導參賽，并積極承辦和協辦各類專業學科競賽，形成多層次、全覆蓋的學科技能競賽體系。再次，為每名學生選聘學業導師。學業導師可以指導學生參加大學生創新創業的訓練項目，也可以引導學生參加自己的科研項目，使學生在科研項目中獲取實踐創新的成就感，同時提升學生的科學素養。最后，支持學生去企業實習實踐，為學生提供實習學分置換實踐學分的渠道，全方位地提高學生自主創新的意識和能力。

（五）持續加強師資隊伍建設

持續加強師資隊伍建設的重點在于教師教學水平和科研水平的提升、教師隊伍年齡結構和專業結構的調整、“雙師雙能”型教師比例的提高。

教師教學水平和科研水平的提升，關鍵在于改造和更新教師自身的知識體系，即按照傳統工科專業轉型升級的趨勢——信息化、智能化和一體化，將關聯學科的知識滲透或融合到教師原有的傳統工科專業知識體系中，使每位教師能夠勝任日后的新工科專業人才培養任務。因此，傳統工科專業教師需要加強與其他相關專業教師的交流與合作，并且積極參與國內外訪學、企業掛職鍛煉、學術和教學會議交流等。

教師隊伍年齡結構和專業結構的調整，一方面要重視對青年教師的培養，尤其是給予青年教師足夠的時間和充分的指導，使他們能夠不斷地更新和完善自己的知識體系、教學水平和科研水平，迅速成長為未來建設新型工科專業的骨干力量；另一方面要持續引進高層次高學歷的教師，充實教師隊伍，為專業建設注入新鮮血液。此外，還要注意保持現有教師隊伍的穩定。

四、研究思路和執行框架

本文主要根據新工科建設對大學生知識能力和綜合素質的要求，按照“新理念、新要求、新途徑”的新工科內涵，按照“以學生為中心，以提升工程實踐能力和創新能力為切入點，以學習成果評價為導向”的理念，探索符合東北地方工業院校特色與定位的新型工科測控專業的培養新模式，旨在有效提高新工科背景下大學生的實踐能力和創新能力，為地方及國家的產業結構調整和改革輸送優質工程技術人才。

長春工業大學測控專業多年來一直在探索有效的工程實踐創新能力培養模式改革，積極申報工程教育認證，努力提高學生解決復雜工程問題的能力、實踐動手能力和創新能力，成效明顯。測控專業的學生積極參加各種大學生課外科技實踐活動，獲獎數量不斷攀升，實現了實踐動手能力和科技創新能力的顯著提高。