自動化專業本科生的交互式創新型人才培養模式研究

張紅濤 譚 聯 吳松濤 張雨鑫

近年來，以人工智能、智能制造、機器人等為代表的新興產業得到了蓬勃發展，新經濟和新產業對人才培養提出了新的要求，同時也需要大量工程實踐能力強、具有創新精神的復合型優秀人才[1-4]。傳統的高校人才培養模式側重于知識理論的教學而忽略了實踐能力的培養，導致人才培養過程缺乏系統性的創新實踐環節，無法滿足當前社會對創新型人才培養的需求。故而，應不斷加快探索創新型人才培養模式的進程。

根據以往的教學經驗，傳統自動化專業本科生的人才培養模式缺乏有效的信息反饋渠道，難以對培養方案和培養機制進行實時的動態調整和改進。華北水利水電大學通過對當前自動化專業本科生培養過程中存在的問題進行分析，探討了創新能力構架與創新型人才體系之間的內在聯系，從培養機制、評價體系和科研成果轉化等方面入手，構建并實踐了交互式創新型人才的培養模式，為相關專業的改革提供了良好的范例。

一、自動化專業本科生人才培養過程中存在的問題

自動化專業具有應用驅動、多學科交叉、跨行業、寬口徑的鮮明特點[5]。雖然華北水利水電大學原有的自動化專業人才培養體系已經比較完備，但是面對新形勢下的創新型人才培養要求，仍存在以下幾點問題。

第一，創新型人才培養理論的可操作性不強。在原有的創新型人才培養模式下難以建立精準的量化評價指標，很難對學生的實踐成果評定做到量化考核，并且教學內容與現實需求相脫節，導致人才培養過程缺乏連續性、針對性和靈活性，并且在實踐過程中的可操作性不強，無法滿足社會對創新型人才培養的要求。

第二，創新實踐平臺資源匱乏。創新實踐平臺在創新型人才培養過程中扮演著至關重要的角色。學生的創新能力及創新意識在很大程度上有賴于實踐過程中的平臺資源。然而，目前華北水利水電大學的創新實踐平臺資源匱乏、整體水平偏低，導致學生的理論學習與創新實踐活動相互割裂。

第三，創新實踐活動缺乏專業化的組織管理。原有的創新實踐體系缺乏專業化的組織管理，創新實踐的各個環節相互割裂，導致在創新型人才的培養過程中，學生所學到的知識無法得到有效整合，不利于學生創新意識的培養。

二、交互式創新型人才培養模式的構建

《中國教育現代化2035》中明確提出了要加強高等學校創新體系建設，全面提升高等學校原始創新能力的新要求[6]。華北水利水電大學以自動化專業特點為依托，從創新型人才的概念著手，構建了大學生創新能力培養體系，并對培養體系的建立和實踐過程進行了深入研究，搭建了從創新能力架構到創新型人才培養體系之間的橋梁，為交互式創新型人才培養模式的建立奠定了理論基礎。

（一）構建注重個性化與有序性的反饋式創新型人才培養模式

1.合理規劃，階梯漸進式地培養自動化專業本科生的創新能力

科學的課程體系和先進的教學內容不僅可以為學生提供專業所需的完整知識結構，同時也能滿足學生自身發展的需求，是提高人才培養質量的重要保證[7]。因此，華北水利水電大學結合創新實踐活動的特點，綜合考慮不同階段學生的知識基礎和實踐需求，構建了“基礎培養、素質提升、創新實踐”的階梯漸進式培養機制。在基礎階段以傳統課堂教學為主，教師除了講授常規的知識內容之外，還引入了翻轉課堂，將傳統教學模式中的“先教后做”轉變為“先學后做”，弱化“教”的環節，強調“學”的過程，突出“做”的重要性[8]。在素質提升階段，教師引導學生對所學知識進行遷移，由知識點形成知識面，建立了整體的創新觀念。教師除了開展傳統的驗證性實驗之外，還組織學生根據學科特點自主擬定實驗項目，充分調動學生的學習積極性，培養學生的自主創新意識。在創新思維發揮階段，教師積極鼓勵學生在專業教師的指導下根據自身興趣參與科研創新項目，包括但不限于創新科技比賽和加入相關課題組等。

2.因材施教，通過個性化培養方案造就拔尖人才

傳統的自動化專業本科生培養方案主要采用大班教學模式對學生開展無差異化教學，學生所接受的知識層面較為寬泛且無法精于對某一知識結構的研究，導致培養出的學生無法滿足當前社會對創新型人才的需求。創新型人才培養的對象是學生，而學生的興趣愛好、實踐能力和創新能力存在較大的差異，因此必須避免“一刀切”的傳統教育理念。華北水利水電大學堅持因材施教的教育理念，在結合學生知識基礎和特長的基礎上，根據學生的個人興趣設計不同的人才培養路線，通過制定具有針對性的個人培養方案培養創新型人才。

（二）建立系統性的評價體系

華北水利水電大學根據“產”“學”“研”三者之間的辯證關系，注重創新素質和實踐能力的全面培養，建立了系統性的評價體系，通過閉環反饋的方式對個人培養方案和創新型人才培養體系進行修正與更新，力求制定的人才培養體系全面深入且具有針對性。具體的評價體系如圖1所示。

圖1 評價體系

培養方案的制定是為了提高創新型人才的培養質量，傳統的培養方式往往難以達到理想的效果，因此必須對原有的人才培養模式進行改進，以真正契合學生的特點。華北水利水電大學以自動化專業本科生人才培養過程為背景，結合自動化教研室長期的教學經驗，提出了具有層級遞進特點的基于評價反饋的創新型人才培養體系：第一級為培養方案的制定，通過個性化培養模式建立具有針對性的個人培養方案。第二級為教學實踐環節。該環節以課程學習為主，通過創新實踐活動鍛煉學生的綜合素質。第三級為評價環節。通過構建教師評語、學生自評、創新成果、考試成績、就業情況和升學情況的立體式評價體系，從知識基礎、實踐能力、思維意識和人文素質四個角度全方位、綜合客觀地評價學生個人和整體的發展情況。第四級為反饋環節。構建動態的信息反饋通道可以有助于對人才培養模式進行動態調整，從而制定出全面可行且具有針對性的培養計劃。

（三）科研資源與成果的轉化機制

習近平總書記在黨的十九大報告中指出，“加快建設創新型國家”，明確“創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐”。因此，為滿足社會和國家對創新型人才的需求，應加快推進實驗教育教學改革，建設大學生創新實踐平臺，建立并完善創新科研成果向創新實踐平臺的轉化模式及科研資源與成果的自發轉化機制，綜合培養大學生的創新實踐能力。華北水利水電大學自動化專業設有專業實驗室共20 個，大學生創新創業實踐基地共2 個。

課題組在建立創新實踐平臺的過程中，保障了創新環節的完整性，始終將專業知識與創新思維放在首要位置，在實踐過程中使學生深入理解創新的步驟與理念。同時，課題組還引入了專業學習機制，在開展教學實踐的同時設置激勵機制，使學生之間形成良性競爭，提升學生的實踐質量。此外，指導教師還與學生共同設計了理想模型，并鼓勵學生自主制定實踐計劃。華北水利水電大學對創新實踐能力比較突出的學生進行了鼓勵與資助，在理論創新通過專業教師的評估后，學生可以通過向學校申請資源或借助平臺資源，促進學習創新實踐成果的轉化。自動化專業還鼓勵相關指導教師利用科研經費資助大學生開展創新性實驗研究活動，要求所有實驗教學示范中心、各級重點實驗室對參與項目的學生全部免費開放，為學生開展創新研究提供條件保障。

（四）探索并構建交互式創新實踐活動運行模式

華北水利水電大學基于評價反饋的創新型人才培養方案，提出并構建了交互式創新實踐活動運行模式。該創新實踐活動運行模式以科技競賽、創新創業項目、科研課題為依托，結合學生的個性化培養方案，使學生盡可能多地參與創新實踐活動。在此過程中，指導教師主要根據學生的興趣及個性特點進行引導與啟發，對不同層次的學生提供具有針對性的指導，通過互動式的教學模式使學生參與創新實踐活動的各個環節，包括課題的選擇、研究方法的確定以及解決方案的設計。教師通過引導學生進行質疑、反思與總結，可以全面提升學生的自主創新能力。

相較于傳統的創新實踐運行模式，該運行模式有效提高了創新實踐活動的彈性和自由度，有利于發揮學生的自主性，能最大限度地發揮學生的個性化特征和自主創新實踐能力。

三、教學改革成果的應用及效果

通過不斷的研究與實踐，交互式創新型人才培養模式日趨成熟。從開展該人才培養模式教學實踐以來，自動化專業本科生的創新能力和綜合素質得到了顯著提升：學生參與科研工作的熱情提升，以2017 屆學生為例，共有34 人不同程度地參與到課題組教師主持的國家自然科學基金等國家級項目中；在學生就業方面，自動化專業的本科生有22.1%的學生前往國有企業就業，有64.6%的學生參加了考研，有13.3%的學生在私有企業就業或進行自主創業。華北水利水電大學的畢業生從事的工作崗位多為技術研發崗位、算法工程師崗位等核心崗位，從部分國有企業對華北水利水電大學自動化專業本科畢業生的就業反饋情況來看，81.3%的國有企業認為華北水利水電大學的自動化專業畢業生可以妥善地完成工作任務，并且希望華北水利水電大學可以為其輸送更多優質人才。在創新創業成果方面，華北水利水電大學積極組織學生參加全國大學生智能汽車競賽和“挑戰杯”等科技競賽活動，獲得國家級、省級等各層次獎項達34 余項。

綜上所述，在創新型人才培養的探索與實踐的過程中，華北水利水電大學提出了交互式創新型人才培養模式。通過近五年的教學實踐，課題組不僅提升了學生的創新能力與綜合素養，而且也提升了教師的教學水平和人才培養經驗。雖然自動化專業交互式創新型人才培養模式的研究與實踐已取得階段性成果，但是站在時代的前沿，如果要切實開發出滿足國家需要的人才培養體系，則需要進行不斷的探索與實踐。因此，自動化專業的教師要以更長遠的眼光做到產學研相結合，從教學方式、實驗安排、研究課題、培養機制等方面入手，不斷完善當前的人才培養模式，以更好地滿足國家對創新型人才培養的要求。