基于智能切換控制系統的人才培養模式探索

謝桂花 楊劍銳

摘 要：將系統工程技術中的智能切換控制系統思想與人才培養實際有機結合，建立一套以智能切換控制系統方法論為技術核心的高校人才培養新模式，通過構建大數據智能決策技術、模態依賴反饋控制方法、最小駐留時間切換等動態人才培養機制，探索智能切換控制系統思想視角下人才培養組織結構、教育責任主體、教育流程等實施路徑，為構建面向新工業革命的高校人才培養工作提供新改革思路。

關鍵詞：人才培養;切換控制系統;智能決策系統;模態依賴反饋控制器

DOI：10.15938/j.cnki.iper.2022.02.030

中圖分類號：G641??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：1672-9749（2022）02-0164-05

社會對人才需求的綜合化和多樣化對高校人才培養提出了新挑戰，當前人才培養存在以下不足：一是高校仍沿用集中教育模式，即同一個專業的學生集中采用一種培養方式和教學內容，忽略了學生個體的差異性，導致學生不能發揮個人特長;二是缺乏個性化、有效的需求與供給結構匹配機制，教育過程往往無法滿足或支撐每一名學生不同的職業規劃和就業期望;三是“開環控制”的傳統教育模式，即單純根據教育決策者和執行者的經驗制定政策，缺乏對培養模式效果的反饋控制和政策調整，缺少對學生培養結果與期望目標的有效對比、分析、調整。

一個系統的有效運轉需要引入反饋控制，根據實際輸出與期望目標的對比不斷調整控制策略，使其更好地達到穩定。[1]高校教育是一個系統性工程，控制對象是學生，要培養出社會需求人才的關鍵是針對每一個學生本體，設計更加適合其發展的培養方案，加強對其培養效果的監督和反饋并對下一步培養方案進行實時調整，這是以系統工程模式進行高校人才教育的關鍵技術和優勢所在。為實現新的人才培養模式，本文將切換控制理論和基于大數據的智能決策技術引入高校教育工作中，增強高校人才培養模式的系統性，提高人才培養質量，實現多元化的人才需求。

一、基于智能切換控制系統建模的人才培養模式的基本內涵

切換控制系統由多個子系統及一組描述子系統切換規則的切換信號組成，其中不同子系統描述不同的系統特性。因此，該系統在保證控制目標不變的情況下，運用多樣的切換信號來描述更加復雜的系統過程。高校人才培養模式同切換控制系統的原理類似，是期望目標確定，且控制過程復雜的系統工程。整個培養過程具有如下顯著特點：

1.系統性

“受教育本體—基層實施者和輔助教育者—政策執行者—教育決策者”是一個四位一體、相互作用的教育體系。

2.動態性

受各種主客觀因素影響，在對學生個體的培養過程中，縱向的時間和橫向的個體差異具有不確定性，使得培養過程是動態變化的（如圖1所示）。

3.分段化

每個學生個體的培養過程從學制上，分為3-5年;從專業技能培養上，分為基礎課程—專業平臺課程—專業技能課程等不同階段，使培養過程具有層次化，從而保證教育效果和質量的最優化。

4.多元化

多元化包含兩個層次的含義。第一，學生個體需求多元化。每個學生的職業規劃不同，對能力要求具有差異性。第二，社會、企業需求多元化。社會、企業需要綜合性人才，即學生除具備專業知識外，還需具備心理承受、言語表達、人際交往等能力。

綜上所述，一個系統的培養體系需要對每個學生個體在專業技能、心理健康、職業規劃、社會認知、團隊協作等方面進行全方位教育，而這個過程由于學生專業、成長環境、個體差異等因素導致實施路徑不同。由于高校學生量大，且需針對個體確定最優培養方案，所以高校人才培養是一項復雜的系統工程。本文借鑒大數據的智能決策技術，即以神經網絡智能決策方法為核心，以已有學生個體培養數據為學習和訓練樣本，優化每個學生個體培養方案，使得整個培養體系實現智能化。

二、基于智能切換控制系統建模人才培養模式的工作機制

基于智能切換控制系統建模人才培養模式的基本系統框架和反饋控制工作機制如圖2所示。整個人才培養控制系統框架有一個基本目標：以專業基礎教育為主線貫穿始終，同時針對不同學生個體職業規劃，以開展專業能力提升或非專業技能培養為分階段目標，培養具有良好的專業技能、學習能力、適應能力、交際能力以及成熟人格品質的多元化技術人才。

整個系統模塊分為三部分：基于大數據智能子系統建模技術的人才培養階段（1，2，…，n）建立、基于模態依賴控制器技術的人才培養方案設計、基于最小駐留時間監督切換信號技術的人才培養階段過渡和培養效果分析。其中第一部分有兩個要素：一是保證大數據的客觀性、全面性、準確性;二是考慮個人技能特長、職業發展規劃等主觀因素。目前，國內有些高校已在數據的收集和分析中展開工作，例如高校有關部門到用人單位走訪調研并收集數據、建立以校友會為媒介的校—企實習基地等，但缺乏系統性和全面性。因此，大數據要包括教育管理和人才服務部門統計的數據檔案、社會用人單位需求分析和校友反饋等客觀信息。在決策過程中，如果主要依據局部或個人經驗，通過“專家經驗”、案例等進行確定，則有失專業性和廣泛性。如果將高校人才培養成功的案例數據和神經網絡智能決策技術相結合，用控制領域的智能算法結合大數據優勢，先對典型樣本進行學習和訓練，再為個體樣本提供多元化的智能決策， 這樣既能滿足不同學生個體、不同職業規劃、不同培養過程等層面的需求，又使解決方法具有多樣選擇性和最優化特性。第二部分是以模態依賴控制反饋思想為依據的人才培養過程。針對不同階段培養目標實施不同培養方案，不固化模式，充分考慮學生個體的差異性。第三部分是不同培養階段的培養效果分析和過渡轉換。由監督切換信號進行動態監督調節，有利于前期智能決策方案的有效實施和最終培養目標的高效實現。

1.基于大數據—智能決策技術的人才分階段培養方案建模機制

子系統模塊主要確定整個培養周期分幾個階段。這些階段可以依據學制、專業授課進程或者個體自身特點等來劃分。以一個本科四年制的自動化專業學生為例，根據培養年份分可以為四個不同的子系統;根據專業進程可以分為基礎課程、專業過渡、專業平臺、專業實習等階段子系統;根據個體自身特點可以分為綜合素質培養、能力提升、實踐提升等子系統。

基于“神經網絡+高校人才培養數據庫”的子系統建模過程如圖3所示。其中神經網絡模塊依據學生個體需求提供培養內容，以專業特點、社會需求、高校體系、個人職業規劃目標等因素進行指標量化作為輸入條件，經過“輸入層—隱含層—輸出層”三層神經網絡結構訓練，輸出為專業需求、外語需求、組織管理能力、心理素質等技能，為整個培養過程建立分階段培養目標。而后通過高校人才培養數據庫確定每個學生個體的分階段培養目標和合理的培養方式，其中高校人才培養數據庫主要包括高校大量優秀畢業生成功的培養方式、培養效果等內容。對于數據庫的建立，當前各個高校已經陸續展開相關工作。

“神經網絡+高校人才培養數據庫”過程所得結果即為針對這個學生個體最優的培養方案，這個方案包括三部分內容：整個培養周期中具體包括幾個階段;每個階段需要完成什么樣的培養目標;每個階段最小駐留周期。上述過程即完成了智能切換控制系統的子系統建模。

2.基于模態依賴反饋控制的人才分階段培養機制

切換控制系統的反饋控制過程即高校人才培養具體實施過程。不同于傳統的人才培養機制，基于切換控制系統的人才培養過程凸顯了分階段分目標培養的特點，且每個階段的培養目標不同，所實施的培養方式也更加靈活多變，而不是固化的，這也是模態依賴反饋控制思想最主要的優點，保證培養方案實施效果的最大化。

首先，根據前一模塊確立的分階段培養目標，建立相應的培養過程和方式。例如，首先培養學生的組織管理能力，然后培養外語能力。相應的培養過程：第一階段鼓勵學生參加學生組織活動、參與社會實踐以提升相關技能，主要突出“實踐”的培養方式[2];進入第二階段，提升外語能力，主要靠“學習”和“練習”，以課堂教育為基礎，以外教授課、英語沙龍等形式為輔，不斷練習和鞏固“學習”階段的成果。

其次，要加強該階段對受教育學生個體的實施監督，除了每學期期中和期末的定期檢查，還要針對那些正處于特殊培養階段的學生個體進行動態監督，保證其某個培養時期沒有大的起伏變化。例如某些學生為了鍛煉自己的組織和協調能力，在從事某些學生或社會組織活動時，常常曠課，甚至出現組織“小團體”和酗酒等不良風氣。這些現象在很多學生組織中普遍存在，違背了最初參加該組織的初心，影響該學生后期的培養計劃，嚴重的將致使其誤入歧途。

3.基于最小駐留時間監督切換信號的人才分階段培養周期切換機制

監督和切換信號的作用是對子系統模塊之間的切換周期進行調控，同時對子系統的反饋控制效果進行監督，以便對切換信號或反饋控制環節進行及時動態調整，使培養過程達到最優效果。監督和切換信號有最小駐留時間，如果不能保證有效的“駐留時間”停留，即使單個子系統的控制模式正確，也有可能導致整個切換控制系統不穩定，人才培養目標不能達到社會需求。這也是切換控制系統和其他系統的不同之處。[3]

最小駐留時間指學生個體對某一階段知識或能力獲取的最小時間。如圖4所示，其中τi，i=1，2，…，n代表第i個子系統的最小駐留時間，該子系統的運行時間必須大于等于最小駐留時間，即ti-ti-1≥τi，該時間是根據高校人才培養數據庫獲取的先驗知識。以計算機專業的學生攻讀外語二學位為例，學生所需最少周期是兩年，這是相關制度制約，即在培養機制中獲得外語二學位的最小駐留時間是兩年，即τi=24（以月為培養周期）;以學生通過英語四級考試為例，需要一個或者更多個學期，這里最小的通過周期（例如一次通過，即一學期）就是最小駐留時間，即τi=6。最小駐留時間因人而異，因目標而異，整個培養階段不同個體根據自身情況可以優化縮短，但最小駐留時間是不可變的，切忌急于求成、鋌而走險。例如考試作弊、證書作弊等行為。這樣既達不到培養效果，又使學生的學業受到影響，個體的培養系統超出可控的范圍，即系統發散。顯然，系統發散不是高校教育想要的結果，因此在智能決策或人為干預系統切換階段，一定要考慮最小駐留時間的影響因素。

三、基于智能切換控制系統建模人才培養模式的實施途徑

由上述分析可知，基于智能切換控制系統思想的高校人才培養體系涉及高校各部門，在整個過程中，教育決策者、政策執行者、基層實施者、輔助教育者和受教育本體（學生）都承擔著十分重要的角色和不可替代的作用。那么，各個角色的定位和實施過程如何分工呢？下面將對該問題進行詳細探討。

1.打造智能切換控制系統人才培養的協同組織格局

教育決策者和政策執行者是整個培養方案的頂層設計者和驅動者，對智能切換控制系統的人才培養方案實施具有至關重要的作用：第一，教育決策者主要由高校領導層和教務、黨團政工部門組成。在智能切換控制系統人才培養系統中，主要負責教育方針政策引領。例如人才培養數據庫的建立是整個智能子系統建模的核心，只有建立并不斷補充和完善人才數據庫，才能更好地緊跟時代發展，更好地開展后期模態依賴反饋控制以及最小駐留時間切換的培養過程。第二，政策執行者主要包括二級學院或專業的領導機構。主要將智能切換控制系統的頂層教育方針政策，結合本學院和本專業的特點，制定實施具有可操作性的且更加靈活的教學方案或內容體系。

2.明晰智能切換控制系統人才培養的教育主體責任

基層實施者和輔助教育者分別指專業授課教師和輔導員。根據智能切換控制系統人才培養方案實施過程，兩者分別在專業教育和學生思想教育引導方面對學生實施培養教育，直接決定最終培養效果的好與壞。基層教師和輔導員需要承擔的作用包括：第一，對每一個學生的家庭背景、個人情況及未來職業期望深入了解，同時根據每個學生的具體情況，分析制定合理的培養方案和過程。[4]其中包括分階段培養子系統的建模、多途徑培養教育模態依賴控制器的設計以及每個培養階段的最小培養周期（即最小駐留時間）的確定。第二，對學生個體的各培養階段實施監督控制，即子系統的控制反饋，確保每個學生個體培育過程的順利開展和最終效果，在滿足最小培養周期（最小駐留時間）條件的同時將其縮減至最小。

3.構建智能切換控制系統人才培養模式

學生是人才培養的實施對象，也是智能切換控制系統人才培養模式的成敗關鍵。作為受教育本體，其客觀的成長背景和主觀的個人性格、職業期望等，都是影響整個培養過程的重要輸入因素。針對每一名受教育的學生個體，應重點關注以下兩方面：第一，學生的家庭背景、個人性格、就業期望、喜好特長等;第二，學生的思想意識動態，即學生在每個階段的培養過程中是否有成功時的驕傲、失敗時的挫敗心理以及消極對待培養過程等情況。

綜上所述，一個完整的人才培養流程如圖5所示。

智能切換控制系統人才培養具體操作流程如下：

第一，在新生（受教育本體）入學時完成基礎數據調查，包括縱向和橫向兩個維度。其中橫向維度包括家庭背景等客觀因素，以及學生興趣特長、心理素質等;縱向維度主要包括新生以前的學習成績、受教育經歷等因素和未來職業初步規劃、社會需求等，并初步建立學生數據庫。

第二，針對第一步建立的學生數據庫，同時考慮專業特點等因素，通過“神經網絡+高校人才培養數據庫”建立培養過程的子系統建模，并完成每個培養階段的培養方案。前兩個過程主要在入學第一年內完成。

第三，針對已經確立的培養方案，按順序啟動相應的培養階段，并根據該階段的培養目標對培養過程進行實時監督，確保在滿足最小駐留時間的基礎上完成培養方案。然后對培養結果進行判定，滿足預期目標，進入下一階段，否則重新培養。

第四，按方案完成所有階段的培養以后，進入高校就業期（一般為學業最后一年第一學期）。受教育個體應該基本具備職業規劃和用人單位所需的主要能力，即可以展開求職就業相關安排。

第五，如果該學生個體能夠符合社會需求按預期就業，則說明該學生的培養方案是成功的;如果未按預期就業，則需要進一步分析整個培養方案和過程的不足之處。對上述數據進行整理存儲，并更新到高校人才培養數據庫中。

基于智能切換控制系統思想的高校人才培養是一項十分復雜的大系統工程，依靠先進技術建立數字化、可視化的網上網下一體化管理系統，將整個培養過程的數據獲取、方案決策、培養實施、反饋監督等過程集成到一個系統過程中，可以增加教育資源和人力需求，也可增加培養過程的規范性[5]。通過建立高校人才培養數據庫，為人才培養的方案選擇提供了更加智能和優化的決策。同時根據多樣化、綜合素質人才的需求，建立了切換系統分段控制的方式，將人才需求的指標分解成多個子培養過程，建立對應的控制子系統，進而建立模態依賴分段人才培養方案。此外，針對不同培養階段，提出了最小駐留時間監督切換的培養過程過渡方式[6]，這樣不僅能保證分段培養的質量和效果，同時還能縮短培養周期。最后，針對高校人才培養實施過程中不同角色人員的定位進行了職責分析，給出了合理的人才培養流程，為新形勢下高校人才培養模式提供了一種可行方案。

參考文獻

[1] 曹玉華，郭曉燕，高銳濤.“控制論系統觀”視閾下人才培養模式的構建[J].黑龍江高教研究，2011（3）：134-136.

[2] 王娜.新時代高校全員育人常態化的制度路徑研究[J].思想政治教育研究，2020（3）：111-114.

[3] 董偉.論思想政治教育運行的控制[J].軍隊政工理論研究，2004，5（1）：44-47.

[4] 謝桂花.大學生職業生涯規劃教育體系探微[J].思想政治教育研究，2013（5）：129-131.

[5] 李華.師范教育實習評價指標模型及反饋控制的研究[J].高等師范教育研究，1995（3）：36-41.

[6] 王順.網絡化線性切換系統有限時間控制問題研究[D].哈爾濱工業大學，2016：35-60.

[責任編輯：楊小揚]