智能時代背景下的自動化新工科人才培養模式研究與實踐

熊偉麗　陶洪峰　劉艷君　謝莉

［摘 要］隨著以智能化為主要特征的新一代技術變革時代的到來，以及工程教育理念和新工科建設的不斷深入，自動化專業的人才培養模式需要在智能時代需求驅動下進行重構和優化。基于江南大學自動化專業建設的實際情況，文章通過闡述其新工科人才培養模式的構建思路和具體實施內容，為助力新工科建設和相關專業人才的培養提供新思路。

［關鍵詞］智能時代；新工科；自動化專業；培養模式

［中圖分類號］ G640 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）10-0228-03

一、概述

在以“新技術、新產業、新模式、新業態”為特征的新經濟背景下，以人工智能、智能制造、物聯網大數據等為代表的智能信息技術已上升至搶占國際競爭制高點的國家戰略層面，智能信息技術正在引領社會產業的巨大變革，預示著全球已正式邁入智能時代。

在智能時代新一輪科技革命的挑戰中，人才的培養、儲備已成為關鍵所在，培養更多滿足新經濟發展需求的、掌握智能信息技術的新工科人才迫在眉婕。新工科專業建設不僅需要創設一批如人工智能、大數據和機器人等新興專業，更需要對自動化等傳統工科專業進行改造、升級和轉型，以適應相關產業的智能化發展需求，更快更好地適應新經濟發展對人才培養質量和規模的需求。

本文基于江南大學的自動化專業，以培養具有知識融合、集成創新和國際視野的，高素質、復合創新型、自動化新工科人才為目標，闡述在智能時代背景下，自動化新工科人才培養模式的構建思路，進行新工科人才培養模式的研究與探索。

二、新工科人才培養模式的國內外現狀與分析

（一）國外新工科發展概況

自美國的互聯網發展和德國的“工業4.0”戰略提出以來，新技術的迅猛發展使得新產業對高質量工程技術人才的需求更為迫切。“技術—人才—產業”的高度融合已成為經濟和社會發展的新模式，世界各國無不把培養一流的復合創新型工程技術人才放在重要地位，主動調整專業布局，探索工程教育轉型發展路徑，在培養人才的類型、要求、培養理念等方面均取得了一些值得借鑒的經驗。

美國康奈爾大學等高校最早聯合開展工程教育改革，一方面對傳統學科專業進行改造升級，形成新的學科專業，另一方面通過不同工程學科交叉或由工程學科與其他學科交叉產生新專業，以跨學科研究中心等形式存在。2017年，MIT啟動了“新工程教育轉型”計劃，旨在重構工程教育教學體系，培養能夠引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才。德國慕尼黑工業大學等高校主動對接新經濟領域，在“工業4.0”的發展背景下將信息技術融入傳統工科專業，更新課程體系內容，同時在高校內部組織結構上進行調整，以此整合優勢學科資源，支撐工科專業轉型發展。英國高校的“三明治”工程教育模式明確要求各個專業通過調整課程內容、創新教學方式等手段滿足英國社會和行業的新發展，其產教融合校企合作的模式和類型豐富多樣。倫敦大學學院實施“綜合工程項目”，明確人才培養必須適應行業發展的新需求。法國巴黎綜合理工大學等高校在對工程人才的培養中，綜合考慮自身定位、區域經濟、行業需求、國際發展趨勢等諸多因素，分別采取不同的工程教育模式，實現不同學科專業之間的交叉融合，注重培養工程人才的跨界思維。

（二）國內新工科建設及發展

為應對新業態挑戰，在基于新工科視角的工程教育改革討論日漸激烈的形勢下，教育部積極推進新工科建設，形成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”三部曲，這對高校在學科專業結構、人才培養模式等方面的創新上起到了指導作用。近年來，南京大學、復旦大學等高校通過組建人工智能學院和大數據學院，開設了智能系統與應用等新專業，同時也有許多高校依托自身辦學特色及優勢學科，主動對接行業和企業，成立未來技術學院等，這些高校通過全面調整工科專業建設思路，融合信息技術，拓展多學科交叉領域等，進行了一系列創新型工程人才培養的教育研究與實踐，建設了滿足智能時代社會發展的新型工科專業。

但目前國內新工科人才培養仍存在一些問題，首先是工程創新人才的培養過程系統性不夠，課程設置和實踐教學等方式未實現高效融合，多是通過簡單的“做加法”的方式，在培養方案中增加新課，缺乏柔性融合和整體性突破；其次是具有多學科知識實踐背景的師資數量和能力在短期內都有不足，且多是獨立開展教學工作；再次是工程創新人才實踐平臺的特色不明顯，綜合性、交叉性、創新性、前沿性不夠，缺乏解決新產業復雜工程問題的有效方案；最后是深層次的產教融合協同育人合作有待加強，形式也有待進一步豐富。

三、自動化新工科人才培養模式構建的思路和主要內容

新工科建設中最關鍵的是人才培養模式的改革與創新，人才培養模式的構建對人才培養的最終效果有著重要影響。專業人才培養模式的更新，需要結合新經濟發展、社會進步對人才的需求。

以筆者所在的江南大學自動化專業為例，自動化新工科人才培養模式的構建思路為學校在人工智能、智能制造、物聯網和大數據等新技術驅動的新經濟發展背景下，發揮所在區域的物聯網、智能制造新經濟發展優勢，集聚學校優質辦學資源，通過“學科—專業”資源的一體化交叉融合、協同共享等途徑，以提升學生創新力為核心，以工程教育專業認證為標準，貫徹立德樹人要求，從人才培養方案、基層教學組織、實踐教學平臺和質量評價體系等方面，進行“學科融合、專業交叉、行業統籌”的協同育人模式的研究與構建，培養具有知識融合、集成創新和國際視野的高素質復合創新型自動化新工科人才。

（一）以“知識—能力—素質”要求為主線，重構模塊化專業人才培養新方案

面向智能產業需求，優化新工科專業培養方案的知識新結構。專業課程主要包括通識課程、學科平臺課程、專業課程、集中實踐環節、專業自主課程和創新創業環節等模塊。在電路電子和程序設計基礎等學科平臺課程中加入智能電路設計、Python語言等專題內容，側重在基礎知識獲取的同時普及新技術概念；增設人工智能、物聯網技術應用等課程，側重于學科資源和辦學特色，開展專業特色教育；在專業自主課程中考慮智能信息技術的應用廣泛性，通過科研反哺教學的方式，更新教學內容和教材，增設智能制造與工業感知、復雜數據處理技術等課程，學生根據職業規劃或興趣進行自由選擇；通過多學科深度融合的知識講授，提高學生的知識能力和學術素養。

面向復雜工程問題，滿足新工科專業培養方案的能力新要求。提升校內實驗實踐內容的高階性和挑戰度，在集中性實踐環節利用“虛實結合”的智能制造仿真平臺開展解決復雜工程問題的綜合性實驗；在畢業設計環節增加與人工智能、物聯網、智能制造等內容交叉的課題比例，同時打破專業間壁壘，允許學生在學院專業間交叉選題。在校內，學生和教師可通過大學生創新項目等開展課外實踐；在校外，學生可通過卓越工程師培養計劃等形式在新經濟企業中開展綜合實踐和生產實習。強調多學科知識的綜合應用，突出自動化新工科人才的知識能力、技術能力以及社會能力等工程素質的培養。

面向智能時代發展，提升新工科專業培養方案的素質新要求。考慮到人工智能、智能制造、物聯網和大數據等新技術對社會和經濟管理模式的巨大影響，學校在通識教育課程模塊增加了社會人文類和管理類課程比重，突出了環境和過程育人的理念。通過多學科知識綜合的課程思政教育和實踐教學過程，開展“三全”教育，強化學生對工程倫理和職業道德的認識，提升其國際視野和跨文化交流、組織管理、競爭合作以及終身學習等能力，強調新工科人才的個人效能與社會能力培養。

（二）以“產—教—研”多層次深度融合為手段，構建貫通式工程實踐教學平臺

建立多層次的實踐平臺，豐富工程教研和創新創業情境。針對人才培養方案特點，依托國家和省級實踐平臺載體，在課內外開展學生的基礎技能培訓；依托校內校企聯合創新實驗室和校外卓越工程師聯合培養基地開展工程實際項目實踐；依托學科重點實驗室和國際聯合實驗室開展國內外前沿科研項目實踐。構建“人工智能大數據處理仿真中心”“智能制造運動控制仿真實驗室”和“智慧城市物聯網技術應用仿真平臺”等虛實結合的實驗環境和實驗對象，并依托校企聯合培訓基地等平臺開展多專業綜合性案例實踐教學和科技競賽，全面加強對學生解決新經濟產業復雜工程問題的創新能力的培養。

完善校企合作長效機制，提升優勢互補的產教融合質量。加強與新經濟行業領軍企業的產教研合作，依托市校共建的智能制造協同創新中心，鼓勵具有人工智能、物聯網和大數據等技術的企業建立聯合研發實驗室，吸引多學科、多專業、多層級學生參與研發項目；同時鼓勵企業在學校的大學生創新實踐基地建立人工智能、智能機器人俱樂部等，并在校外建立卓越工程師企業實踐基地，由校內外導師聯合指導學生開展創新活動。開展產教融合過程管理和質量評價，完善校內外實驗室和企業實踐基地的運行與管理制度，制訂學校、企業和學生的多元評價方案，根據綜合評價結果構建聯合實驗室、俱樂部和實踐基地的淘汰與激勵機制，保證校企合作產教融合過程的技術前沿性與人才培養質量。

（三）以“優勢學科—優質專業”師資隊伍為核心，組建協同式基層教學組織

以人才培養需求為導向，組建優勢學科專業資源融合的教學團隊。針對自動化專業新工科培養方案的知識模塊特點，依托教育部工程研究中心、教育部重點實驗室、省級創新團隊、省青藍工程教學團隊，打造學科交叉、知識融合的新工科教學團隊，組建新工科專業課程群和教學團隊等教學組織。根據基層教學組織建設情況，構建退出與建設激勵機制，推動教師間的知識交叉和合作學習，引導學生進行知識重構。通過跨專業指導學生開展畢業設計、創新創業實踐和學科競賽，推薦優秀本科生提前進入科研團隊等舉措，培養學生的跨學科協同創新思維與技能。

以產學研合作為紐帶，組建多專業混合實踐的教學雙導師團隊。依托地域優勢，加強與人工智能、智能制造和物聯網等新經濟企業的產學研合作，一方面鼓勵校內教師自發組建多學科融合的科研團隊、提升工程實踐能力，并通過科研反哺教學的方式將知識轉化為新工科課程的教學內容；另一方面吸納企業優秀工程師參與專業培養計劃的制訂，同時作為卓越工程師計劃、學生畢業設計的校外兼職導師，將新經濟企業部分實際研發需求轉化為大學生創新創業項目，以項目驅動的方式推進跨專業學生間的交流、學習與合作。

以國際合作平臺為載體，組建專業學科交叉的國際化教學團隊。依托工業過程智能控制“111”國家創新引智基地，邀請海外學術大師開設國際名師講座和短期課程，組建國際化師資隊伍；支持教師進行國際教學研討與交流，提升國際化視野，并通過開設全英文/雙語課程和指導學生參加國際科技競賽等形式，強化教師的國際化教學能力；依托國際聯合實驗室師資隊伍開展國際合作大學生科學創新項目研究，推行國內—國外教學資源統籌的協同育人國際化模式，培養國際化創新人才。

（四）以“工程認證—創新能力”為目標，完善多元化人才培養質量評價體系

瞄準工程教育專業認證，多維度全方位評價創新能力達成情況。圍繞國際工程教育認證和本科專業類教學質量國家標準，基于學校定位和自動化新工科專業建設的辦學特色，邀請自動化、人工智能、物聯網和智能制造等行（企）業、在校生、畢業生和教師代表參加新工科人才培養方案的修訂，以學生為中心，立足學生學習效果和教師教學效果兩個維度，全方位評價新工科專業人才培養在多學科知識融合、創新實踐能力和人文科學素養方面的達成度。

構建全面質量保障體系，多目標全過程監控本科教學質量。在校級宏觀監控與二級學院自我約束機制相結合的教學管理保證制度下，為保證多學科多專業融合下本專業的建設成效和效率，學校設立由教師卓越分中心、多學科多專業教師構成的本科教學與專業建設工作組，推動培養方案制訂、課程大綱修訂、教師教學能力提升、教學改革研究、教學質量考核與評價等工作的有效開展。將多目標考核與評價結果用于新工科專業建設的持續改進和教師激勵中，形成全過程反饋調節的新工科人才培養質量監控保障體系。

四、結語

智能時代驅動下，人才培養模式的重構需要從根本上轉變教與學的思路、理念，不僅僅是在形式上，更重要的是要貫徹于教育教學的全過程。文章中的模式研究與多項舉措均是基于筆者所在學院的自動化專業進行的初步探索與實踐，具體的效果有待于進一步的實施和總結探究。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責任編輯：蘇祎穎］