工程認證與產教融合雙驅動的新工科人才培養探索

劉志剛，田 楓，王 梅，孫 浩

（東北石油大學a.計算機與信息技術學院；b.教務處，黑龍江大慶 163318）

0 引言

為適應新一輪產業變革，2017 年教育部啟動的新工科建設［1］為我國高等工程教育轉型發展指明了方向。2019 年，教育部等13 個部委聯合啟動“六卓越一拔尖”計劃，深化“四新”建設［2］。2022 年，高教司工作要點［3］中再次明確提出“深化新工科建設，加快推進計算機領域本科教育教學改革試點工作計劃”。相對其他產業，信息產業具有技術更新快、創新要求高的特點［4］。此背景下，地方高校計算機類專業如何應對產業需求、改革人才培養體系是亟待探索的核心問題。

我校計算機科學與技術專業立足油田辦學，獲首批國家特色專業建設點、國家卓越工程師培養計劃試點專業、國家一流本科專業建設點。目前已通過工程教育認證，專家考查組現場反饋專業辦學具備石油信息化特色優勢。學科擁有二級學科博士點和一級學科碩士學位點。近年來專業以工程認證和產教融合為雙驅動，在新工科人才培養的體系、模式、質量保障和教學模式方面進行了系列探索，取得較好成效。

1 地方高校計算機類人才培養面臨的問題

1.1 人才培養基本理念有待更新和強化

新工科建設的基本路徑是要“樹立創新型、綜合化、全周期工程教育的新理念”，倡導“成果為導向”的培養理念［5］。地方高校人才培養理念在標準意識、教育理念、質量意識等方面有待強化。其中，培養標準是指在培養目標定位、畢業要求、課程體系、教學實施和評價、師資隊伍等方面要達到工程教育認證標準，突出自身辦學特色；教育理念是指實現人才培養從知識傳授轉向能力培養，注重培養目標、畢業要求和課程體系的支撐關系和持續改進；質量意識是指要“以全體學生發展為中心”開展教學實踐、評價，強調全體學生學會了什么，而非教師教了什么［6］。

1.2 人才培養體系與產業需求存在不匹配

部分地方高校計算機類專業面向學科辦學，強調學科知識的系統性和完備性，無法適應產業發展人才需求［5］。主要原因：①課程體系同質化現象嚴重、課程設置與產業發展不同步等；②實踐體系滯后于產業發展，層次區分度不高、資源配置欠佳等；③傳統教學脫離產業實際，未發揮現代信息技術作用。這些不足造成畢業生工程實踐能力低、創新意識薄弱，人才培養與產業需求存在脫節現象［7］。

1.3 人才培養模式與新工科建設途徑不匹配

新工科建設的基本理念是“問產業需求建專業，問技術發展改內容”［8］。產教融合是解決產業與人才供給側矛盾的有效途徑［9］。地方高校計算機類專業辦學普遍存在師資工程背景薄弱、產業前沿教學內容更新速度慢、教學資源不足等問題。部分地方高校雖開展校企合作，但未形成深度融合，主要原因：①合作機制不完善，企業參與人才培養的通道不順暢；②合作廣度不夠，多數停留在實踐基地的粗放模式下，企業融入教學環節比例較少；③合作深度不足，企業實踐多為參觀、頂崗實習等，未充分發揮企業資源對工程實踐能力培養的提升作用［10］。

2 雙驅動模式下的計算機類人才培養改革

本專業以工程教育認證為內部驅動，以產教融合為外部驅動，探索了雙驅動模式下“一體兩翼三拓展四模塊”的人才培養體系改革、打造“三層通道、四化牽引”特色人才培養模式。二者有機銜接，通過產教融合助推工程教育認證，通過工程教育認證實現面向供給側的人才培養改革，切實有效提高新工科人才培養質量。

2.1 “一體兩翼三拓展四模塊”課程與實踐體系

2.1.1 “一體兩翼三拓展”專業課程體系

遵循成果為導向，專業形成課程體系、畢業要求和培養目標的Down-Top 支撐關系鏈條。根據國家和區域經濟發展趨勢，綜合產業需求、學校辦學定位、專業培養特色等確定人才培養的預期目標；再根據培養目標將畢業要求分解成覆蓋認證標準、滿足補充標準并符合專業特點的二級觀測點，并形成課程支撐矩陣。

根據新工科課程體系的價值取向［11］，以應用復合型人才培養目標為出發點，立足學校行業辦學特色、學科融合和繼承創新，構建了“一體兩翼三拓展”課程體系，如圖1 所示。通過課程的交叉組合，滿足學生全面、個性發展需要。其中，“一體”：以學科經典課程為核心構建理論主體，旨在通過系統性的基礎理論培養學生解決復雜工程問題能力；“兩翼”：以軟、硬件工程技術類課程為輔線，旨在培養學生分析、設計和團隊協作能力；“三拓展”：以石油信息化特色、人工智能、項目管理為拓展，旨在為學生發展提供寬闊平臺，培養上下游資源使用、創新創業能力。

圖1 “一體兩翼三拓展四模塊”層次化人才培養體系

2.1.2 “四模塊”遞進實踐教學體系改革

傳統工程教育重理論輕實踐、重知識輕能力，導致人才培養與產業需求脫節［12］。專業對接產業需求，整合油田企業、IT 行業的辦學資源，構建了實驗模塊—實踐模塊—應用綜合模塊—創新實踐模塊的實踐教學體系，將項目案例貫穿到人才培養全過程，強化對工程實踐和創新能力的培養。逐步提高設計與綜合的實驗比重，開設了算法設計分析綜合、程序設計綜合、企業工程項目綜合等多個綜合實踐（Capstone）環節，將實踐學時提高到總學時的34.4%。

2.2 “三層通道、四化牽引”特色人才培養模式

深化校企合作機制，緊密結合企業需求、研究成果、實踐創新，推動校企優勢互補，形成了圖2 所示的“三層通道、四化牽引”的特色人才培養模式。

圖2 “三層通道、四化牽引”特色人才培養模式

2.2.1 貫通“三層通道”的校企共贏合作平臺

（1）搭建平臺，貫通教學資源通道。①人才培養。發揮油田城市辦學特色，與油田企業建立產教融合實踐基地，與IT 企業建立項目實訓基地，校企共建五大教學實驗室；②技術合作。與油田成立數字化技術聯合實驗室，助力智慧油田和城市數字經濟，強化師資工程背景。

（2）協同育人，貫通人才培養通道。①合作辦學育人。校企合作修訂人才培養方案、共建課程，企業參與課程教學環節；②協同創新育人。校企協同開展分階段的工程應用綜合實訓；為參加A 類學科競賽、創新創業項目、研發課題的學生配備企業人員指導。

（3）校企共贏，貫通持續合作通道。①課程共贏。引進企業技術，持續更新課程教學內容，并擴大企業品牌效應；②基地共贏。有效提高學生綜合能力的同時，企業也可吸納崗位優秀人才；③實驗室共贏。通過油田技術聯合實驗室吸收學生參與提升工程實踐能力。發揮高校師資、人力優勢，加快企業發展。

2.2.2 打造“四化牽引”的創新人才培養模式

（1）課程思政引領化。構建了課程導師—企業導師—創業導師的“三導聯合”舉措。①發揮課堂主渠道作用，以“大慶鐵人精神”為引領，課程導師在教學中融入思政元素；②課程導師和企業導師協同，提升學生的團隊合作、溝通表達和職業道德；③邀請創業導師參與雙創教育，加強對學生創新思維的培養。

（2）教學過程項目化。依托教師承擔的和實踐基地開放的技術課題，設計教學案例，建立了“兩重交叉強實效、三類實踐提能力”的項目化培養模式。其中，兩重過程交叉：在理論和實踐教學中融入油田和IT企業的項目案例，建立油田信息化技術與教學的映射關系；三類實踐：在課程實踐、課程設計、畢業設計中加大項目案例比例。該模式有效培養學生分析解決問題、設計開發方案、使用現代工具等的工程實踐能力。

（3）實踐創新特色化。針對第二課堂體系，建立“進平臺、參競賽、強創新”的特色育人模式。“進平臺”：組織學生到省重點實驗室、聯合技術實驗室等平臺學習，熟悉油田信息化項目研發過程，提升工程認知能力；“參競賽”：面向油田企業需求，組織學生設計作品參與學科競賽和大創項目，提高解決復雜工程問題能力；“強創新”：平臺吸納有興趣學習的學生參與油田企業技術研發，提升學生創新能力。

（4）師資建設工程化。按學科專業一體化模式，組建六大教學科研梯隊，以此為核心實施“培、修、強、引”的工程化師資建設舉措。“培”：梯隊開展青年教師的傳、幫、帶，提升教師工程背景；“修”：梯隊挖掘潛力教師，依托合作課題與企業共建流動崗位，實現教師進入企業常態化；“強”：梯隊形成合力完成攻關課題，提升專業社會服務能力；“引”：多渠道引進專家到校內講座，在“兩翼”課程教學、工程項目綜合實踐中，實現教學主體多元化和工程化。

2.3 工程教育認證的人才培養質量保障體系

2.3.1 產教融合助推工程教育認證

工程教育認證聚焦產業發展需求的人才培養目標適應度，核心是將“學生中心、產出導向、持續改進”的理念貫穿人才培養全過程［13］。近年來，專業以產教融合為外部驅動推進工程教育認證，重視培養方案修訂、畢業要求達成、實施過程改進、質量評價、資源配置等關鍵環節。通過產學對接，專業調研走訪企業，提高人才培養目標、課程體系的社會適應度；通過產學合作，將企業技術、開發規范等融入人才培養過程；通過產學互補，將企業資源、項目平臺融入專業辦學條件中；通過產學聯動，促進三個閉環的人才培養體系持續改進；通過產學互通，采集畢業生評價信息，促進人才培養體系合理性評價。

2.3.2 夯實人才質量保障體系建設

專業先后制定了課程體系合理性評價和修訂辦法、持續改進實施管理辦法等文件，對課程前、中、后3個階段建立了教學內容、過程考核的6 項合理性審核，以及教學質量、達成度、持續改進的3 項分析機制，解決工程認證“最后一公里”；構建了教學指導委員會、教學督導組、課程組負責人的質量監控體系，實行“委員評課、督導聽課、學生評教”的監督舉措和“教研室負責人、課程組負責人、負責教師”教學反饋機制。

2.4 傳統教學模式改革

2.4.1 混合式課程教學模式改革

混合式教學是結合線上、線下的教學優勢，把學習者的學習由淺到深地引向深度學習［14］。近年來，專業重點推進以現代信息技術為突破的“以培促教、以生為本、以融為核、以數助評”的混合式教學改革。其中，以培促教：邀請合作企業的教育專家對教師開展主題培訓，提升教師混合式教學能力；以生為本：創設學習環境，提升課堂參與度、學習熱情與課堂活力；以融為核：融合在線優勢資源，融入跨學科知識，引導學生多途徑探尋答案；以數助評：通過線上反饋數據，教師及時掌握學情，實施教學精準干預，解決學生個性需求。

2.4.2 虛實結合的實驗教學模式改革

虛實結合是將虛擬實驗與傳統實驗教學相結合，避免受空間、時間、設備等的限制［15］。專業按照虛實互補、以虛促實的原則，加大對國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺的優質資源利用，挖掘合作企業中虛擬教學資源，逐步形成了實驗教學微課、虛擬仿真實驗、設備實物操作的實驗教學新形態。此外，專業推行“口袋實驗”工程，將便攜的硬件開發板分發給學生，進一步打破傳統實驗教學的設備限制。

2.4.3 PBL項目式教學方法改革

PBL是以學生為中心構建教學情境，通過項目合作探究完成學習任務［16］。將校企合作的工程項目凝練成教學案例，貫穿人才培養過程，從角色轉換、合作探究、項目報告、創新設計、結果評價5 個維度對學生進行關注。角色轉換是培養學生問題檢索、知識獲取和終身學習的能力；合作探究是提高學生的知識構建、團隊合作、溝通交流等能力；創新設計是通過翻轉課堂，學生對比其他、優化自身方案，提升創新意識和能力。

3 專業人才培養改革成效分析

3.1 人才培養體系合理性高

人才培養體系合理性評價是提高人才培養質量的首要任務。專業制定了人才培養方案合理性評價管理辦法，委托第三方開展培養目標、畢業要求和課程體系合理性問卷調研。圖3 所示問卷統計結果表明改革后人才培養體系具有較高合理性。

圖3 人才培養體系合理性評價

3.2 人才培養質量穩步提升

依托校企合作平臺深化產教融合，建立制度保障企業專家、技術人員設計參與人才培養環節，發揮產業技術優勢、彌補專業辦學不足，有效提高工程教育質量。近3 年，企業人員實際承擔專業理論和實踐教學的情況如表1 所示。

表1 近3 年企業參與專業教學的情況

近3 年，專業獲國家級創新創業項目7 項、省級13 項，A類學科競賽國獎18 項、省獎34 項；參與企業工程項目研發的學生比例為23.7%；就業率方面，始終在89.4%以上，油田和IT企業高薪就業、名校深造讀研比例逐年升高。

3.3 專業建設韌勁持續顯現

3.3.1 “培、修、強、引”強化師資隊伍建設

“培”：近3 年的師資工程背景比例由72.3%提升到89.5%；“修”：踐行“深度回歸油田、厚植龍江沃土”，學院與油田建立戰略合作框架，教師深入企業協助解決信息化技術難題，承接校企合作項目46 項；“強”：與油田合作完成重點技術攻關11 項，獲國家科技進步二等獎1 項、省部級科技進步獎7 項，參與制定行業、企業標準12 項；“引”：聘請企業15 名專家參與教學環節，76 人參與畢業設計和創新指導。

3.3.2 教學模式改革提高課程建設成效

（1）課程思政改革。以“大慶鐵人精神”為引領，近3 年22 門專業課完成了思政教學改革，13 門課獲批校級思政重點建設課。

（2）混合教學改革。操作系統、面向對象程序設計獲省一流課程，人工智能導論、大數據技術基礎建成智慧樹共享課程，C 語言程序設計獲省精品在線開放課程，此外獲5 門校級一流課程培育、3 門校級研討式課程。

（3）虛實結合教學改革。在數字邏輯、電路分析基礎、計算機組成原理等7 門設備要求較高的課程中完成改革；“口袋實驗工程”為學生分發樹莓派套件、ZigBee開發板、單片機開發板700 余套。

（4）PBL 教學改革。組織教師共同編撰了包括18 門課、基于34 個油田信息化項目的《石油特色教學案例匯編》和16 個其他工程項目綜合的校企共建教學案例匯編，在12 門理論課、5 門實踐課中全部實現了項目式教學。

4 結語

針對地方高校計算機類人才培養過程中存在的培養理念更新不及時、產學需求不匹配、新工科建設不深化的共性問題，圍繞國家一流專業建設，以工程認證為導向，以產教融合為途徑，充分發揮石油信息化特色專業辦學，對課程與實踐體系、人才培養模式、質量保障體系、教學方法等方面進行了雙驅動模式下的系統探索。實踐結果表明，新工科人才培養體系有效提升了專業建設和人才培養等方面水準，為相關工科專業建設提供可參考借鑒的改革思路。工程教育其路漫漫，在新工科建設背景下，下一步如何繼續擴大產教融合合作面，實現教育鏈、人才鏈、產業鏈更為有效地銜接和融合發展，還需要進行持續地探索和實踐。