試析雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式

摘" 要：文章以中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）電信系為例，解析了如何將雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式運用與人才培養(yǎng)。文章首先指出了傳統(tǒng)育人模式中存在的教學(xué)問題，并提出了解決方案。在雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式實施過程中，中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）電信系開發(fā)了綜合創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺，解決了教學(xué)實驗設(shè)備與行業(yè)研發(fā)設(shè)備欠耦合的問題;形成了一個全周期覆蓋的科技競賽體系，解決了學(xué)生創(chuàng)新競賽培養(yǎng)與行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)探索欠耦合的問題;通過校企聯(lián)合協(xié)同創(chuàng)新實驗室體系和基地體系，解決了實踐教學(xué)基地與行業(yè)研發(fā)基地欠耦合的問題;通過基礎(chǔ)理論與行業(yè)前沿技術(shù)的雙向互動機制建設(shè)方法，解決了教學(xué)內(nèi)容和行業(yè)前沿技術(shù)欠耦合的問題;通過建立產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人教師隊伍，解決了師資隊伍與行業(yè)研發(fā)團隊欠耦合的問題。最后總結(jié)了將雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式運用與人才培養(yǎng)所獲得的教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞：新工作;育人模式;雙環(huán)全鏈條;耦合

中圖分類號：G42" " 文獻標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2023）01-0110-04

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。新工科建設(shè)的三部曲“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”不僅從思想上，而且是從學(xué)校行動上指引著中國新工科高等教育的發(fā)展方向[1]。教育部高教司吳巖司長一再強調(diào)，新工科人才培養(yǎng)必須滿足服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展，要推進“四新”人才建設(shè)[2-3]。研究將以中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）電子信息專業(yè)為例，探索新工科育人模式，并以專業(yè)建設(shè)實踐說明如何通過構(gòu)建雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式（后文簡稱“育人模式”），將新工科人才培育落到實處。

研究表明，目前我國高校人才培養(yǎng)與行業(yè)人才培養(yǎng)模式各自形成閉環(huán)，在教學(xué)實驗設(shè)備與行業(yè)研發(fā)設(shè)備、學(xué)生創(chuàng)新競賽培養(yǎng)與行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)探索、實踐教學(xué)基地與行業(yè)研發(fā)基地、教學(xué)內(nèi)容和行業(yè)前沿技術(shù)、師資隊伍與行業(yè)研發(fā)團隊等關(guān)鍵環(huán)節(jié)耦合不緊密，導(dǎo)致學(xué)生缺乏創(chuàng)新性解決實際復(fù)雜工程問題的能力，導(dǎo)致高校人才輸出與行業(yè)人才需求不匹配，增大了企業(yè)用人成本，延長了人才培養(yǎng)周期，難以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展需求。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）電子信息系（后簡稱“電信系”）通過近十年的探索，逐漸形成了獨具特色的雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式，不僅有效解決了傳統(tǒng)育人模式中的問題，還在實施過程中獲得豐碩的教學(xué)成果。

一、傳統(tǒng)育人模式存在的教學(xué)問題

傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)體系以專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的完整性為閉環(huán)，這種知識往往具有滯后性，而行業(yè)發(fā)展的新成果、新要求難以在教學(xué)中及時體現(xiàn)，高校的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)與行業(yè)的人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)難以耦合，導(dǎo)致人才的供給與需求存在失配。針對這一現(xiàn)狀，從高校與行業(yè)人才培養(yǎng)的環(huán)節(jié)的全鏈條出發(fā)，應(yīng)解決以下五個關(guān)鍵教學(xué)問題：

（一）教學(xué)實驗設(shè)備與行業(yè)研發(fā)設(shè)備欠耦合

行業(yè)新技術(shù)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)資源專課專用、可重構(gòu)性不強，不能支撐學(xué)生綜合工程實踐能力的提升。傳統(tǒng)實驗教學(xué)資源與行業(yè)開發(fā)工具形式差距較大，畢業(yè)生進入企業(yè)后需要進行專項培訓(xùn)適應(yīng)行業(yè)開發(fā)工具。

（二）學(xué)生創(chuàng)新競賽培養(yǎng)與行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)探索欠耦合

當(dāng)前學(xué)生創(chuàng)新競賽培養(yǎng)環(huán)節(jié)主要是少數(shù)精英學(xué)生參與的教學(xué)實踐，缺乏體系建設(shè)，缺乏由易到難的引導(dǎo)培養(yǎng)方法。傳統(tǒng)創(chuàng)新競賽培養(yǎng)環(huán)節(jié)相對孤立，無法真正符合行業(yè)新技術(shù)探索的需求。因此如何構(gòu)建一個產(chǎn)學(xué)協(xié)同科技競賽培養(yǎng)體系，使更多學(xué)生能循序漸進地參與到競賽培養(yǎng)環(huán)節(jié)，并和行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)探索有效的相互融合、相互促進，是要解決的關(guān)鍵問題。

（三）實踐教學(xué)基地與行業(yè)研發(fā)基地欠耦合

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)基地以觀摩和生產(chǎn)體驗為主，不具備解決行業(yè)問題的功能。新工科培養(yǎng)目標(biāo)下，將行業(yè)資源和對應(yīng)工作環(huán)境納入人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)必不可少。傳統(tǒng)實踐教學(xué)基地對企業(yè)貢獻不足，企業(yè)持續(xù)建設(shè)傳統(tǒng)的實踐教學(xué)基地動力不足。

（四）教學(xué)內(nèi)容和行業(yè)前沿技術(shù)欠耦合

傳統(tǒng)的教學(xué)體系偏重基礎(chǔ)理論講解，而產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，為提高技術(shù)及產(chǎn)品競爭力，需要充分應(yīng)用行業(yè)前沿技術(shù)，甚至引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展。高校作為人才基地，不能僅僅定位為知識的傳播者，更應(yīng)該是知識的創(chuàng)新者和引領(lǐng)者。因此，建立教學(xué)和行業(yè)前沿技術(shù)的雙向互動機制勢在必行。

（五）師資隊伍與行業(yè)研發(fā)團隊欠耦合

高校師資隊伍和行業(yè)研發(fā)團隊都承擔(dān)著人才培養(yǎng)的職能，然而高校教師以傳授知識為主要目標(biāo)，研發(fā)人員以解決行業(yè)問題為目標(biāo)，兩者之間缺乏流動與協(xié)作，耦合不緊密，必須建設(shè)產(chǎn)學(xué)協(xié)同的師資隊伍，使之成為連接高校和企業(yè)的紐帶。

二、雙環(huán)全鏈條耦合的新工科育人模式

針對以上提出的問題，電信系經(jīng)過多年的實踐探索出雙環(huán)全鏈條耦合新工科育人模式，改模式通過開發(fā)具備自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)學(xué)復(fù)用綜合實踐平臺，利用模塊化、可重構(gòu)的設(shè)計思想，實現(xiàn)了課程實驗、科技競賽、行業(yè)研發(fā)一體化功能，為人才培養(yǎng)提供了基礎(chǔ)平臺;依托“電信杯”，極大降低了課堂知識學(xué)習(xí)到科技競賽的門檻，通過將行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)引入賽題，建立了一套完善的產(chǎn)學(xué)協(xié)同科技競賽培養(yǎng)體系，并成功主辦了國家級科技競賽;以解決產(chǎn)業(yè)問題為導(dǎo)向，與企業(yè)合作建立了一批開放型、專業(yè)型聯(lián)合實驗室，搭建了具備行業(yè)研發(fā)和實踐教學(xué)功能的沉浸式教學(xué)環(huán)境;將行業(yè)前沿知識引入課堂教學(xué)，采用信息化教學(xué)形式，建立了基礎(chǔ)理論與行業(yè)應(yīng)用技術(shù)的雙向互動機制;推動教師與產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合，通過教師走出去參與行業(yè)研發(fā)環(huán)節(jié)，將行業(yè)問題引進來用于實踐教學(xué)，在行業(yè)雙向流通協(xié)作的過程中，形成了一支特色鮮明的產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人師資隊伍。

本育人模式針對目前存在的教學(xué)問題，從高校人才培養(yǎng)和行業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)出發(fā)，從五個方面開展工作（如圖1所示）構(gòu)建雙環(huán)全鏈條耦合的新工科育人模式。

（一）產(chǎn)學(xué)復(fù)用綜合實踐平臺開發(fā)

在新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中，實踐平臺是學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要載體。傳統(tǒng)教學(xué)每門課配備專門實驗箱和實驗教程的方式，無法開展綜合實驗與創(chuàng)新實驗，而行業(yè)研發(fā)設(shè)備又往往需要具備綜合性并支持二次開發(fā)。針對教學(xué)實驗設(shè)備與行業(yè)研發(fā)設(shè)備欠耦合的問題，電信系教師開發(fā)了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的適用于課程教學(xué)與產(chǎn)品開發(fā)的綜合實踐平臺。創(chuàng)新平臺的創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在：

1. 教學(xué)內(nèi)容更新，電信系教師圍繞平臺及配套軟硬件進行研發(fā)，各模塊既可以單獨開展單元實驗，支撐專業(yè)課程實踐;也可與同平臺硬件結(jié)合進行創(chuàng)新設(shè)計實驗及綜合設(shè)計實驗，支持學(xué)生開展課外學(xué)科競賽、解決工程應(yīng)用問題，滿足各個知識水平各個專業(yè)的學(xué)生進行創(chuàng)新設(shè)計的需求。

2. 教學(xué)形式創(chuàng)新，電信系教師深入調(diào)查研究了低年級學(xué)生或非工科學(xué)生進行創(chuàng)新實踐入門難的原因，對實驗平臺形式進行了創(chuàng)新，嘗試將底層軟硬件封裝固化，使學(xué)生能夠聚焦于創(chuàng)意設(shè)計與系統(tǒng)控制邏輯設(shè)計，解決了傳統(tǒng)實驗箱無法開展綜合實驗與創(chuàng)新實驗的弊端。

3. 針對行業(yè)中小微研發(fā)型企業(yè)，綜合實踐平臺系統(tǒng)可快速驗證新產(chǎn)品設(shè)計功能。綜合實踐平臺可以支持主流嵌入式軟硬件平臺、常用各類傳感器應(yīng)用、常見主流無線有線通信接口等，可以滿足產(chǎn)品快速迭代更新，降低開發(fā)難度，加快研發(fā)進程。

產(chǎn)學(xué)復(fù)用綜合實踐平臺開發(fā)[4]，不僅推進了本校教學(xué)，推廣到兄弟院校的應(yīng)用，還推動了行業(yè)的研發(fā)進程，有效解決了教學(xué)實驗設(shè)備與行業(yè)研發(fā)設(shè)備欠耦合的問題。

（二）產(chǎn)學(xué)協(xié)同科技競賽培養(yǎng)體系建設(shè)

“電信杯”最大的特色就是“以企資創(chuàng)，校企雙贏”，賽題由校方和企業(yè)共同命題。通過了解相關(guān)企業(yè)需求，提煉急需解決或研發(fā)的問題設(shè)定成賽題。學(xué)生作品選出最佳方案提供給企業(yè)作為設(shè)計參考。這種模式一方面鍛煉了學(xué)生，一方面促進了企業(yè)研發(fā)，提升了企業(yè)參與的積極性。由于賽題與企業(yè)需求緊密結(jié)合，企業(yè)也成為持續(xù)資助比賽的主力。

電信杯作為校企合作的紐帶，將學(xué)校和企業(yè)鏈接起來，將課程改革、學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)、學(xué)科競賽、校企深度合作結(jié)合起來，在校企合作和學(xué)生培養(yǎng)方面，取得良好效果。企業(yè)通過資助電信杯了解了學(xué)院，從而愿意和學(xué)院深入交流，簽訂捐贈協(xié)議，建立進一步產(chǎn)學(xué)研合作。

（三）校企聯(lián)合協(xié)同創(chuàng)新實驗室體系/基地體系

電信系將校企共建專業(yè)實驗室建設(shè)引入工程化培養(yǎng)，注重設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、學(xué)生團隊合作能力、工程實踐能力以及領(lǐng)導(dǎo)協(xié)調(diào)能力的訓(xùn)練;通過校企聯(lián)合培養(yǎng)，以新穎的實際工程應(yīng)用為驅(qū)動，讓學(xué)生體驗理論知識結(jié)合實踐方法完成設(shè)計項目的流程;通過企業(yè)導(dǎo)師的工程實踐經(jīng)驗傳授，學(xué)生快速掌握實踐技能，成為與行業(yè)需求無縫接軌的應(yīng)用型人才。

電信系以解決產(chǎn)業(yè)問題為導(dǎo)向，與企業(yè)合作建立了一批開放型、專業(yè)型聯(lián)合實驗室。依托實驗室，將工程技術(shù)難題進一步提煉成科學(xué)問題，從而為學(xué)生提供了與產(chǎn)業(yè)銜接的學(xué)習(xí)研究方向，搭建了面向行業(yè)需求的沉浸式實踐教學(xué)環(huán)境。另一方面，中小微科技型企業(yè)通過與高校之間的大型儀器設(shè)備共享，減少了采購高端測試儀器的資金投入。企業(yè)將產(chǎn)品樣機的功能測試、性能測試流程在協(xié)同創(chuàng)新實驗室中完成，充分發(fā)揮校方的專業(yè)技術(shù)人員和測試設(shè)備優(yōu)勢。

（四）基礎(chǔ)理論與行業(yè)前沿技術(shù)的雙向互動機制建設(shè)方法

雙環(huán)耦合鏈路的最終目標(biāo)，是形成高校人才培養(yǎng)和行業(yè)人才培養(yǎng)的正反饋互動鏈路。通過校企合作項目的開展，針對項目開展中遇到的瓶頸問題，教師進一步從理論上提煉關(guān)鍵科學(xué)問題，嘗試創(chuàng)新性地解決問題，并在此基礎(chǔ)上深入開展科學(xué)研究，申報縱向科研課題，撰寫高水平論文和發(fā)明專利。

另一方面，校企合作項目促進了高校課程內(nèi)容的更新、改進、深化。教師在課堂授課過程中將前沿知識與經(jīng)典理論體系融合，教學(xué)生如何應(yīng)用理論知識解決實際問題，預(yù)測行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的方向，鼓勵學(xué)生參與課程配套的企業(yè)項目，應(yīng)用已有的前沿技術(shù)成果解決問題，鼓勵學(xué)生針對具體問題進行理論創(chuàng)新，撰寫論文。在“電磁場與電磁波”課程中，將課程知識與行業(yè)前沿技術(shù)緊密結(jié)合，教師指導(dǎo)本科生李侖以課程內(nèi)容為基礎(chǔ)結(jié)合表面等離共振技術(shù)對高性能折射率傳感器進行了深入研究，相關(guān)成果以第一作者在權(quán)威期刊IEEE Photonics Technology Letters發(fā)表。

校企合作建立了教學(xué)和科研的雙向互動機制，有效地解決了授課教師在教學(xué)和科研工作中，加深了授課教師的理論水平和科研能力。

（五）建立產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人教師隊伍

在產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人體系中，教師與產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合，一方面要求教師走出去與產(chǎn)業(yè)深度結(jié)合;另一方面要求教師將行業(yè)問題引進來，用于實踐教學(xué)。

近五年，學(xué)院牽頭組織帶領(lǐng)教師走訪本行業(yè)知名企業(yè)50余次，通過需求對接，課題組承擔(dān)了多項校企合作課題，與行業(yè)研發(fā)團隊共同突破行業(yè)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)。在此過程中，教師兼職擔(dān)任企業(yè)研發(fā)相關(guān)職務(wù)，掌握一線科技進展，多名教師在中建三局、光谷技術(shù)有限公司等知名企業(yè)擔(dān)任技術(shù)顧問與科技副總。依托各類創(chuàng)業(yè)人才項目，促進教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，1名教師獲湖北省“楚天學(xué)者計劃”楚天學(xué)子、2名教師獲得東湖高新區(qū)“3551”創(chuàng)業(yè)人才、2名教師獲武漢市“黃鶴英才”的資助。課題組教師團隊與行業(yè)研發(fā)團隊協(xié)作實現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)融合，攻克了一系列行業(yè)技術(shù)難題，獲得了多項湖北省科技進步獎。

教師團隊作為橋梁將行業(yè)技術(shù)難題與關(guān)鍵技術(shù)引入各個教學(xué)環(huán)節(jié)，確保學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間就能獲得行業(yè)知識。團隊教師在各級講課比賽中獲獎。團隊在注重實時更新教學(xué)內(nèi)容的同時，錄制完成了多門慕課課程[5]，撰寫教材，將優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容傳播范圍進一步推廣。

在產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人的探索與實踐中，學(xué)院為社會發(fā)展和科技進步做出了一定的貢獻，形成了一支行業(yè)背景鮮明、與行業(yè)耦合緊密的師資隊伍。

三、小結(jié)：實施育人模式，獲得碩果累累

在該育人模式實施過程中，電信系開發(fā)了綜合創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺，為學(xué)生的創(chuàng)新性、創(chuàng)意性實驗，提供了硬件和軟件支持;形成了一個全周期覆蓋的科技競賽體系，為各個層次的創(chuàng)新實踐活動和行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)探索提供了途徑;構(gòu)建了一套“高校—行業(yè)雙環(huán)全鏈條耦合的新工科育人模式”，取得了一系列的重大人才培養(yǎng)效益。

（一）實施全鏈條驅(qū)動的雙循環(huán)育人模式，學(xué)生創(chuàng)新能力顯著提高

項目團隊指導(dǎo)學(xué)生獲得“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽湖北省二等獎1項;“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽湖北省銅獎2項;全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲全國獎3項，省獎4項;全國大學(xué)生智能汽車競賽中獲全國獎1項，華南賽區(qū)獎1項;中國工程機器人大賽獲全國獎一等獎、二等獎37項;本科生發(fā)表學(xué)術(shù)論文5篇（其中以第一作者發(fā)表的SCI收錄論文2篇）。

（二）“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合，教師教學(xué)成果豐碩，科研能力提升

教師團隊長期以來致力產(chǎn)學(xué)研用的深度融合，極大促進了教學(xué)能力和社會服務(wù)能力的提升。本項目成員獲得了湖北省教學(xué)成果一等獎1項、中國地質(zhì)大學(xué)十大杰出青年、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)各類優(yōu)秀指導(dǎo)老師、全國高校電工學(xué)青年教師授課競賽一等獎1項;建設(shè)了兩門慕課，其中“電工與電子技術(shù)”“信息論”獲評湖北省精品慕課;公開出版教材4本，內(nèi)部實驗指導(dǎo)書1本;承擔(dān)教學(xué)改革項目11項;發(fā)表教學(xué)論文7篇、科研論文97篇;授權(quán)國家發(fā)明專利9項，軟件著作權(quán)27項。

（三）助力行業(yè)發(fā)展，社會服務(wù)成效顯著

團隊一直注重服務(wù)社會，2名教師入選武漢東湖國家自主創(chuàng)新示范區(qū)“3551人才計劃”、2名教師入選武漢市“黃鶴英才計劃”、1名教師任湖北省激光學(xué)會理事1人入選湖北省“楚天學(xué)者計劃”楚天學(xué)子、主持教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目4項。承擔(dān)企業(yè)委托項目12項。學(xué)生3項創(chuàng)新活動的成果在企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)過程中得到應(yīng)用。研究成果與行業(yè)緊密結(jié)合，獲得湖北省科技進步獎二等獎2項，三等獎1項。

參考文獻：

[1] 吳巖. 新工科：高等工程教育的未來——對高等教育未來的戰(zhàn)略思考[J]. 高等工程教育研究，2018（06）：1-3.

[2] 吳巖. 深化“四新”建設(shè)走好人才自主培養(yǎng)之路[J]. 重慶高教研究，2022，10（03）：3-13.

[3] 吳巖. 勇立潮頭，賦能未來——以新工科建設(shè)領(lǐng)跑高等教育變革[J]. 高等工程教育研究，2020（02）：1-5.

[4] 程卓，袁泉，殷蔚明，等. 面向三融合的模塊化機電類綜合創(chuàng)新平臺建設(shè)與實踐[J]. 教育現(xiàn)代化，2018，5（48）：35-38.

[5] 懷進鵬. 以信息化培育新動能[N]. 人民日報，2016-12-21（07）.

（責(zé)任編輯：鄒宇銘）