新工科背景下創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索與實踐

李 冰，劉 俠，李 巍

（哈爾濱理工大學，黑龍江 哈爾濱 150080）

“復旦共識”后，教育部出臺了一系列關(guān)于新工科建設(shè)的指導性綱領(lǐng)，全國范圍內(nèi)圍繞新工科建設(shè)的新一輪高等工程教育的改革全面展開[1-2]。與傳統(tǒng)工科專業(yè)相比，新工科建設(shè)更能體現(xiàn)時代特征，內(nèi)涵新穎豐富，多學科融合，多主體參與，覆蓋面廣[3]。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式難以滿足新時期對創(chuàng)新人才的需求，構(gòu)建適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是當前新工科建設(shè)亟需解決的問題[4-5]。同時，隨著人工智能、生物技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)”+、工業(yè)智能化等新興技術(shù)的高速發(fā)展，對創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出新要求的同時，也為自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式提供了新的思路[6-7]。傳統(tǒng)工科專業(yè)更應(yīng)該牢牢抓住新工科建設(shè)契機，夯實專業(yè)建設(shè)基石，改革人才培養(yǎng)模式，提升學生核心素養(yǎng)，面向行業(yè)需求，培養(yǎng)一批服務(wù)未來、引領(lǐng)未來的具有高度社會責任感、國際視野、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)創(chuàng)新人才[3]。

一、新工科背景下人才培養(yǎng)模式面臨的挑戰(zhàn)

（一）培養(yǎng)目標缺乏前瞻性

以往的培養(yǎng)目標沒有突出滿足信息化、智能化和一體化的需要。原有課程體系導致學生培養(yǎng)和畢業(yè)生能力難以適應(yīng)新興行業(yè)的需求，應(yīng)對新工業(yè)革命的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)工科專業(yè)人才除原有需要具備的能力、素質(zhì)外，還需具備數(shù)字化、信息化、智能化、綜合化等能力[8]。由于缺少明確的行業(yè)背景，導致大部分高校自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標雷同，鮮少特色；陳舊的課程設(shè)置致使學生培養(yǎng)和畢業(yè)生能力難以適應(yīng)社會的需求，不利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

（二）教學模式陳舊

“填鴨式”的以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式對于課堂教學的影響根深蒂固，學生學習主動性不高、被動接收式的“沉默課堂”是困擾本科教學的頑疾之一。課程教學內(nèi)容缺乏挑戰(zhàn)度，學生不能通過感知知識內(nèi)容的挑戰(zhàn)性激發(fā)學習動力，致使應(yīng)用、探索、創(chuàng)新知識的興趣和體驗不足。傳統(tǒng)教學模式手段單一，缺乏信息技術(shù)與資源的融入，沒有體現(xiàn)“學生為中心”的理念。

（三）教學與科研相脫節(jié)

教學過程缺少科研導入路徑，教學科研協(xié)同不力、科研反哺教學不足。學生科研視野狹小，缺少通過科研進一步了解專業(yè)學科本質(zhì)內(nèi)涵與發(fā)展前景，提升專業(yè)認知度和認同感的途徑。專業(yè)教學實踐內(nèi)容陳舊，模式單一，缺乏對學生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，沒有發(fā)揮科研在彌補專業(yè)教學對學生解決復雜工程問題能力培養(yǎng)方面的不足。

（四）工程實踐能力欠缺

學校是學生培養(yǎng)的單一主體，企業(yè)在人才培養(yǎng)方面參與不足，學校缺乏足夠的工程實踐條件，應(yīng)用性訓練被弱化，教師工程背景薄弱，教學內(nèi)容陳舊，不能有效滿足行業(yè)發(fā)展需求，僅僅依靠學校資源的教學偏重于知識訓練，工程方法及行業(yè)規(guī)范培養(yǎng)欠缺，學生很難快速適應(yīng)企業(yè)環(huán)境，缺少協(xié)同育人途徑。

（五）創(chuàng)新意識薄弱

人才培養(yǎng)體系中缺乏對學生創(chuàng)新思維引導訓練的課程設(shè)置和教學環(huán)節(jié)，過于剛性的培養(yǎng)機制桎梏了學生的個性化發(fā)展，激勵機制及培養(yǎng)環(huán)境的欠缺導致學生創(chuàng)新活動參與度低，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新素質(zhì)等方面不能有效達成，創(chuàng)新能力不足。

二、新工科背景下創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的探索及成效

積極應(yīng)對新工業(yè)革命帶來的挑戰(zhàn)和變化，以服務(wù)國家重大戰(zhàn)略需求、引領(lǐng)未來行業(yè)發(fā)展為導向，哈爾濱理工大學自動化專業(yè)緊抓新工科建設(shè)契機，依托“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”“工程教育專業(yè)認證”“一流本科專業(yè)建設(shè)”等教育部人才培養(yǎng)質(zhì)量工程建設(shè)項目，以“面向行業(yè)需求，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升學生的創(chuàng)新能力”為目標，始終秉承“崇尚實踐、亦德亦能”的辦學理念，堅持立德樹人根本任務(wù)，結(jié)合學校人才培養(yǎng)定位、專業(yè)主要服務(wù)對象，協(xié)同學校、企業(yè)、行業(yè)、社會多方資源，持續(xù)開展創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐，樹立新理念、拓展新模式、實現(xiàn)新突破，構(gòu)建“閉環(huán)反饋、持續(xù)改進”的新工科背景下自動化專業(yè)“一體四驅(qū)”式創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，如圖1 所示，以培養(yǎng)目標和課程體系為著眼點，開展新工科建設(shè)。

圖1 “一體四驅(qū)”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

聚焦“一體”：打造適應(yīng)社會需求，面向未來行業(yè)發(fā)展，多維能力導向的人才培養(yǎng)體系。面向需求、突出特色，立足于服務(wù)國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟，深度調(diào)研，進行畢業(yè)生能力需求分析，突出人才培養(yǎng)面向產(chǎn)業(yè)信息化、智能化和一體化的需要[9]，制定旨在提高學生人文素養(yǎng)、自主學習、科技創(chuàng)新、工程實踐等多維能力、適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的人才培養(yǎng)目標，形成多方協(xié)同育人的培養(yǎng)方案。思政引領(lǐng)，學生中心，以學生能力達成為目標，優(yōu)化課程體系，貫穿創(chuàng)新人才培養(yǎng)全過程，拓寬創(chuàng)新人才培養(yǎng)渠道。

強化“四驅(qū)”：課堂變革、學研融合、校企協(xié)同、賽創(chuàng)并舉。創(chuàng)新培養(yǎng)模式，立足課堂，多主體協(xié)同，重點鍛造四驅(qū)聯(lián)動、交叉共融、互補共促、有機統(tǒng)一的育人模式，為“一體”賦能，驅(qū)動創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系實施。通過實施基于師生學習共同體的課堂變革，激發(fā)學生創(chuàng)新意識，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)筑基固本；通過深度學研融合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)補鈣增智；通過互利共贏的校企合作，拓展學生創(chuàng)新環(huán)境，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)強筋壯骨；通過多維進階賽創(chuàng)活動，提升學生創(chuàng)新能力，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)煉體提能。強化專業(yè)方向交叉融合，實現(xiàn)傳統(tǒng)工科向新工科轉(zhuǎn)型的“存量更新”，力求實現(xiàn)適應(yīng)新工科要求的專業(yè)內(nèi)涵及外延的協(xié)同發(fā)展，形成多模共存、多維融合、多元協(xié)同的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

（一）實踐探索

1.凝練培養(yǎng)目標，優(yōu)化課程設(shè)置。針對人才培養(yǎng)體系無法滿足新興行業(yè)需求，缺乏前瞻性的情況，樹立“對接行業(yè)產(chǎn)業(yè)，面向未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展”的理念，頂層設(shè)計融入學校、行業(yè)、企業(yè)多方合作、協(xié)同育人的人才培養(yǎng)方案。直面行業(yè)需求，制定適合哈爾濱理工大學人才培養(yǎng)定位和專業(yè)特色的培養(yǎng)目標，指導人才培養(yǎng)全過程。指明創(chuàng)新人才培養(yǎng)方向。堅持以“學”為中心的理念，將思政元素融入課程教學，實現(xiàn)課程育人，以“行業(yè)引領(lǐng)、價值塑造、知識獲得、能力達成”為指引重構(gòu)課程體系，精簡學時，強化通識教育，增設(shè)人工智能模塊，開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，將各種課外學習環(huán)節(jié)納入培養(yǎng)方案統(tǒng)籌考慮，培養(yǎng)創(chuàng)新意識；加強實踐環(huán)節(jié)，激發(fā)創(chuàng)新潛能。

2.課堂變革，提出課程教學新舉措。對課堂教學進行深度變革，推行“與生同漁”的教學理念，構(gòu)建思政引領(lǐng)、情境融入、學生主體、教師主導的師生學習共同體，如圖2 所示。立足課堂教學這一人才培養(yǎng)全過程中“最后一公里”的主戰(zhàn)場，以學生為中心，由個體學習、教師講授為主的教學轉(zhuǎn)變?yōu)楹献鲗W習、案例式和探究式教學，激發(fā)興趣，活躍思維，形成“一師舉旗吶喊、百生奮勇爭先”的課堂學習場面，引入現(xiàn)代信息技術(shù)手段，推行線上線下混合教學模式。以師生學習共同體為組織形式，引入思政元素，開展思政與專業(yè)知識的化合式教學設(shè)計，增強學生愛國情懷，激發(fā)學習動力。通過“目標預設(shè)—任務(wù)引入—課堂活動—成果展示—總結(jié)點評”系列教學活動，實現(xiàn)“明確問題—思考交流—理解消化—深度擴展—內(nèi)化實踐—目標達成”的知識與能力的遞階式提升。

圖2 基于學習共同體的課堂變革

3.學研融合，探索協(xié)同育人新范式。著力于打破教學和科研相互割裂的現(xiàn)狀，在教學中引入科研要素，充分發(fā)揮科研在專業(yè)教學方面的積極作用，圍繞科研成果和工程項目進行教學設(shè)計，將交叉學科前沿信息滲透到教學中，豐富教學內(nèi)容，更新教學手段，使學生開闊學術(shù)視野，建立科學思維，增強學生對學科專業(yè)的認同感；將科研成果融入實踐教學，提煉實踐專題，自研實驗裝置，使學生能夠在實踐實訓中體驗科研過程，將產(chǎn)生的科研成果持續(xù)地充實到相關(guān)教學環(huán)節(jié)中，從而實現(xiàn)科研成果向?qū)嵺`教學的高效轉(zhuǎn)化；推動學生早進實驗室，早進項目，早進團隊，借助于各級各類科研創(chuàng)新平臺，通過實際科研活動，強化基于項目的探究性學習，通過參與實際工程中復雜問題的研究，使學生建立工程思維方法，學習處理復雜工程問題的方法和技能，引領(lǐng)學生發(fā)展，將教師的科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學產(chǎn)出，形成學研融合的育人模式。

4.校企協(xié)同，構(gòu)建人才培養(yǎng)新模式。在人才培養(yǎng)中，積極引入企業(yè)元素，搭建校企聯(lián)合培養(yǎng)新平臺，在“共商、共建、共管、共享、共贏”的原則下，依托實踐基地、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院，與企業(yè)開展戰(zhàn)略合作，試圖將新工科建設(shè)與企業(yè)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級相結(jié)合。面向企業(yè)實際需求，修定培養(yǎng)方案，制定課程學分置換規(guī)則，構(gòu)建課程體系，通過“分段式培養(yǎng)+訂單式培養(yǎng)”“校內(nèi)導師+企業(yè)導師”等多種方式，校企深度協(xié)同，積極開辟校外實踐基地，充分發(fā)揮企業(yè)資源在培養(yǎng)學生工程意識和工程思維中的積極作用，貫穿學生培養(yǎng)全過程，與企業(yè)共同完成人才培養(yǎng)。切實發(fā)揮校企兩大資源優(yōu)勢，學校在合作中獲得工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)實踐環(huán)境，采取“引進來，推出去”的方式融合校企師資，彌補專業(yè)教師新興行業(yè)工程背景缺失的現(xiàn)狀；企業(yè)通過合作獲得優(yōu)秀人才儲備、凝練收獲優(yōu)秀科研實踐成果。通過建立共贏的校企合作模式，創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新高地。

5.賽創(chuàng)并舉，開辟能力培養(yǎng)新路徑。為了有效激發(fā)學生創(chuàng)新意識，營造創(chuàng)新能力培養(yǎng)氛圍，在人才培養(yǎng)中引入競賽元素，開設(shè)競賽指導和創(chuàng)新訓練課程，使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)課程體系，以創(chuàng)新性實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽為抓手，成立“雙創(chuàng)中心”，制定競賽獲獎的學分激勵制度，實現(xiàn)對學生的全覆蓋，建立多維進階賽創(chuàng)訓練模式，逐級甄選、分層次培養(yǎng)，瞄準國內(nèi)專業(yè)相關(guān)的學科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)重大競賽項目，強化成果導向，明確指導機制，重點培育、打造一批特色鮮明、規(guī)格過硬的學生科技創(chuàng)新團隊。在競賽引領(lǐng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)圓夢過程中，不斷提升創(chuàng)新能力，實現(xiàn)以教促賽，以賽促創(chuàng)，以創(chuàng)促學的目標，從目標學習過渡到興趣學習，形成賽創(chuàng)并舉的培養(yǎng)模式，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)筑牢基石。

（二）建設(shè)成效

自動化專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式推行以來，建設(shè)成效顯著，專業(yè)建設(shè)取得突破性進展，獲批國家級“一流本科專業(yè)”建設(shè)點，先后通過工程教育專業(yè)認證、卓越計劃驗收；教育教學成果批量涌現(xiàn)，獲省級教學成果一等獎1 項，獲批省級課程思政示范課程和教學團隊1個；推薦申報國家級一流課程1 門，獲批省級一流課程4 門；10 余項教師科研成果轉(zhuǎn)化為實踐教學環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容，在全校范圍內(nèi)觀摩教學，進行推廣；自研自制多種實驗教學設(shè)備，用于實驗實踐教學。先后與多家企業(yè)聯(lián)合建立培養(yǎng)基地，獲批建設(shè)省級現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院，學生創(chuàng)新能力有效提升，學生參加專業(yè)相關(guān)學科競賽獲國家級、省級獎勵數(shù)量大幅提高。

三、結(jié)語

中國正處于從大國走向強國，實現(xiàn)中華民族偉大復興的關(guān)鍵時期，面臨新工科背景下傳統(tǒng)工科轉(zhuǎn)型升級的挑戰(zhàn)，立足當下培養(yǎng)適應(yīng)世界強國地位的創(chuàng)新人才，哈爾濱理工大學自動化專業(yè)以培養(yǎng)目標和課程體系為著眼點，開展新工科建設(shè)，立足“課堂變革，學研融合，校企協(xié)同，賽創(chuàng)并舉”構(gòu)建“多模共存，平行共融，能力共達”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。基于“學生主體”“能力達成”和“創(chuàng)新驅(qū)動”的原則，在傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式中引入多種元素，通過科研反哺教學將科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學優(yōu)勢；借助企業(yè)資源開辟實踐基地、建立現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院；推動學科競賽、拓展創(chuàng)新訓練途徑等多種方式，不斷拓寬創(chuàng)新人才的培養(yǎng)渠道。以新工科建設(shè)理念為指導，依托“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，圍繞工程應(yīng)用開展案例教學，著力提高學生的職業(yè)素養(yǎng)和工程實踐能力，培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力、濃厚家國情懷、良好綜合素養(yǎng)的新型工科創(chuàng)新人才，所進行的一系列人才培養(yǎng)模式的探索與實踐，為傳統(tǒng)工科的轉(zhuǎn)型升級和創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)、開辟了路徑。