機電信息類新工科人才培養模式構建與探索

孫 潔，薛 峰，賀 紅，王小利

（山東大學〔威海〕 a.機電與信息工程學院；b.教務處，山東 威海 264209）

引言

2017年，教育部提出了新工科教育理念，并形成了新工科建設“三部曲”，即“復旦共識”“天大行動”“北京指南”［1］。隨后，全國各高校紛紛開展了新工科建設的研究與實踐。2020年，教育部辦公廳印發《未來技術學院建設指南（試行）》，在北京大學等12所高校開展未來技術學院的試點建設，促進高校的新工科建設深入推進。人工智能、大數據分析、“互聯網+”、機器人與自主系統等新興技術迫切需要具備創新創業能力、跨界整合能力強、具有國際視野的新工科人才。新工科建設具有引領性、創新性、交融性、跨界性和發展性等多個特征［2］。多學科交叉融合是指在跨學科、多學科條件下開展專業教學、學術研究、研究成果應用［3］。學科交叉融合作為新工科建設的重要特征，對于打破學科壁壘，實現學科間交叉滲透，培養跨學科創新型、復合型新工科人才具有重要意義［4-6］。

本文根據當前新工科人才的培養需求，立足于山東大學威海校區機電信息類工科專業的實際，緊緊圍繞培養創新型、復合型新工科人才的目標，以多學科交叉融合為主線，構建新工科專業和人才培養課程體系，打造校企合作協同育人平臺和國際化培養平臺，以MOOC/SPOC+翻轉課堂教學手段革新提升教學水平，以學科競賽類項目引領學生創新創業能力的培養，以量子信息工程實驗班、創新實驗班試點卓越工程人才培養路徑為三個抓手，即依托一條主線、兩個平臺、三個抓手探索研究多學科交叉融合的新工科人才培養模式，進而全面推進山東大學新工科專業建設和一流專業建設。

一、機電信息類人才培養現狀及不足

機電信息類本科專業主要包括電子信息類、自動化類、計算機類、機械類等專業。電子信息類、自動化類、計算機類、機械類專業始終是工科中最“新”的，是科技革命與行業進步的“發動機”。當前諸多高校的機電信息類工科人才培養中尚存在以下不足：（1）課程體系陳舊，與新工科技術要求脫節。人工智能、大數據、云計算、“互聯網+”等新興技術促使課程體系的革新，迫切需要實現新興技術與傳統課程的交叉融合。（2）課程內容枯燥，缺少應用背景，與現實就業銜接性差。課程內容枯燥脫離現實需求、實驗教學與理論教學脫離、教學方法落后于行業技術需求等問題依然存在。（3）實驗教學環節壁壘明顯，實踐教學平臺水平不高。實踐教學內容需要分層次、分模塊地形成體系化，具體實驗教學環節需要科學設置，以利于多學科實驗教學內容實現交叉融合。當前的實踐教學平臺水平不高、管理僵化，亟須建立一批建設水平高、管理規范化的高水平綜合性實踐教學基地［7］。（4）校企合作流于形式，難以達到預期效果。企業需求與學校人才培養需求有現實差距，需要改進課程體系，與企業需求相融合，逐步分層次、分步驟地與機電信息領域知名企業深入合作，共同培養創新型、復合型新工科人才［8］。

二、基于學科交叉融合的新工科人才培養模式改革

立足于國家新發展戰略和新技術產業需求，構建學科交叉融合的新工科人才培養模式，結合山東大學（威海）育人實際而提出來的新工科建設與工程教育改革方向，是我校新工科建設和培養高水平新工科人才的重要切入點［9］。目前，山東大學（威海）機電與信息工程學院共有電子信息工程、軟件工程、自動化、人工智能等九個工科專業。山東大學威海校區以立德樹人為引領，以新理念、新模式為途徑，致力于培養多學科交叉融合的創新型、復合型新工科人才，從新工科專業群和人才培養課程體系、校企合作協同育人平臺和國際化培養平臺、教學手段進行革新，以學科競賽引領學生能力培養、量子信息工程實驗班、創新實驗班試點等方面確定了機電信息類新工科人才培養路線，如圖1所示。

圖1 機電信息類新工科人才培養路線

（一）多學科交叉融合的新工科專業群和人才培養課程體系構建

面向“互聯網+”、人工智能、增材制造等戰略性新興產業與引領性行業需求培養人才。學院從人工智能、大數據、量子通信、增材制造等方向對自動化類、計算機類、電子信息類、機械類專業建設新工科專業群，制定更新了人才培養課程體系。

1.探索推進大類招生、平臺培養、特色發展。學院按電子信息類、計算機類、自動化類和機械類四大類招收本科生，首先利用通識課平臺和基礎課平臺對學生進行通才式培養，一年后學生再劃分到具體專業進行特色發展。

2.重塑“平臺基礎課+特色專業課”的課程體系。在專業群的基礎上，將9個專業分成計算機學科、電子信息學科、自動化學科、機械學科四個學科模塊，設置模塊化課程，滿足個性化學習需求，促進學科交叉和資源整合。融合人工智能、大數據、量子通信、增材制造等學科需求，從建設專業群、分析課程關聯性、縮減學分、建設平臺課模塊、建設專業課模塊等方面重塑各專業課程體系。通過構建平臺基礎課程，對學生進行寬口徑平臺培養。通過開設特色專業課程，結合不同培養目標設立特色班，凸顯出特色培養，構建立體化的特色專業課程體系。學院在基于與校本部培養方案保持框架一致、必修課一致的前提下，在每個專業增設2～3門新技術內容選修課，作為一個新方向的選修課組，同時加強了選課指導，對學生進行方向性培養，避免割裂方向性知識體系。

（二）校企合作協同育人平臺和國際化培養平臺建設

1.匯聚業界優勢資源，創新校企合作協同育人平臺。新工科建設要切實增強學生的工程創新實踐能力。學校與華為、中興、浪潮、亞馬遜云創學院、騰訊、西門子、山東量子科學技術研究院有限公司、深圳亞略特等知名公司建立了校企協同育人協議，并與企業建立了相對穩定的合作機制，共建聯合實驗室和實訓基地、共同制訂實踐教學方案、共同指導畢業設計，將專業課程教學內容融入企業工程項目，強化了對學生實踐動手能力的培養。

2.整合國外教育資源，搭建國際化培養平臺。國際化思維是新工科人才的重要特征。學院已與美國、澳大利亞、瑞典等知名大學聯合開展了“計算機科學與技術”“機械設計制造及其自動化”專業本科合作辦學項目和3+1+1本碩連讀等項目；與澳大利亞威斯本科技大學、威海市臨港區政府、澳大利亞教育集團合作成立了“先進制造業技術聯合研究中心”，成為培養本科生、研究生的先進實驗平臺。學院積極推動和豐富國際化辦學項目，推進雙語課程教學，增加符合國際化人才培養需要的必修課程，構建新的知識結構和課程體系，通過開展國與國間的校際合作，整合國外教育資源，搭建教師和學生的國際交流、實踐平臺。

（三）強化三個抓手，全力推進新工科人才培養

1.以MOOC/SPOC+翻轉課堂教學手段革新提升教學水平。新形勢下，慕課（MOOC/SPOC）、翻轉課堂、超星學習通等新型在線開放平臺更為便捷地為師生提供了優質教育資源，極大地促進了教學方式方法和教育管理體制的改革。學院一方面積極推進信息技術與教育教學深度融合，依托中國大學慕課國家精品課程在線學習平臺繼續建設和推廣應用在線開放課程，激發學生學習的積極性和自主性；另一方面，通過學院的專題立項，激發教師的教學熱情和教學改革動力，將先進的信息化技術應用到教學過程中，不斷提升教學水平。

2.以學科競賽類項目引領學生實踐能力和創新創業能力的培養。新工科建設行動路線特別強調，工科專業的目標是實現50%以上的學生參與大學生創新創業訓練計劃，至少參與一項創新創業賽事活動［10］。學院將創新創業教育課程納入學分管理，并不斷夯實工科學生的專業基礎和知識面，突出學科交叉融合導向，積極探索構建自主研究、培訓實習和綜合競賽“三位一體”的新工科學生學科競賽訓練體系。近年來，我院學生積極參與各級別學科競賽和實踐與創新創業大賽。學生在參與競賽選題、收集資料、實驗驗證、制作成品和現場競賽過程中，鍛煉了創新思維和創新能力，有利于新工科學生創新特質的形成。學科競賽需要建立在學生具有充分的理論學習和廣泛的實踐積累上，一般不建議過早介入。

“三位一體”競賽訓練分為三個階段：（1）自主研究階段。在低年級學生中啟動實施大學生科研訓練計劃（SRTP），學生參與“國家/省/校/院”四層次教師科研項目人數占年級學生總數的80%。（2）培訓實習階段。主要面向低年級學生，以組織創新訓練營、創業訓練營為主，選拔學有興趣、學有專長的學生參與教師研究課題。（3）綜合競賽階段。參與各層面競賽的學生以高年級學生為主，學生依托SRTP階段性研究成果、教學實驗成品組隊參與“挑戰杯”“創青春”等競賽，有效地保障了學生科技競賽作品的質量。

3.量子信息工程實驗班、創新實驗班試點培養新工科領軍人才培養路徑。新工科人才的培養需要站在國際前沿來考量。威海校區與山東量子科學技術研究院有限公司合作創辦了“量子信息工程實驗班”，從全校新生中選拔了40名學生組建“創新實驗室”。在學生錄取選拔機制方面，從全校報名的學生中選拔出一批批具有較好數理基礎和創新潛質的學生。學院依托這兩個實驗班嘗試在學生選拔、校企協同育人、本科生導師制、國際合作辦學等四個方面尋求突破，探索未來卓越人才培養模式的創新。

結語

新工科建設是當前國內各高校工科教育教學改革的重要內容。山東大學（威海）依托機電信息類傳統工科優勢和特色資源，在面向產出的新理念引領下，以深度學科交叉融合為主線，融合人工智能、大數據、量子通信、增材制造等學科需求，從建設專業群、分析課程關聯性、縮減學分、平臺課模塊建設、專業課模塊建設等方面重塑交叉融合的專業課程體系；匯聚業界優勢資源，創新實踐“學校+學生+企業”雙主體校企協同育人新模式，真正與行業內技術領先企業建立起全方位的協同育人實踐新模式；依托校企平臺、國際化平臺，強化MOOC/SPOC+翻轉課堂教學手段革新，學科競賽類項目引領學生創新創業能力的培養，量子信息工程、創新實驗班試點卓越工程人才培養路徑三個抓手，培養具有國際視野、創新創業能力、跨界整合能力的新工科人才，形成多學科深度交叉融合的機電信息類專業特色辦學模式，實現人才培養模式的創新。