新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式探究

楊東梅 張越 王興梅

［摘 要］ 培養(yǎng)新工科數(shù)字化人才是當前高校面臨的緊迫任務，通過對高校數(shù)字化人才培養(yǎng)工作進行分析，提出構(gòu)建新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式。以科研興趣培養(yǎng)為導向，高水平學術(shù)競賽為依托，挖掘教育教學新模式，同時用好學科交叉融合的“催化劑”，以自主開展系統(tǒng)性科研實訓等途徑構(gòu)建新工科數(shù)字化人才的培養(yǎng)新模式，從而實現(xiàn)高校新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)與國家需求協(xié)調(diào)發(fā)展。重構(gòu)新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)模式，深層次革新傳統(tǒng)工科的教育理念和教育思維，深化高校新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)模式的改革，從而實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與企業(yè)社會需求的協(xié)調(diào)發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；數(shù)字化人才；人才培養(yǎng)；多維協(xié)同

［基金項目］ 2022年度哈爾濱工程大學教改項目“新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式探究”（JG2022B0604）；2022年度黑龍江省教育科學“十四五”規(guī)劃重點課題“新工科背景下機器學習課程思政建設的研究及推進策略”（GJB1422115）；2021年度黑龍江省教育教學改革研究項目“多元協(xié)同，四位一體 研究生學術(shù)競賽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力培養(yǎng)探索”（SJGY20210222）

［作者簡介］ 楊東梅（1979—），女，黑龍江哈爾濱人，博士，哈爾濱工程大學計算機科學與技術(shù)學院副教授，主要從事人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)研究；張 越（1987—），男，河南南陽人，博士，哈爾濱工程大學計算機科學與技術(shù)學院副教授（通信作者），主要從事人工智能研究；王興梅（1978—），女，黑龍江尚志人，博士，哈爾濱工程大學計算機科學與技術(shù)學院教授，主要從事大數(shù)據(jù)技術(shù)和圖像處理研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）29-0157-04［收稿日期］ 2022-09-28

新工科是面向世界范圍科技革命和產(chǎn)業(yè)變革浪潮奔騰而至給出的教育應答，是超前識別、積極應變、主動求變給出的時代應答［1］。著眼于當今社會工業(yè)體系發(fā)展的需求，培養(yǎng)新工科數(shù)字化人才是高校教育的核心任務，面對新工科的新背景、新理念、新內(nèi)容、新要求，人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新迫在眉睫。

2017年教育部啟動了新工科建設，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為特點的新經(jīng)濟呼喚新工科建設［2］。而新工科數(shù)字化人才是為新興產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟發(fā)展服務的復合型人才，需要具有更強的實踐能力和創(chuàng)新能力。人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新意味著人才培養(yǎng)內(nèi)容也需要與時俱進，重構(gòu)課程體系，分類優(yōu)化人才培養(yǎng)內(nèi)容，改進人才培養(yǎng)方法，許多方面都需要進行跟進和配套完善［3］。研究新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的機制創(chuàng)新與實現(xiàn)路徑，提高新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)質(zhì)量，實現(xiàn)數(shù)字化人才培養(yǎng)供給和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的全方面對應。

一、高校新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)困境

目前高校新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)面臨的困境主要包括專業(yè)設置與企業(yè)需求脫節(jié)，課程體系缺乏系統(tǒng)設計，課程碎片化，教學模式缺乏創(chuàng)新，數(shù)字化人才培養(yǎng)目標不協(xié)同等方面問題［4-5］。

（一）專業(yè)設置與企業(yè)需求脫節(jié)

高校專業(yè)型的教育一般具有統(tǒng)一規(guī)范，這在一定程度上限制了交叉學科的發(fā)展，使新工科課程建設存在一定難度。新工科建設如果采用守舊的專業(yè)教育形式，會導致工程技術(shù)人才支撐我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級能力不強。人才培養(yǎng)中存在的學科專業(yè)交叉融合不夠、傳授方式有待創(chuàng)新等深層次的問題。

（二）課程體系缺乏系統(tǒng)設計，課程碎片化

課程體系缺乏系統(tǒng)設計，課程呈現(xiàn)碎片化，部分課堂學習的內(nèi)容在企業(yè)中無法使用，而真正應用技術(shù)的校園教學效果不顯著，嚴重制約了學生的創(chuàng)新能力，與新工科數(shù)字化人才需求存在差距［6］。

（三）教學模式缺乏創(chuàng)新

目前高校的教學方式還是以“灌輸式”講授加操作為主，教學過程中以教師為主，教學模式缺乏創(chuàng)新，容易讓學生覺得乏味。教學模式未能針對傳統(tǒng)的工科教育，結(jié)合企業(yè)的數(shù)字化戰(zhàn)略和數(shù)字化發(fā)展需求，強化實踐環(huán)節(jié)，真正實現(xiàn)在人才培養(yǎng)上的產(chǎn)教深度融合。因此，在新工科建設大潮中亟須改革教學模式。

（四）數(shù)字化人才培養(yǎng)目標不協(xié)同

當前高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融合育人機制中院校與社會企業(yè)聯(lián)合育人目標不協(xié)同，各取所需，協(xié)同育人流于形式且融合度較低，也缺乏企業(yè)中團隊開發(fā)協(xié)作精神和模式的培養(yǎng)。培養(yǎng)的人才也與社會企業(yè)需求有一定脫節(jié)，達不到內(nèi)外聯(lián)動、雙向促進的育人成效，資源內(nèi)耗嚴重。

二、新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)現(xiàn)狀分析

2017年歐委會委托歐洲標準化協(xié)會，聯(lián)合歐洲400多家行業(yè)協(xié)會和大型企業(yè)制定出臺了《數(shù)字能力框架3.0》，為培養(yǎng)交叉復合型數(shù)字化人才提供了指南［7］。德國聯(lián)邦教育研究所根據(jù)對企業(yè)的調(diào)研，提出了數(shù)字化職業(yè)人才應具備的八項具體數(shù)字能力。

如何迎接人工智能時代的挑戰(zhàn)和擁抱數(shù)字經(jīng)濟，珠三角、長三角等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的高等院校都加快了數(shù)字人才培養(yǎng)的步伐。提出基于多維分層數(shù)據(jù)素養(yǎng)模型的現(xiàn)代大學數(shù)字化人才培育機制，通過構(gòu)建多維度分層模型，探討現(xiàn)代大學人才數(shù)據(jù)素養(yǎng)培育模式，為數(shù)據(jù)驅(qū)動背景下數(shù)字化人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新提供理論指導和現(xiàn)實借鑒。

福建商學院王娟等［8］提出五型定位、五新路徑培養(yǎng)新商科數(shù)字化人才。數(shù)字化人才的主要方向是確立復合型、本土型、國際型、實踐型和創(chuàng)新型的“五型”目標定位，根本要求是探索新專業(yè)、新模式、新課程、新內(nèi)涵和新技術(shù)的“五新”實現(xiàn)路徑。

杭州電子科技大學苑嘉航等人提出四種新型模式：基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的培養(yǎng)模式、基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導向的培養(yǎng)模式、基于OBE的培養(yǎng)模式和基于智庫聯(lián)動的培養(yǎng)模式，并對這四種人才培養(yǎng)模式進行了評價。

從數(shù)字化人才培養(yǎng)現(xiàn)狀看，與數(shù)字化人才培養(yǎng)的強烈需求相比，高校培養(yǎng)模式稍顯落后，主要問題有如下：專業(yè)的局限性，課程設置交叉融合不緊密，教學方式缺乏創(chuàng)新，缺乏企業(yè)中團隊需要的開發(fā)協(xié)作精神。綜上所述，對新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)模式進行探究是必要的，提出新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式，從而實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)與企業(yè)社會需求的協(xié)調(diào)發(fā)展。

三、新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式

傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式與新工科課程建設要求相結(jié)合，在全球數(shù)字化、智能化發(fā)展的大趨勢下，落實培養(yǎng)新工科數(shù)字化人才是當前高校面臨的緊迫任務。研究新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式，以科研興趣培養(yǎng)為導向，以開展國際高水平學術(shù)競賽為依托，基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下相結(jié)合的教學模式，同時用好學科交叉融合的“催化劑”，自主開展系統(tǒng)性科研實訓，構(gòu)建新工科數(shù)字化人才的培養(yǎng)新模式。新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式如圖1所示。

（一）科研興趣培養(yǎng)為導向

科研興趣是開展并順利完成科研工作最重要、最持久的條件，依托興趣開展的研究工作可以迸發(fā)出學生無窮的動力，對于感興趣的事物，學生便會投入極大的精力和熱情去思考、探索、論證直至成功。若學生無明確的興趣點，后續(xù)的科研工作便無的放矢，無從開展。因此，只有依托于興趣開展的科研工作，學生才能夠充分調(diào)動其工作的積極性和熱情。

如何激發(fā)學生的科研興趣是開展新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的第一步，教師以科研興趣培養(yǎng)為導向，充分尊重學生的主體地位，努力創(chuàng)造條件讓學生參與到科研活動中，并逐漸成為科研活動的主體，從而讓學生熱愛科研，逐漸提高對科研的興趣。

（二）國際高水平學術(shù)競賽為依托

以國際高水平學術(shù)競賽為依托，從如何充分調(diào)動學生主動性和積極性、提高創(chuàng)新實踐能力等方面進行一系列探索和實踐。

1.搭建學術(shù)競賽平臺。根據(jù)不同學科學術(shù)競賽對專業(yè)能力的基本需求，搭建學術(shù)競賽平臺，使學生從入學階段的理論課開始，就能同時得到實踐能力的鍛煉。學術(shù)競賽平臺應根據(jù)不同專業(yè)的理論課開設，授課團隊根據(jù)學生不同學情量身定制課程，將國際高水平學術(shù)競賽融入專業(yè)課程和科學研究中，建立“理論學習+學術(shù)競賽+工程實踐”的培育方式。開展的高水平國際學術(shù)競賽自成體系，既充分利用學生的業(yè)余時間，又是對學校教學的一種有益補充。

2.自主選擇指導教師。采取以學生為主體開展的國際高水平學術(shù)競賽，一改以往教師傳授、學生操作的教學方式，鍛煉學生自主學習的同時，培養(yǎng)學生的科學思維能力和創(chuàng)新實踐能力。對于導師，將競賽指導教師選擇權(quán)交給學生，由學生自主選擇指導教師。學生在指導教師的指導和協(xié)助下開展自主選定的參賽課題。通過學生自主選擇指導教師的方式，也吸引一批優(yōu)秀的青年教師投身到高水平國際競賽的指導和相關(guān)領(lǐng)域的科學研究中，為新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)提供保障。

3.以賽促教、以賽促學。一個學術(shù)競賽題目涉及多種學科的知識，應建立多學科交叉平臺，使參加競賽的學生得到多專業(yè)教師的指導，以國際高水平學術(shù)競賽為依托，達到以賽促教、以賽促學，從而提升新工科數(shù)字化人才的培養(yǎng)水平。

4.營造國際化學術(shù)氛圍。借助國際高水平競賽的契機，通過邀請國際知名專家來校講座、與國際名校學生互動，進一步營造國際化學術(shù)氛圍，提升學生的核心競爭力。

（三）基于數(shù)據(jù)挖掘的線上線下相結(jié)合的教學模式

大數(shù)據(jù)時代教師教學不僅僅局限于多媒體線下教學，也可以采用線上線下結(jié)合的教學方法，使得教學具有延伸性。線上線下結(jié)合的教學方法有利于教師了解學生的學習過程，及時反饋教學。

1.以學為中心多平臺融合的設計思路。采用以學為中心多平臺融合的教學模式，共分成資料準備、課前審查、課前模擬、課前發(fā)布、課前預習、課堂講授、課后檢查與反饋、輔助支撐及備案等八個環(huán)節(jié)來實現(xiàn)注重與學生互動的人才培養(yǎng)模式。

以學為中心的多平臺融合實現(xiàn)學生線上自主學習、碎片化學習、互動式學習。對交互式教學平臺中學生的交互學習方式、教學資源使用、課前模擬和課后反饋等方面進行大數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出普遍性規(guī)律，并將其應用于重構(gòu)線上線下混合的人才培養(yǎng)環(huán)境中［9］。

2.教師通過大數(shù)據(jù)分析學生行為。在大數(shù)據(jù)時代，大數(shù)據(jù)技術(shù)要求教育開放化，通過大數(shù)據(jù)去分析學生的行為，同時利用大數(shù)據(jù)對不同專業(yè)的學生進行細分，依托大數(shù)據(jù)指導教學。

任課教師通過學生反饋、線上學習進度、測試及實驗操作情況，迅速掌握學生學習進展情況。任課教師據(jù)此進行下一步有針對性的講解及指導，選擇適合不同專業(yè)課堂教學案例，有針對性地開展個性化教學。

（四）用好學科交叉融合的“催化劑”

習近平總書記在清華大學考察時指出，要用好學科交叉融合的“催化劑”，加強基礎學科培養(yǎng)能力，打破學科專業(yè)壁壘，對現(xiàn)有學科專業(yè)體系進行調(diào)整升級［10］。

重組理、工、文、管結(jié)合，工學一體，產(chǎn)教融合的新專業(yè)，大力營造學科交叉文化，對現(xiàn)有學科專業(yè)體系進行調(diào)整升級。新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)要把握協(xié)同信息的共享性，打通學科間、學院間的層級關(guān)系，滿足新工科知識跨界融合、技術(shù)更新迭代加速等特點，對現(xiàn)有學科專業(yè)體系進行調(diào)整升級，瞄準科技前沿和關(guān)鍵領(lǐng)域，創(chuàng)建一個服務于各主流專業(yè)、助力學生培養(yǎng)與發(fā)展的新工科公共服務體系，從而實現(xiàn)新工科背景下數(shù)字化人才培養(yǎng)和服務社會經(jīng)濟社會發(fā)展的同頻共振。

（五）自主開展系統(tǒng)性科研實訓

通過對學院的學科方向涉及的科研訓練進行調(diào)研，從開放式校企合作實驗室出發(fā)，從戰(zhàn)略上選擇科學研究的主攻方向，為學生進行科學選題。以學科專業(yè)發(fā)展需求為主導，確定研究課題的過程和方法，科學利用校企合作教育創(chuàng)新及學術(shù)交流平臺，從而自主開展系統(tǒng)性科研實訓。

系統(tǒng)性科研實訓要求學生有扎實的理論基本功，科研實訓進展才順心應手，從而提高學生科研素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，加快新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)。

結(jié)語

高校數(shù)字化人才培養(yǎng)應遵循新工科改革的教育理念，深化高校新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)模式的改革，提出了新工科數(shù)字化人才培養(yǎng)的多維協(xié)同模式，挖掘出傳統(tǒng)工科教學、學習與評估等符合學生實際與教學實際的情況，從深層次革新傳統(tǒng)工科的教育理念和教育思維。充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)在培養(yǎng)數(shù)字化人才中的作用，形成培養(yǎng)新工科數(shù)字化人才的戰(zhàn)略方案，從而實現(xiàn)高校數(shù)字化人才培養(yǎng)與企業(yè)社會需求的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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［10］習近平在清華大學考察：堅持中國特色世界一流大學建設目標方向為服務國家富強民族復興人民幸福貢獻力量［EB/OL］.（2021-04-19）［2022-08-28］.https：//www.gov.cn/xinwen/2021-04/19/content_5600661.htm.

Research on Multidimensional Collaborative Mode of New Engineering Digital Talents Training

YANG Dong-mei， ZHANG Yue， WANG Xing-mei

（College of Computer Science and Technology， Harbin Engineering University， Harbin， Heilongjiang 150001， China）

Abstract： It is an urgent task for colleges to implement the training of new engineering digital talents. This paper analyzes the training of digital talents in colleges and universities， and puts forward a multidimensional collaborative mode for the training of new engineering digital talents. It explores a new model of educating and teaching， guided by the cultivation of scientific research interest and supported by high-level academic competition， using the method of interdisciplinary integration to carry out the training of new engineering digital talents， through the independent development of systematic scientific research training and other ways to achieve the coordinated development of new engineering digital talents training and national needs. The training mode of new engineering digital talents is reconstructe， which deeply innovates the educational concept and educational thinking of traditional engineering， and deepens the reform of the training mode of new engineering digital talents in colleges， so as to achieve the coordinated development of talents training in colleges? and the social needs of enterprises.

Key words： new engineering; digital talents; talent training; multidimensional collaboration