地方高校復合型人才培養模式改革與實踐

李 華， 杜曉霞， 梁永波， 朱健銘， 鄧潔瓊， 肖文香

（桂林電子科技大學生命與環境科學學院，廣西桂林 541004）

0 引 言

高校是培養社會經濟發展所需人才的搖籃，肩負著為國家重大戰略進行人才培養的重大使命。當前，以信息技術＋互聯網技術為核心的全球范圍內新一輪科技革命方興未艾，推動了新技術、新產品和新經濟的快速迅猛發展。瞄準新一代人工智能、大數據、互聯網等新興信息技術，“中國制造2025”“工業4.0”“一帶一路”“網絡強國”等國家重大戰略決策相繼出臺，這對高校的工科教育提出了更高的要求。在此背景下，2017 年2 月和4 月，教育部在復旦大學和天津大學分別召開了綜合性高校和工科優勢高校的新工科建設研討會，形成了新工科建設的“復旦共識”和“天大行動”［1-2］。2017 年6 月，教育部又在北京召開新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議［3］。從“復旦共識”到“天大行動”，再到“北京指南”，形成了新工科建設的“三部曲”，為我國工程教育改革發展指明了路線圖。新工科建設是國家和社會對高校工科專業發展的迫切要求和殷切期望。同時，為更好促進我國工程教育的發展，實現工程教育的國際互認，2016 年6 月，我國成為《華盛頓協議》（The Washington Accord，WA）第18 個正式成員，由此揭開了我國工程教育的新篇章［4］。近幾年來，我國高校各工科專業都積極進行工程教育專業認證的準備和申報工作，工程教育專業認證已經成為工科專業教學改革的熱點和方向［4-6］。

新工科建設的內涵是建設新的工科專業、新內容和培養新型工程技術人才，提高學生適應變化能力與工程創新能力，提高工程技術人才培養質量，提高國際競爭力［7］。工程教育專業認證的核心理念則以學生為中心、成果導向和持續改進的原則，考查“教育產出”，其最終目的是提高工程教育質量，促進工程教育和企業界的聯系，增強工程教育人才培養對產業發展的適應性［8］。由此可見，新工科和工程教育專業認證具有關聯性，目標一致，都是為了促進我國高等工程教育的改革，提高工科專業人才培養質量，加強高校與企業界的聯系，更好地適應信息技術與各產業的深度融合條件下提高工科專業人才培養新要求［9］。

新工科具有面向新產業、面向創新前沿、有顯著的理科背景、基于學科交叉和知識集成、協同研發5 大特征［10-11］。教育部在《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》中明確提出：“鼓勵高校探索多學科交叉融合的工程人才培養模式”。可見，學科交叉融合是“新工科建設”的核心要求。目前，各高校都高度重視新工科的建設，提出了一系列的教育教學方法和改革措施。代福等［12］提出在新工科背景下大學物理課程教學要能夠培養學生的批判性思維及自拓展的知識結構。白菁等［13］提出了新工科背景下教學質量監控體系改進的措施與建議，更好地滿足新工科背景下提高地方高校工程人才培養質量的要求。殷仕淑等［14］提出新工科背景下傳統教學內容結合項目制的教學方法，幫助學生更好地適應新經濟產業對人才的要求。唐娜［15］提出新工科背景下鹽行業創新型人才培養的新模式。呂敏等［16］提出新工科背景下應用型本科高校創新創業教育的探索與實踐。

圍繞工程認證標準的相關要求，不同的工科專業進行了相應的教學改革。何秋生等［17］基于OBE 理念對單片機課程的實驗教學進行了改革，將理論教學和目前生產實際中的工程問題相結合。曹釗等［18］對工程認證背景下專業的人才培養方案進行了改革，形成“跟蹤-評價-反饋-改進”的畢業生社會跟蹤反饋機制。趙世偉等［19］以工程教育專業認證標準為目標，融合CDIO 教學模式加強課程建設。張高文等［20］基于OBE理念構建與實施了人才培養目標評價機制。彭文慶等［21］對復雜工程問題的特征進行了界定，并就如何培養學生具有解決復雜工程問題的能力進行了深入分析。馬慧子等［22］結合成果導向教育（OBE）理念和混合式教學方法對實驗類課程教學模式進行了重構。劉銀萍等［23］在工程專業認證背景下對電工電子實驗教學改革進行了深入探索。

在工程教育專業認證的各項指標中，具有解決復雜工程問題的能力是學生工程實踐水平最有力的體現，也是工程教育專業認證各項指標體系中最難滿足、評估專家最關注點，而復雜工程本身就是一個多學科的交叉和融合體。因此，無論對于新工科建設，還是工程教育專業認證中解決復雜工程問題的能力培養，如何實現學科融合發展都是其中的關鍵核心問題。

雖然以上研究從多個方面對新工科的建設和工程教育專業認證工作的開展提出了不同思路，但對于地方高校的不同工科專業在新工科和工程教育專業認證背景下如何進行教學改革，難以提供一種放之四海而皆準的模式和方法。因此，如何基于地方普通高校工科專業自身的特點和現有教學資源，進行有效的教學改革，以適應新工科的要求并實現專業的工程教育專業認證順利通過，是目前一項緊急而迫切的任務?，F以創新實踐基地為載體，在學科交叉型人才培養模式改革實踐方面進行了有益的探索。

1 創新實踐基地建設內容

我校“四創中心”打造創新、創意、創造與創業4大綜合實踐平臺，構建“產、教、研、學、用”深度融合的創新創業教育“生態圈”。生物與環境工程創新實踐基地和生物電子創新實踐基地位于“四創中心”內，是生命與環境科學學院培養學生電子信息技能的重要平臺，由學院投入200 余萬元建成。從學院的環境工程和生物醫學工程2 個多學科融合的專業特點出發，著重探索在新工科和工程教育專業認證的背景下，如何充分發揮生物與環境工程創新實踐基地和生物電子創新實踐基地的獨特優勢，將其打造成本科生創新能力培養的平臺；深入研究將教師、學生、理論課、實踐課等依托創新實踐基地進行有機整合的新模式；探尋將企業和工程實踐相關教學內容引入專業人才培養體系的有效途徑；使專業的人才培養模式真正符合新工科建設和工程教育專業認證的理念，最終實現專業建設的工科“新”內涵，推動專業通過工程教育專業認證。

1.1 多學科融合的創新實踐基地建設和管理

打破生物與環境工程創新實踐基地和生物電子創新基地之間的條塊分割，實現學院教學資源利用的最大化。學院將2 個創新實踐基地的建設和運行進行統籌規劃，根據環境工程專業和生物醫學工程專業的專業內涵和學校的“電子信息”優勢特色，實現2 個基地之間電子和生物化學培訓內容的有機整合；基于創新實踐基地，探尋實現多學科融合特色專業培養的有效途徑，發揮創新實踐基地在新工科建設、人才培養、專業工程教育專業認證中的更大效力。

1.2 構建跨專業、跨年級的課程體系

針對目前由各個專業的教研室對課程進行安排、專業培養方案中各課程之間缺乏前后關聯、不同專業的類似課程沒有有效整合等問題，對不同專業、不同年級的課程進行分類、組合，使培養方案中各門課程能形成一個有機整體。研究課程設置和管理的有效辦法，使課程設置真正面向工程實踐，著眼于解決復雜工程問題的需求，擺脫“因人設課”“一課定終身”等頑疾。對標創新實踐基地在學生培訓中的相關內容，探索組建跨專業師資教學團隊的形式和途徑，為課程體系和創新實踐基地提供師資保障。

1.3 實現創新實踐基地與實踐教學的有效對接

在創新實踐基地有效管理和課程體系完善的基礎上，改變目前創新實踐基地的培訓和實踐教學“兩張皮”的局面，充分利用創新實踐基地在實驗實訓方面的優勢條件，為實踐教學提供有力保障，實現實踐教學和創新實踐基地的交叉融合。研究實踐教學中哪些課程和內容適合在創新實踐基地完成，特別是對綜合運用知識能力較高的課程設計、畢業設計等，如何在課程知識、工程實踐要求和學生能力之間達到一定平衡，從而避免實踐教學內容太淺達不到要求、專門講授工程問題太深學生又很難接受等問題。

1.4 探索創新實踐基地與企業合作的有效模式

“問產業需求建專業、構建工科專業新結構”是新工科建設和工程教育專業認證的基本要求。因此，加強創新實踐基地與企業的聯系，將企業的工程實踐內容引入人才培養體系，是必然要求。如何有效加強校企合作辦學，使企業與創新實踐基地在合作過程中實現雙贏，是創新基地建設的另一項重點內容。通過研究創新實踐基地運行新模式，明確合作雙方的“責權利”，變“學院求企業合作”為“企業尋求學院合作”，使創新實踐基地真正成為學生了解行業的窗口，同時，為工程教育專業認證在提高師資隊伍的工程背景、實踐實習基地建設等方面提供切實有效的幫助。

1.5 增強課堂教學與信息技術的深度融合能力

人才培養模式的改革離不開課堂教學，課堂教學改革的推動者在教師。在信息化時代，教師應該與時俱進，主動擁抱信息技術，學習掌握最前沿的新媒體、新技術，并將這些技術應用于課堂教學，提高課堂教學的質量和效率。深化課堂教學改革，加速教師教學理念和教學能力的提升，離不開信息技術與課堂教學的深度融合?；趯I特色、學生的接受能力、學科的發展，探討如何通過信息技術推進課堂教學方法改革，是創新基地建設的另一項重要內容。

2 創新實踐基地建設方案

2.1 多學科融合的創新實踐基地建設和管理

創新實踐基地不同于學院的本科教學實驗室，具有其特定的屬性和運行特點。創新實踐基地要實現多學科融合的人才培養功能，使基地的學生初步具有解決行業內復雜工程問題的能力，必須在管理模式、運行機制等方面進行改革創新。

（1）創新實踐基地的管理模式改革。創新實踐基地目前實行基地負責人制度，基地負責人接受校院兩級管理，負責基地日常運行的管理，創新實踐基地每年的運行經費也由基地負責人負責支配，這就容易形成學院的各個基地資源分散、各自為政的情況。因此，必須從學院的層面統籌規劃，協同推進。

實施過程中，對生物與環境工程和生物電子創新實踐基地進行統一管理，充分調動學院各方資源，對創新實踐基地進行重點建設，如圖1 所示。由于創新實踐基地涉及教學、本科生、質量監控等方面，因此，將基地的管理由單一的基地負責人管理上升為學院統籌管理，由學院教學副院長、學工和基地負責人等共同管理，廣大教師積極參與，其中基地負責人負責基地的日常管理和運行，基地的重大事項，包括培訓內容、經費使用、基地成員招新等則由學院統一安排。2 個基地的相關工作由學院統籌安排，步調一致。

圖1 創新實踐基地管理模式

（2）基地培訓內容的交叉融合。環境工程和生物醫學工程專業都強調具有電子信息的桂電特色，同時，環境工程和生物醫學工程專業的專業內涵和工程實踐還都要求畢業生具有一定生物化學基礎，生物醫學工程專業還要求學生具有一定的醫學基礎。因此，作為多學科融合的創新實踐平臺，對生物與環境工程和生物電子創新實踐基地進行交叉培訓。生物與環境工程創新實踐基地的成員以生物化學技能為主，同時在生物電子創新基地接受基本的電子技能訓練；生物電子創新基地以電子訓練為主，同時在生物與環境工程創新實踐基地掌握基本的生物和化學基本實驗訓練。在此基礎上，再由企業工程師對行業內的相關產品進行技術講解。通過在2 個基地間的交互式訓練，真正實現學科的交叉融合，有利于學生畢業后具有綜合的解決工程問題的能力，在職場上具有更好的發展前景和后勁，具備沖擊更高職位的能力和水平。

（3）探索基地運行新模式?；氐倪\行，既要加強管理，又要給學生一定的自由度，使之成為學術思想自由、創新創業氛圍濃郁的平臺，成為對學生具有強烈吸引力的學習和實踐場所。

基地面向全院師生開放，經過考核選拔的學生可進入基地，同時，學院根據師資和基地培訓管理的需要，選配相應的教師進入基地，指導學生參加各類競賽、申報大創項目等，在年終分配、崗位聘任、職稱評審中予以傾斜?；刈裱皩W院主管，面向行業，企業參與”的總原則，采取“興趣引領、分類培訓、競賽驅動、自主管理、特色培養、持續發展”的運行機制，見圖2。興趣引領是指學生根據自己的興趣自愿報名，經過考核合格后進入基地。分類培訓則是在學生個人興趣的基礎上，因材施教，根據學生的基礎和個人興趣分別選入硬件組、軟件組、結構設計組、生物組、化學組等，在此基礎上，基地成員組成研發小組，進行一系列專題培訓，包括單片機開發、3D打印、APP開發、機器人控制、人體體溫檢測、血壓檢測、水體PH值檢測等；競賽驅動是指以各類競賽為抓手，調動學生的學習積極性，同時在競賽中鍛煉提高，將平時所學應用于實踐；自主管理是指學生在基地實現自我管理，每個基地選擇一個學生為基地負責人；特色培養是指基地的培訓緊貼專業特色，不是單純的電子和化學生物技能訓練，而是與專業緊密結合，從而有利于增強學生的專業認同感和提高就業競爭力；持續發展則是指基地秉承“老帶新”“強幫弱”的優良傳統，加強團隊合作，建立新生的招聘機制，不斷補充新鮮血液，使基地的發展能夠穩步向前，不斷壯大。

圖2 基地運行模式

2.2 構建跨專業、跨年級的課程體系

多學科融合工科專業人才培養體系是一項系統工程，不能一蹴而就，牽涉到理論教學、實踐教學、實習實訓、工程訓練等多方面，需要通過系統、科學、逐次推進式的培養而形成。在課程體系方面，本項目擬通過構建一體化多層次的教學體系來實現。

（1）跨專業的課程群建設。多學科融合工科專業的特點是具有多個功能確定的課程模塊。生物醫學工程專業培養方案中的主要模塊有：基礎課（高數、英語、物理等）、電子類課程（數電、模電、電分、單片機等）、軟件類課程（C 語言、算法與數據結構、匯編語言等）、生物化學類課程（生物化學、分子生物學、生物材料、人體解剖學等）、專業類課程（生物醫學工程概論、醫學儀器原理、醫學圖像處理等）。環境工程專業培養方案中的主要模塊有：基礎課（高數、英語、物理等）、電子類課程（數電、模電、電分、單片機等）、軟件類課程（C語言、算法與數據結構、匯編語言等）、化學類課程（分析化學、有機化學、物理化學等）、專業類課程（環境監測、水污染處理工程、環境工程原理等）。

當前2 個專業課程建設的主要問題是各個課程群內部的課程之間缺乏有效的前后關聯和銜接，沒有形成一個結構合理、層次清晰、彼此連接、相互配合、深度融合的連環式課程集群。在教學過程中經常出現同一個內容，在課程群內的不同課程之間反復講授，例如“生物化學”“分子生物學”“人體解剖生理學”這3 門課程中前面部分內容都有所重復，既浪費了寶貴的教學資源，也給學生帶來了負面影響。

通過對2 個專業所有的課程群進行重新規劃和建設。對課程的教學大綱、授課計劃等進行重新修訂，解決課程的碎片化、大雜燴問題。聚焦核心素養，聚焦育人目標，聚焦課程目標，用“培養方案矩陣”來確定課程與目標之間的交互效應。對課程間重復的內容進行整合，脫節的內容進行彌補，進而把具有相關性的不同課程編排到一起，組成一個“集群”進行系統學習。

（2）跨專業的教學團隊建設?；谏鲜霾煌δ艿恼n程模塊，打破專業之間的束縛，由學院統一調配師資力量，將學有所長的教師組成不同的教學團隊。不同教研室的教師可以不受專業、教研室的限制，加入相應的課程群建設。抽調相關師資，在全院范圍內組建電子類課程教學團隊、軟件類課程教學團隊和生物化學類課程教學團隊。在環境工程和生物醫學工程專業內部，分別組建各自的專業類課程教學團隊。學院對每個教學團隊任命相應的團隊負責人，課程的教學大綱和授課計劃必須由教學團隊負責人和教研室主任審核后方可執行。由學院投入經費對每個教學團隊予以建設支持。

（3）融入學校專業群課程建設。環境工程和生物醫學工程專業都是學校電子信息專業群建設范疇內。積極組織專業負責人和相關教師，融入學校電子信息專業群建設。①指導學生選取產業發展所急需、學院師資較欠缺、而兄弟學院具有優勢的課程，如“通信原理”“測控系統與儀器設計”等。②依靠學院專業在醫學電子、生物化學等方面的優勢，在專業群內開設“生物傳感器原理”“普通化學”等相關課程。使學生不僅對本專業的專業知識有基本全面了解，對產業所需的相關知識也有必要的儲備。

2.3 實現創新實踐基地與實踐教學的有效對接

實踐教學是提高學生動手能力、將理論知識理解和應用的重要途徑。創新實踐基地作為重要的實踐鍛煉平臺，是實踐課程的有益補充。學院將實踐教學和創新實踐基地進行有機結合，發揮各自優勢，達到良好的教學效果。

創新實踐基地擁有較完善的實驗平臺，具備制作簡單電路板、焊接、測試、生化實驗等功能。目前，多門課程和畢業設計的學生借助創新實踐基地完成相關作品，由于沒有納入規范管理，存在著請人代做、耗材浪費嚴重等問題。學院發揮基地的設備和人員優勢，統一協調，將需要借助基地完成的相關實踐課程進行梳理，并組織授課教師與基地管理人進行提前溝通，同時組成互助小組，基地成員在電路板制作、電路測試、生化實驗等方面進行指導，從而發揮基地的示范輻射作用，提高所有學生的綜合實踐能力。使創新實踐基地與實踐課程相關的對接（見表1）。

表1 基地對應的實踐課程

2.4 探索創新實踐基地與企業合作的有效模式

在創新基地建設過程中，加強與企業的聯系，充分結合行業對人才的需求特點，鼓勵開展與專業內涵和特色相關、與行業和地方經濟發展緊密聯系的選題研究。

（1）構建不同的合作模式。生物電子創新實踐基地主要面向生物醫學工程專業。生物醫學工程專業是運用工程學的原理和方法解決生物醫學問題，提高人類健康水平的綜合性學科。其專業特色是醫療電子儀器，特別是進行人體參數檢測的無創／微創醫療電子儀器。因此，學生要有基本的醫學基礎知識，才具備進行醫療器械研制、銷售等工作的能力。對于生物電子創新實踐基地，除了引入醫療器械的研發、生產、銷售相關的企業外，還需要醫院參與，才能更深入地培養學生的綜合技能，即構建“校企醫”合作模式。目前，基地已與桂林優利特集團有限公司、桂林醫學院附屬醫院等開展相關合作，加強在醫學基礎方面的培訓。

生物與環境工程創新實踐基地主要面向環境工程專業。其專業特色是環境檢測儀器方向，因此，基地主要和環境監測類企業開展合作，培養學生的工程技能和解決復雜工程問題的能力。

（2）制度先行。創新實踐基地無論采取哪一種合作模式，都涉及企業、學院、醫院等各方的“責權利”。對于企業和醫院，主要涉及資金、人員、相關產品設備等，對于學校，主要是場地、國有資產設備、學生等。因此，校企醫各方在合作之前應就各方的責權利簽訂合作合同。學院借助企業、醫院等加強社會資源的引入，培養學生的工程實踐和解決復雜工程問題的能力；企業、醫院則借助創新實踐基地平臺“近水樓臺先得月”，培養和選拔更多高素質創新型后備人才，降低人力資源招聘、培訓等成本，同時可擴大知名度，產生隱形的廣告效應?？傊献麟p方本著責權利共擔原則，實現合作共贏，從而可達到持續開展合作。

（3）創新文化建設。創新實踐基地不同于本科教學實驗室，是面向行業未來、具有一定類似企業模式的實訓平臺。因此，應加強基地的創新文化建設，提高學生將專業技能轉化為職場能力的知識轉化能力，培養學生的職場精神。與企業聯合開展企業模擬招聘、產品模擬研發等活動，提前讓學生感受企業文化，加強職業道德培養，切實提高職場能力。具體研究方案，見圖3。依托創新實踐基地平臺，將企業、醫院和學院的各方面資源進行有機整合，多學科交叉融合，形成人才培養的強大合力。

圖3 依托創新實踐基地的人才培養模式示意圖

3 建設成效

創新基地的建設緊緊抓住多學科融合這個新工科專業發展及解決復雜工程問題能力，實現專業發展和建立人才培養體系，在推動教學改革、提高大學生綜合素質等重要作用。同時，教學相長，不斷提高教師的教學水平，推進工程認證工作的進展。2019 年和2021年，生物醫學工程專業和環境工程專業分別入選國家級一流本科專業建設點；環境工程專業構建的人才培養體系獲得2019 年廣西教學成果獎一等獎；“電路分析”“環境監測”“醫學電子儀器設計”等6 門課程被認定為廣西一流本科課程。在大力推進專業建設和工程教育認證工作穩步向前的過程中，專業建設和課程教學改革既收獲了成果，又彰顯了特色。生物醫學工程專業入選“廣西本科高校特色專業及實驗實訓教學基地（中心）建設項目”（2018 ～2020）年，環境工程專業通過工程教育專業認證。

此外，依托校內外產學研合作平臺以及教師的科研資源，加快創新基地的內涵建設，實現學生第2 課堂與專業實踐有機融合，提升了學生的專業工程實踐能力和創新創業水平，人才培養質量穩步提高，創新基地的成員成為企業招聘和研究生保送的“香餑餑”，彰顯了專業人才培養特色。近3 年來，獲“互聯網＋”大學生創新創業大賽廣西賽區金獎3 項、全國決賽銅獎2項；“挑戰杯”廣西區特等獎1 項，一等獎2 項，以及其他省部級以上獎勵80 余項。近年均有保送和考取中山大學、西安交通大學、吉林大學、香港理工大學等名校的研究生。此外，畢業生就業率保持在95%以上。

4 結 語

在新工科和工程認證背景下，提出一種以生物與環境工程創新實踐基地和生物電子創新基地為載體，實現工科專業多學科融合的人才培養模式。該模式打破了專業的界限，實現教學資源的優勢互補，為人才培養和教學管理提供了新的工作思路。通過打破固有利益的籬笆，在教學資源、師資、資金、實驗場地、政策等多方面進行統籌，改變目前的不良局面，發揮創新實踐基地對人才培養的創新引領作用。從教學工作的整體出發，打破了利益的壁壘，進一步推動教學改革，提高人才培養質量。