新工科背景下“五融入”創新人才培養模式研究
——以“機器學習”課程為例

王興梅，楊東梅，蔡成濤

（哈爾濱工程大學計算機科學學院 黑龍江 哈爾濱 150001）

“新工科”于2016 年6 月由教育部首次提出，做好新工科建設是我國工程教育改革的重要方向，更是我國日后贏得國際競爭不可或缺的法寶。在中國共產黨第二十次全國代表大會上，習近平總書記提出推動戰略性新興產業融合集群發展，構建新一代信息技術、人工智能等一批新的增長引擎[1]。大數據和云計算等技術不斷發展，人工智能也發展迅猛，在此背景下，“機器學習”課程逐漸成了各高校人才培養方案的核心課程。推廣“機器學習”課程不僅使高校順應時代發展潮流，而且有利于推動各個領域現代化智能化發展。通過將思政元素融入機器學習課程教學，培養信念堅定、德才兼備、擁有民族自信、自尊和自豪感的時代新人[2]。

本文針對“機器學習”研究生課程，提出了新工科背景下機器學習課程“五融入”創新人才培養模式，重點解決人才培養與社會需求高度契合的問題，注重理論基礎與實踐創新精神的平衡，著力推進知識傳授、能力培養與思想引領高度融合的培養理念，以確保教學內容與人才培養目標定位、企業需求以及國家需要相符，使教學模式便于培養學生在人工智能技術研究與應用方面的適應能力，從而培養能適應新技術發展需要的新工科復合型人才。

1 新工科研究現狀

針對“新工科”，哈爾濱工業大學從實踐中出發，形成了“哈工大新工科‘型’方案”，加強通識教育與專業教育，實行“學院+書院”體制[3]。王世斌等人提出為培養新工科人才核心素養，應融入思想道德教育和價值觀教育涵養學生關鍵品性，注入情境式教育和實踐教育、設置課程模塊培養學生的深度學習能力[4]。劉堃參考麻省理工學院培養創新創業人才模式[5]。2020 年1 月，教育部于正式印發《教育部產學合作協同育人項目管理辦法》，指出應在教學過程中引入產業和技術的最新進展、行業對人才培養的最新要求，推動高校更新教學內容[6]。機器學習得到了全世界的廣泛關注，《Nature》和《Science》先后推出了機器學習專刊，討論機器學習為科研領域帶來的全新機遇與挑戰。

綜上，基于新工科背景，開展機器學習課程創新人才培養模式研究與探索是當前高校高度重視的熱點問題。該研究能實現全過程、全方位的教學育人模式，對我國各院校開展人工智能領域教學模式改革、課程思政融入機制探索、拓展企業資源融入課程資源，強化機器學習課程建設水平具有重要意義和參考價值。

2 新工科背景下機器學習課程“五融入”創新人才培養模式體系

推動科學精神融入課程教學強化課程思政建設、科研成果融入教學內容強化科研育人、科創實踐融入教學實踐強化課程實驗實戰性、企業資源融入課程資源強化課程建設水平、SPOC微課堂融入課程模塊豐富課程教學手段，確保教學工作滿足國家需要、社會需求，培養學生的社會主義核心價值觀，使人才能與國家、社會、企業接軌。

為實現上述研究目標，本文提出新工科背景下機器學習課程“五融入”創新人才培養模式。在國家發展戰略和新工科人才培養需求的時代背景下，通過課程基礎和企業合作基礎的結合，先推動“科學精神融入課程教學”，強化課程思政建設，并推進“科研成果融入教學內容”，強化科研育人，隨后開展“科研實踐融入教學實踐”，強化課程實驗實戰性，然后拓展“企業資源融入課程資源”，強化課程建設水平，進而推進“SPOC微課堂融入課程模塊”，豐富課程教學手段。

3 工科背景下機器學習課程“五融入”創新人才培養模式

3.1 推動“科學精神融入課程教學”，強化課程思政建設

在課程實施過程中，融入科學精神，培養學生的擔當意識、使命感、科學家精神，學會做人做事做學問。通過講解機器學習與人工智能發展歷程和相互關系，強化學生的大局意識、國家站位、課程認同和民族情懷；通過講解科學家的成長軌跡和科研經歷，在傳授技術知識同時，向學生講解技術知識下科學家們所具有的科學精神；通過講解社會熱點和身邊鮮活事例，幫助學生堅定初心使命，樹牢四個意識，踐行社會主義核心價值觀，使學生更好成長、更好融入國家發展戰略。

針對研究科學精神融入課程思政模式，在課程中選取切入點、融入點、需求點融入思政元素，以時事熱點為切入點，以榜樣事例為融入點，提高學生對自身的要求和定位，激發對科研的愛好和熱情，厚植學生的愛國情懷；同時以“卡脖子”難題為技術需求點，鼓勵學生實現人生價值，服務于國家的發展戰略和民族的振興事業。通過將“科學精神融入課程教學”，著力解決好為誰培養人、培養什么人的問題。建立“科學精神融入課程教學”人工智能前沿理論基礎的課程思政體系。使學生更好成長、更好融入國家發展戰略。

3.2 推動“科研成果融入教學內容”，強化科研育人

任課教師與社會的科研成果融入課程教學內容，使研究生教學內容處于基礎和前沿相融合的狀態。教學與科研有機結合、相互融合。使授課教師承擔起知識創新者的重任，建立好“從實驗室到課堂上”的知識通道，對自己實驗室的最新研究成果進行講述，為學生傳授知識，開闊學生的視野，讓學生真真切切感受到所學知識的用處就在身邊。

針對“科研成果融合課程內容”模式，在研究國家發展政策、調研相關大學和企業院所的基礎上，理清新工科背景下人工智能領域發展對人才的需求和標準之后，在“機器學習”課程授課過程中逐步更新教學內容，使學生不僅具有扎實的基礎知識，而且能了解科技前沿和行業需求，為人才培養打下堅實的理論基礎，更好地支撐和服務社會發展以及國家需求。建立“科研成果融入教學內容”的內容更新運用機制，使學生不僅具有扎實的基礎知識，也能為其打下堅實的理論基礎，豐富科技素養。

3.3 開展“科研實踐融入教學實踐”，強化課程實驗實戰性

在新工科背景下，注重創新創業方面能力的培養，構建理論實踐互動融合的彈性課程考核方式，即理論知識考核（文獻的閱讀理解掌握程度）+團隊考核（設計成果的深度成效展示）+過程考核（教學環節的節點表現）。從多方面多層次評價學生對課程學習的成績，重點培養學生的創新能力和實踐能力，著力培育領軍人才和卓越工程師，促進學生創新創業精神能力的發展。

針對研究“科研實踐融入教學實踐”模式，將教學內容應用到科研之中，既達到向研究生傳授知識，又能通過科學研究中對前沿問題的追尋和對真理的探索，引導學生有所發現、有所創新，培養學生的創新能力和創新素質。構建科研實踐與教學實踐一體化的互動融合機制，通過學生參加科研實踐代替教學實踐的彈性課程考核方式，夯實高層次創新創業人才的底色。

3.4 拓展“企業資源融入課程資源”，強化課程建設水平

推進新工科背景下企業資源融入機器學習課程教學，是實現將專業知識應用于實踐，學習與應用相匹配，培養高素質人才的重要途徑。通過推動企業資源融入課程教學，利用企業中的具體實施案例結合課程學習的相應專業知識進行匹配教學，使人才培養與產業需求相融合，將所學的理論知識與實際項目相接軌，激發學生應用其所學理論知識的熱情，從而培養出一批適應新技術需求，洞悉專業知識落腳方向的高精尖型專業人才。最終達到在良性互動中提高合作意識，在探索實踐中調整合作模式，在互相監督中實現可持續性發展的效果。需要注意的是，為保證高質量企業資源融入課堂，學校需要審慎地選擇合作企業，對企業的規模、實績、文化、師資隊伍等多方面進行考量。

針對研究內容拓展“企業資源融入課程資源”模式，在推進新工科背景下企業資源融入機器學習課程教學中，面向實際需求的項目應用于課程實驗實訓題目，構建理論實踐互動融合的彈性課程考核方式，在新工科背景下更注重學生綜合知識、實踐能力、創新思維、交流合作能力的發展。鼓勵學生對企業案例的選取、企業教師的授課方式等提出建議，完善教學反饋機制，實現校企合作的可持續發展。從而培養出一批適應新技術需求，洞悉專業知識落腳方向的高精尖型專業人才。

3.5 推進“SPOC微課堂融入課程模塊”，豐富課程教學手段

發展“SPOC 微課堂”助力課程教學，促進教學手段多樣化。豐富互動交流形式，關注學生的學習效果、鍛煉學生的學習能力、挖掘學生的科研潛力，能夠滿足新技術發展和社會需求。可以幫助學生隨時隨地學習，滿足學生的需求，在講述知識的同時，注重學生思想和各方面的能力發展，為培育出一批新工科復合型、堪當時代大任，滿足科技發展堅持“四個面向”的要求的人才做出貢獻。

針對研究內容“建設SPOC 微課堂助力課程教學”模式，合理規劃好線上學習與線下學習教學內容，探索線上與線下相結合的混合式教學模式。在教學過程中使教的方法、學的方法和考的方法相結合，突出課程特色，關注學生學習效果、鍛煉學生學習能力、挖掘學生科研潛力，助力機器學習課程教學取得新成效。打造“SPOC 微課堂融入課程模塊”的新媒體教學模式，進一步促進教學手段多樣化，使微課堂在教學中發揮更多樣化、多彩化作用。

4 結語

在新工科背景下，傳統工科課程教學模式改造升級已勢在必行。本文以培養人工智能領域人才的核心課程“機器學習”為例，研究探討了課程“五融入”創新人才培養模式，即將科學精神、科研成果、科研實踐、企業資源和SPOC微課堂融入課程，從而在思想政治、科研素養、創新實踐能力、理論落地能力等多領域助力新工科復合型人才的培養。后續將把研究重點放在如何選擇合適的大學教師與企業教師參與新工科背景下機器學習的建設，以及在這個過程中，如何保持學校與企業的良好合作關系，以確保課程正常有序地進行。