工程应用型创新人才培养模式研究与实践

1、工程应用型创新人才培养模式研究与实践1刘有耀,蒋林,杜慧敏,张丽果,巩稼民,刘继红西安邮电大学陕西西安710121摘要:提高工程应用型创新人才培养质量是高等工程教育面临的一个急需解决的难题。根据工程应用型创新人才内涵,结合学校自身优势特色,对人才培养模式中的目的要素、内容要素和方法要素进行综合改革。在人才培养理念指导下,制定了适应行业发展的人才培养目标和规格,构建了螺旋式上升的一体化课程体系和实践教学体系,探索了教学科研协同、学校企业协同项目驱动的研究式教学方法,完善并建设了多样化的实践环境和工程经验丰富的师资队伍。经过部分专业的实践,工程应用型创新人才培养模式改革效果良好。关键词:人才培养培

2、养理念培养思路课程体系培养模式一、引言面对科学技术的突飞猛进,全球产业结构的调整与重塑,新的历史条件下,工程技术人才的培养质量直接决定着一个国家的科技发展速度和水平以及工业竞争能力1,2。我国确立2020年建设成创新型国家的目标,提高高校自主创新能力,培养创新型人才是实现创新型国家的人力资源基础3。社会对人才的需求是多层次、多方位的,就我国当前社会、经济发展阶段,应用型人才是一种社会需求越来越多的人才类型4。同时,我国地方高校约占整个高校的90%,工程人才培养又约占地方高校人才培养的一半左右5。因此,培养工程应用型创新人才是当前高等教育的当务之急6。然而,在我国高等工程教育的工程应用型创新人才

3、培养过程中存在以下问题1,5,7,8:1人才培养体系中基础理论知识、工程实践能力和职业素质发展不协调的问题。传统基于学科人才培养体系的简单叠加造成课堂讲授的越来越多,教会学生的越来越少;灌输的知识量越大,学生离实际工程应用越远。2理论教学与实践教学脱节的问题。按照传统学科体系安排教学内容,造成学生间接经验越来越多,直接经验越来越少;自成体系的课程越多,学生动手实践的机会越少,学生实践能力发展不良。3教学科研脱节,科研干扰、弱化本科教学问题。教学与科研脱节的现象普遍,教师的科研和学术水平越高,投入本科教学的时间和精力越少,科研促进教学的机制亟待强化。4教师本身缺乏工程实践经验和能力,不能用工程中

4、的实际问题来充实课堂教学内容,严重制约了学生的工程实践能力和创新能力培养,不利于教育教学质量的提高,急需加强教师的工程实践背景。5工程应用型创新人才培养中学校教育与社会需求脱节的问题。高校自我封闭的人才培养模式,不能满足工程技术迅速发展的需要,产学研协同的工程教育模式亟待创新。因此,如何培养高质量的工程应用型创新人才是高等工程教育面临的重大课题5。西安邮电大学是一所以工为主,以信息科学技术为特色的普通地方高等学校,以培养适应行业和地方经济建设、社会发展需要的工程应用型创新人才为目标。针对工程应用型创新人才培养中遇到的问题,学校承担了一系列教学改革项目,改革创新人才培养模式,研究与实践提高工程应

5、用型创新人才培养质量的有效途径。二、工程应用型创新人才的内涵1 本文是国家特色专业建设点项目“集成电路设计与集成系统(TS12509”、陕西普通本科高等学校教学改革研究项目“践行办学理念深化教育教学综合改革的研究与实践(13BZ42”和“高等学校基于“教研统一”的创新型人才培养体系的探索与实践(13BY69”、陕西普通本科高校“专业综合改革试点”项目“集成电路设计与集成系统专业”和“光电信息科学与工程专业”的部分研究成果。不同的人才类型应该构建不同的人才培养模式,因此,明确工程应用型创新人才的内涵及本质特质,对研究工程应用型创新人才培养模式,提高人才培养质量具有关键性的作用。通过“种加属差”法

6、9解释“工程应用型创新人才”的内涵。首先,要把“工程应用型创新人才”这个被定义的对象放入一个更广泛的“人才”概念里加以考察,这个更广泛的“人才”概念叫做“种”。然后,找出“工程应用型创新人才”所特有的,区别于其它“人才”概念的性质,这种性质叫做“属差”。“工程应用型创新人才”具有“创新”、“应用型”、“工程”三个属概念。按照人才-创新人才、创新人才-应用型创新人才、应用型创新人才-工程应用型创新人才的“种”-“属”关系分析工程应用型创新人才的内涵。所谓人才,就是通过学习与实践,以知识与能力的形式,积累了更多的人力资本,能够在同等劳动时间内,创造更多社会价值的劳动者10。创新一词来源于拉丁语,它

7、的原意包含了三层意思:更新、创造新的东西、改变。创新型人才必须是与创新活动联系在一起,创新型人才就是综合运用自身拥有的创新思维、创新能力、创新品质和相应的知识等不断为社会进步或科技发展做出突破性贡献的人才11。在客观规律转变为社会直接利益的过程中,存在把客观规律转变为科学原理的科学“研究”范畴(需要学术型人才和把科学原理应用于社会实践从而转化为产品( 物质的或非物质的的科学“应用”范畴(需要应用型人才。应用型人才指将应用科学的知识或新发现的知识直接用于社会生产生活密切相关的实践领域,为人类谋取直接利益的人才12。由此可见,应用型创新人才就是具有多元化交叉的知识结构、精深的专业技术能力、强烈的社

8、会责任感、富于批判精神和创新的研究意识,能够综合运用自身拥有的创新思维、创新能力、创新品质和相应的知识直接用于社会生产生活密切相关的实践创新活动过程中,从而为推动整个社会的顺利转型做出突破性贡献的人才。在科学原理转化为产品的过程中,存在两个阶段:第一个阶段是将科学原理演变为工程原理或工作原理,将从事这个阶段工作的人才称为工程型人才;第二个阶段是将工程原理或工作原理应用于社会实践从而将其转化为具体的产品等,该阶段通常包括两类人才:一类主要从事实际操作或具体运作的技能型人才,另一类主要从事组织管理操作活动并处理操作过程中的技术问题的技术型人才12。“工程”是科学的某种应用,通过这一应用,使自然界的

9、物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程,以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西,属于“应用”范畴13。工程型人才主要利用自身系统的知识把学术型人才所发现的科学原理转化成可以直接运用于社会实践的工程设计、工作规划、运行决策等的人才12。综上,工程应用型创新人才是介于学术型人才和技术技能应用型人才之间的创新人才,具有宽厚的基础理论知识、专业知识和技术推理能力,具有较强的工程意识、实践能力、自主学习能力和系统思维能力,具有团队协作和沟通交流能力,具有工程设计和创新能力。三、工程应用型创新人才培养模式的改革与实践人才培养模式是“人才培养”系统中一个最富于变化、最具

10、活力的子系统,也是构成要素最复杂的子系统。所谓“人才培养模式”,是指培养主体为了实现特定的人才培养目标,在一定的教育理念指导和一定的培养制度保障下设计的,由若干要素构成的具有系统性、目的性、中介性、开放性、多样性与可仿效性等特征的有关人才培养过程的理论模型与操作样式14。人才培养模式变化实质上都是其构成要素的变化,人才培养模式的创新也主要是对各构成要素的革新或重组。3.1 人才培养模式改革思路按照人才培养模式中的目的要素、内容要素和方法要素对其进行综合改革。具体来说,目的要素包括培养目标和培养规格,内容要素包括课程体系及其教学内容,方法要素包括教与学的方式方法、师资队伍和实践环境等。人才培养模

11、式综合改革的思路如图1所示,由培养理念决定培养目标,根据培养目标设计培养规格,按照培养规格设计课程体系,在一定的培养制度保障下,按照课程体系的要求采取一定的教与学的方法以及师资队伍和实践环境建设。培养手段实施后所反映出来的培养结果(人才培养的类型、规格、质量等输送到社会,根据社会对人才培养质量的反馈和学校自身的要求进行评价,根据评估结果进一步优化培养目标、培养规格、课程体系和改进培养手段。 图1 工程应用型创新人才培养综合改革思路3.2 更新人才培养理念人才培养理念是决定人才培养质量的起始条件,旨在回答“培养什么样的人”、“如何培养人”两个问题。从哲学层面上讲,人才培养理念的功能旨在揭示人才培

12、养的内在逻辑与终极价值;从操作层面上讲,旨在指导人才培养过程,包括培养的程序与环节等的设计与构想。人才培养理念对人才培养模式其它要素的选择与确定都产生着极其重要的影响,要提高人才培养质量,人才培养理念的更新是关键5,14。在大工程观的视野下, 高等工程教育的任务是培育学生的责任意识、培养学生的学习能力、指导学生建构工程所需的基础知识和基本能力、培养学生的工程思维能力、指导学生建立基本的价值判断能力、培养学生基本的社会活动能力15。这和工程应用型创新人才的内涵非常契合。以大工程观为指导培养高素质的现代工程人才成为高等工程教育历史性的必然选择16。针对工程应用型创新人才的内涵、大工程观教育理念以及

13、培养过程面临的问题,结合西安邮电大学特色优势,紧紧围绕信息通信行业对工程应用型创新人才的需求,以面向实际工程和应用为导向,以工程实践和项目驱动为手段,以能力和素质培养为关键,以全体学生的全面发展为目标,坚持教学和科研的统一,坚持产学研协同育人,进行了系统的改革和实践。在进一步明确具有行业背景的工程应用型创新人才内涵的基础上,卓有成效地开展了一体化的课程体系建设、多样化的实践教学环境建设、项目驱动的实践教学体系建设、教研统一教学团队建设和机制创新、探索教学科研协同、学校企业协同的教学方法改革,取得了卓有成效的效果。在此基础上,确立了“需求引导、项目驱动、强化实践、教研统一、突出创新、全面发展”的

14、人才培养理念。3.3 适应行业发展和社会需求的专业培养目标人才培养目标是培养理念的具体化。按照人才培养理念,在充分考虑工程应用型创新人才内涵的基础上,学校和企业共同确定了培养德、智、体、美全面发展、适应社会主义现代化建设和信息通信领域发展需要,掌握宽广的人文知识、坚实的自然科学知识以及扎实的专业知识,具备工程实践能力和创新能力、团队协作和沟通交流能力,具有自主学习专业领域前沿理论和技术的能力,能在专业领域从事研究、设计、实现、应用的工程应用型创新人才。3.4 集知识能力素质一体化的培养规格培养规格是培养目标的具体细化和分解,按照“全面发展”的人才培养理念,分别以知识为基础、能力为重点、素质为拓

15、展细化培养目标。根据人才培养目标定位,确定在空间维度上具有横向相互关联性的知识结构、能力结构、素质结构,同一种结构要求在时间维度上具有纵向相互关联性的一体化培养规格:1知识结构要求:掌握自然科学理论基础和人文社会科学知识;掌握学科基础知识;掌握专业基础知识和工程理论;掌握专业工程技术知识。2能力结构要求:具有了解本专业领域的理论前沿、发展动态和独立获取知识的能力;具有使用工程技术进行系统设计的能力具;有较强的科学研究、工程实践及运用所学知识解决实际问题的能力;具有自主学习能力、创新能力、协同工作与组织能力。3素质结构要求:具有良好的思想道德修养、职业素养、身心素质;具有奉献精神、人际交往意识和

16、团结协作精神;具有一定的文学艺术修养、科学的工程实践方法;具有一定的国际化视野、求实创新意识。3.5 以螺旋式上升能力培养为主线的一体化课程体系按照“需求引导、项目驱动、强化实践、教研统一、突出创新、全面发展”的人才培养理念,根据人才培养规格和特点以及课程体系的连贯性、系统性、完备性、融合性、先进性和实用性,结合我校自身优势特色,构建以能力培养为主线的、理论与实践并重融合的、素质教育融入学科专业知识和能力培养之中的、知识、能力、素质协调统一的一体化课程体系。课程体系以能力培养为导向,集中实践环节为支撑,核心课程为基础,一组集中实践环节和核心课程培养一种应用或设计能力及其相关知识。按照“需求引导

17、”的人才培养理念,学校和企业共同设计课程体系,并由企业派工程师在校内开设相关工程设计课程。课程体系设置了一系列集中实践环节和独立设课实验以及课内实验,落实“强化实践”的人才培养理念。按照“项目驱动、教研统一”的人才培养理念,在课程教学内容的组织上,将科研成果的完整项目和企业实际工程分模块融入教学过程,并在真实的环境中实现四年工程实践训练不断线,体现课程体系的工程性、实践性、先进性和实用性。按照“全面发展”的人才培养理念,设置综合素质教育模块和课外科技创新活动模块贯穿在四年的知识、能力培养过程中,提升学生的工程素质和创新能力。按照“突出创新”的人才培养理念,将课程体系中课程按照能力要求分为几个课

18、程组,每个课程组由空间维度上横向相互关联性的“基础知识-课程设计-工程设计-系统实现”若干门课程来培养一种系统设计能力,四年再按照时间维度上纵向相互关联性的“基础设计能力-学科设计能力-专业设计能力-创新设计能力”培养,不断提升学生的工程设计能力和创新能力,构建螺旋式上升的课程体系。3.6 教学科研协同、学校企业协同的项目驱动式教学静态的课程体系只有通过一定的教与学,才能使学生达到知识的学习、能力的训练和素质的提升。研究式教学是一种符合工程能力培养规律、符合综合素质形成逻辑的教学组织形式和教学方法,可以分为基于问题的探究式教学和基于项目的参与式教学两种方法17。工程应用型创新人才培养可以采用基

19、于问题的探究式和基于项目的参与式两种教与学的方法达到人才培养的目标。在教研统一的教学团队保障下,建立科研促进和服务于教学的研究式教学方法,探索形成“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍水平和“科研启发”工程应用型创新人才培养的教研统一机制。将完整的科研项目分模块进课堂、进实验、进毕业设计,前沿技术进讲义、进习题、进考试环节,同时根据科研项目开发实际,总结工程经验,凝练科研案例,撰写系列教材。通过理论教学、实践教学、实际项目开发3个环节将理论教学与项目实践紧密结合,同步进行,达到理论指导实践,实践促进理论学习的项目驱动的研究式学习。科研项目模块“嵌入”教学、“嵌

20、入”教材,丰富教学内容,拓宽学生视野,提高学生实践能力和创新能力,实现科研成果进课堂,教学水平上台阶。在承担各级各类科研项目的过程中,逐步建立高水平的科研平台,积累丰富的软、硬件资源转化为实践教学资源保障学生研究式学习。工程应用型创新人才培养要求教师必须具备丰富的实践经验,科研工作可以有效地弥补教师工程经验的不足,同时引进科研经历、工程能力和国际背景的教师,可以强化教师的工程经验。通过科研项目培养教师的科研能力和教学水平,提高师资队伍的人才培养能力,转化为第一、第二课堂的教学优势。鼓励科研项目团队集体授课,开展互动式、参与式、讨论式课堂授课。由项目团队成员指导学生直接参与项目研发,教师与学生双

21、方以平等身份参与项目,启发学生进行研究式学习,结合实际科研项目培养学生综合运用所学知识和团队协作能力、人际沟通能力,提高学生的实践能力与创新能力,落实“教研统一”的人才培养理念。建立包括校内的综合素质与能力培养、校外的企业能力深度拓展等环节的系统完整的工程教育培养体系,实现学生从学校内基础知识积累、实践能力培养,到企业中产业知识拓展、知识运用能力提升,以更好地满足迅速发展的信息产业对工程应用型创新人才的能力需求。通过校企联合实验室,对于企业多元化发展需要但并非当前急需、市场不确定但技术确定需要进行试探性开发、算法思想不确定需要评估、难度适中并在教师和企业工程师的指导下可以按期完成的课题,进行精

22、心设计分解为若干个实际问题,按照问题组织教学内容,贯穿在四年的实践环节中,企业提供相关的实践教材,并由经过企业实训的专任教师和企业工程师共同指导学生完成。学生针对企业实际项目中的问题进行研究式学习,学会应用和获取知识,工程意识、实践能力、团队合作能力不断提高。同时由企业兼职教师在校内开设企业相关课程,培养学生的工程素质,为学生提供真实的第二课堂,使学生在实习实训中完成从理论到实践的过渡,从学校到社会的过渡。面向企业人才需求的素质与能力基础培养前移至校内阶段,并通过深度参观实习、岗前培训、应用实习、项目组实习、项目团队独立工作等形式,打通在校学习和企业实践的通道,保证成长环境和工作环境的协同。形

23、成校内培养与企业实训相结合的人才培养特色,实现“项目驱动”的人才培养理念。构建工程应用型创新人才培养的实践教学体系是强化实践能力的关键。结合我校的实际情况,将四年的实践环节按照空间维度上的横向相互关联性构建“课内实验-课程设计-工程训练-创新实践”四个层次的实践环节,在时间维度上的纵向相互关联性构建“基础系统实践能力-学科系统实践能力-专业系统实践能力-工程系统实践能力”四个学年的实践环节,即每年度纵向系统实践能力通过横向关联的四个层次的实践环节实现,形成螺旋式的实践能力培养。为适应社会以及行业对人才要求的不断提升,将企业实际工程项目和科研项目贯穿四个层次的实践环节中,构建“项目驱动螺旋式上升

24、”的实践教学体系。学生在四年中通过四个层次实践学习,工程实践能力和创新能力得到的不断提升。面对教学质量进行评估和监控。 通过质量信息及分析体系评价人才培养质量， 同时为质量改 进体系提供依据。 四、 人才培养模式改革实践效果 电子工程学院是西安邮电大学深化综合改革的试点学院， 学院以人才培养为根本， 以本 科教学为中心，特别对人才培养模式改革进行了深入的探索与实践，取得了良好的效果。 电子工程学院深入开展专业综合改革， 极大的提升了专业建设水平。 其中集成电路设计 与集成系统专业和光电信息科学与工程是陕西省专业综合改革试点专业， 集成电路设计与集 成系统专业是国家级和省级特色专业。专业建设成效

25、显著，教学成果丰硕，建成 2 个省级教 学团队、1 个（省级教学团队+省级科技创新团队） 、2 个省级应用型人才培养模式创新实验 区、3 个省级实验教学示范中心、4 门省级精品课程、1 项省级优秀教材一等奖、1 项省级优 秀教材二等奖， “基于工程能力与创新能力培养的电类系列课程教学改革与实践” 获得 2013 年陕西省教学成果二等奖、 “物联网系列教材建设的探索与实践”获得 2013 年陕西省教学成 果奖二等奖。 通过人才培养模式的综合改革， 学生综合素质和创新能力得到极大提高， 多样化和全开 放的实践教学环境、 工程经验丰富的教研统一团队， 为学生的创新实践活动奠定了坚实的基 础。通过教学

26、科研协同、学校企业协同的项目驱动式教学，学生工程实践能力和创新能力明 显提高。 学生积极参与课外科技创新活动， 参与覆盖面大而广， 学科竞赛成绩突出。 近三年， 参加各类学科竞赛获奖 407 项， 其中国家级奖 99 项。 近年来， 本科生就业率一直保持在 90% 以上，就业率和考研率在学校名列前茅。据麦可思数据有限公司发布的西安邮电大学社会 需求与培养质量年度报告（2014） 中统计光电信息科学与工程专业在全校各专业毕业半年 后就业竞争力为全校第一名。 我校工程应用型创新人才培养模式改革得到省内外同行的认可， 尤其是电子工程学院微 电子技术实验教学中心的建设得到省内外同行的高度认可， 该中心

27、是长安大学、 陕西科技大 学、西安科技大学等兄弟院校的学生参观实习基地。其中“集成电路设计与集成系统工程应 用型人才培养的探索与实践”获得 2013 年陕西省教学成果一等奖。 五、 结束语 西安邮电大学作为普通地方高等学校， 承担着为行业和区域经济社会发展培养工程应用 型创新人才的任务。如何培养社会需求的工程应用型创新人才，提高人才培养质量，是我校 本科教学的当务之急。本着我校“教研统一、开放办学、人文与科学并重”的办学理念，结 合工程应用型创新人才的内涵，确立按照“需求引导、项目驱动、强化实践、教研统一、突 出创新、全面发展”的培养理念，通过制定适应行业发展的培养目标，构建螺旋式上升能力 培

28、养为主线的一体化课程体系、项目驱动螺旋式上升的实践教学体系，形成教学科研协同、 学校企业协同项目驱动的研究式教学方法， 完善多样化实践环境和建设工程经验丰富师资队 伍的保障条件，研究与实践了工程应用型创新人才培养模式，取得了良好的效果。 参考文献： 1 吴莉. 浅析我国高等工程教育存在的问题及应对策略J. 科教文汇, 2014 ,(4: 63-64. 2 顾秉林. 大力培育工程性创新性人才J. 清华大学教育研究, 2014, (4: 1-6. 3 康全礼, 陆小华, 熊光晶. CDIO 大纲与工程创新型人才培养J. 高等教育研究学报, 2008, 31(4:15-18. 4 李 素 芹 . 应

29、 用 型 人 才 相 关 问 题 辨 析 J. 扬 州 大 学 学 报 ( 高 教 研 究 版 , 2014, 18(1:13-17. 5 陈志刚 , 杨新海 , 吴健荣 , 等. 地方高校工程类应用型创新人才培养模式研究 J. 高等工程教育研究, 2012, (1:75-80. 6 邵辉, 龚方红, 徐萍, 等. 工程应用型创新人才教育培养活动的思考与实践J. 中国 高教研究, 2010 (9: 88-90. 7 张青青, 王华, 张玲卫. 高校创新型人才培养模式研究J. 课程教育研究, 2014,(25: 20-21. 8 马文姝, 白凤臣. 基于 CDIO 理念的创新型工程人才培养模式改

30、革 J. 职业技术, 2012 ,(1: 34-36. 9 车如山, 季红波. 应用型创新人才之概念解析J. 高校教育管理, 2015, 9(1: 81-85. 10 李维平. 对人才定义的理论思考J. 中国人才, 2010, (12: 64-66. 11 郑其绪 , 宋彩风 . 论创新型人才的素质培养 J. 山东理工大学学报 : 社会科学版, 2010 ,(3: 88-92. 12 刘维俭, 王传金. 从人才类型的划分论应用型人才的内涵J. 常州工学院学报: 社 会科学版, 2006, 24(3: 98-100. 13 龙芝辉, 钟昆明, 曾诗岚. 对工程专业的人才类型探讨J. 重庆科技学院

31、学报 (社 会科学版, 2014, (10: 163-164. 14 董泽芳. 高校人才培养模式的概念界定与要素解析 J. 大学教育科学 , 2012 (3: 30-36. 15 王雪峰 , 曹荣 . 大工程观与高等工程教育改革 J. 高等工程教育研究 , 2006,(4: 19-23. 16 曾丽娟, 马云阔.大工程观理念下的高等工程教育人才培养J. 中国石油大学学报 (社会科学版, 2014,30 (3:100-103. 17 林健. 面向卓越工程师培养的研究性学习J. 高等工程教育研究, 2011, 6: 1l-21. Research and practice on engineering applied innovative talents cultivation mode LIU Youyao，JIANG Lin，DU Huimin，ZHANG Liguo，GONG Jiamin, LIU Jihong ( School of Electronic Engineering, Xian University of Posts & Telecommunications ，Xian 710121, China Abstract ： Improving the quality of talen