新工科背景下创新人才培养模式的探索与实践

“复旦共识”后，教育部出台了一系列关于新工科建设的指导性纲领，全国范围内围绕新工科建设的新一轮高等工程教育的改革全面展开[1-2]。与传统工科专业相比，新工科建设更能体现时代特征，内涵新颖丰富，多学科融合，多主体参与，覆盖面广[3]。传统的人才培养模式难以满足新时期对创新人才的需求，构建适应新技术、新业态、新产业发展的创新人才培养模式是当前新工科建设亟需解决的问题[4-5]。同时，随着人工智能、生物技术、“互联网”+、工业智能化等新兴技术的高速发展，对创新人才培养提出新要求的同时，也为自动化专业创新人才培养模式提供了新的思路[6-7]。传统工科专业更应该牢牢抓住新工科建设契机，夯实专业建设基石，改革人才培养模式，提升学生核心素养，面向行业需求，培养一批服务未来、引领未来的具有高度社会责任感、国际视野、创新精神和创新能力的高素质创新人才[3]。一、新工科背景下人才培养模式面临的挑战（一）培养目标缺乏前瞻性以往的培养目标没有突出满足信息化、智能化和一体化的需要。原有课程体系导致学生培养和毕业生能力难以适应新兴行业的需求，应对新工业革命的挑战，传统工科专业人才除原有需要具备的能力、素质外，还需具备数字化、信息化、智能化、综合化等能力[8]。由于缺少明确的行业背景，导致大部分高校自动化专业的培养目标雷同，鲜少特色；陈旧的课程设置致使学生培养和毕业生能力难以适应社会的需求，不利于培养学生创新意识、创新思维和创新能力。（二）教学模式陈旧“填鸭式”的以教师为中心的传统教学模式对于课堂教学的影响根深蒂固，学生学习主动性不高、被动接收式的“沉默课堂”是困扰本科教学的顽疾之一。课程教学内容缺乏挑战度，学生不能通过感知知识内容的挑战性激发学习动力，致使应用、探索、创新知识的兴趣和体验不足。传统教学模式手段单一，缺乏信息技术与资源的融入，没有体现“学生为中心”的理念。（三）教学与科研相脱节教学过程缺少科研导入路径，教学科研协同不力、科研反哺教学不足。学生科研视野狭小，缺少通过科研进一步了解专业学科本质内涵与发展前景，提升专业认知度和认同感的途径。专业教学实践内容陈旧，模式单一，缺乏对学生科研创新能力的培养，没有发挥科研在弥补专业教学对学生解决复杂工程问题能力培养方面的不足。（四）工程实践能力欠缺学校是学生培养的单一主体，企业在人才培养方面参与不足，学校缺乏足够的工程实践条件，应用性训练被弱化，教师工程背景薄弱，教学内容陈旧，不能有效满足行业发展需求，仅仅依靠学校资源的教学偏重于知识训练，工程方法及行业规范培养欠缺，学生很难快速适应企业环境，缺少协同育人途径。（五）创新意识薄弱人才培养体系中缺乏对学生创新思维引导训练的课程设置和教学环节，过于刚性的培养机制桎梏了学生的个性化发展，激励机制及培养环境的欠缺导致学生创新活动参与度低，创新意识、创新思维、创新素质等方面不能有效达成，创新能力不足。二、新工科背景下创新人才培养模式的探索及成效积极应对新工业革命带来的挑战和变化，以服务国家重大战略需求、引领未来行业发展为导向，哈尔滨理工大学自动化专业紧抓新工科建设契机，依托“卓越工程师教育培养计划”“工程教育专业认证”“一流本科专业建设”等教育部人才培养质量工程建设项目，以“面向行业需求，全面提高人才培养质量，提升学生的创新能力”为目标，始终秉承“崇尚实践、亦德亦能”的办学理念，坚持立德树人根本任务，结合学校人才培养定位、专业主要服务对象，协同学校、企业、行业、社会多方资源，持续开展创新人才培养的探索与实践，树立新理念、拓展新模式、实现新突破，构建“闭环反馈、持续改进”的新工科背景下自动化专业“一体四驱”式创新人才培养模式，如图1所示，以培养目标和课程体系为着眼点，开展新工科建设。图1“一体四驱”创新人才培养模式聚焦“一体”：打造适应社会需求，面向未来行业发展，多维能力导向的人才培养体系。面向需求、突出特色，立足于服务国家战略和地方经济，深度调研，进行毕业生能力需求分析，突出人才培养面向产业信息化、智能化和一体化的需要[9]，制定旨在提高学生人文素养、自主学习、科技创新、工程实践等多维能力、适应行业发展的人才培养目标，形成多方协同育人的培养方案。思政引领，学生中心，以学生能力达成为目标，优化课程体系，贯穿创新人才培养全过程，拓宽创新人才培养渠道。强化“四驱”：课堂变革、学研融合、校企协同、赛创并举。创新培养模式，立足课堂，多主体协同，重点锻造四驱联动、交叉共融、互补共促、有机统一的育人模式，为“一体”赋能，驱动创新人才培养体系实施。通过实施基于师生学习共同体的课堂变革，激发学生创新意识，为创新人才培养筑基固本；通过深度学研融合，培养学生创新思维，为创新人才培养补钙增智；通过互利共赢的校企合作，拓展学生创新环境，为创新人才培养强筋壮骨；通过多维进阶赛创活动，提升学生创新能力，为创新人才培养炼体提能。强化专业方向交叉融合，实现传统工科向新工科转型的“存量更新”，力求实现适应新工科要求的专业内涵及外延的协同发展，形成多模共存、多维融合、多元协同的创新人才培养模式。（一）实践探索1.凝练培养目标，优化课程设置。针对人才培养体系无法满足新兴行业需求，缺乏前瞻性的情况，树立“对接行业产业，面向未来产业发展”的理念，顶层设计融入学校、行业、企业多方合作、协同育人的人才培养方案。直面行业需求，制定适合哈尔滨理工大学人才培养定位和专业特色的培养目标，指导人才培养全过程。指明创新人才培养方向。坚持以“学”为中心的理念，将思政元素融入课程教学，实现课程育人，以“行业引领、价值塑造、知识获得、能力达成”为指引重构课程体系，精简学时，强化通识教育，增设人工智能模块，开设创新创业课程，将各种课外学习环节纳入培养方案统筹考虑，培养创新意识；加强实践环节，激发创新潜能。2.课堂变革，提出课程教学新举措。对课堂教学进行深度变革，推行“与生同渔”的教学理念，构建思政引领、情境融入、学生主体、教师主导的师生学习共同体，如图2所示。立足课堂教学这一人才培养全过程中“最后一公里”的主战场，以学生为中心，由个体学习、教师讲授为主的教学转变为合作学习、案例式和探究式教学，激发兴趣，活跃思维，形成“一师举旗呐喊、百生奋勇争先”的课堂学习场面，引入现代信息技术手段，推行线上线下混合教学模式。以师生学习共同体为组织形式，引入思政元素，开展思政与专业知识的化合式教学设计，增强学生爱国情怀，激发学习动力。通过“目标预设—任务引入—课堂活动—成果展示—总结点评”系列教学活动，实现“明确问题—思考交流—理解消化—深度扩展—内化实践—目标达成”的知识与能力的递阶式提升。图2基于学习共同体的课堂变革3.学研融合，探索协同育人新范式。着力于打破教学和科研相互割裂的现状，在教学中引入科研要素，充分发挥科研在专业教学方面的积极作用，围绕科研成果和工程项目进行教学设计，将交叉学科前沿信息渗透到教学中，丰富教学内容，更新教学手段，使学生开阔学术视野，建立科学思维，增强学生对学科专业的认同感；将科研成果融入实践教学，提炼实践专题，自研实验装置，使学生能够在实践实训中体验科研过程，将产生的科研成果持续地充实到相关教学环节中，从而实现科研成果向实践教学的高效转化；推动学生早进实验室，早进项目，早进团队，借助于各级各类科研创新平台，通过实际科研活动，强化基于项目的探究性学习，通过参与实际工程中复杂问题的研究，使学生建立工程思维方法，学习处理复杂工程问题的方法和技能，引领学生发展，将教师的科研优势转化为教学产出，形成学研融合的育人模式。4.校企协同，构建人才培养新模式。在人才培养中，积极引入企业元素，搭建校企联合培养新平台，在“共商、共建、共管、共享、共赢”的原则下，依托实践基地、现代产业学院，与企业开展战略合作，试图将新工科建设与企业的传统产业转型升级相结合。面向企业实际需求，修定培养方案，制定课程学分置换规则，构建课程体系，通过“分段式培养+订单式培养”“校内导师+企业导师”等多种方式，校企深度协同，积极开辟校外实践基地，充分发挥企业资源在培养学生工程意识和工程思维中的积极作用，贯穿学生培养全过程，与企业共同完成人才培养。切实发挥校企两大资源优势，学校在合作中获得工程应用型人才的培养实践环境，采取“引进来，推出去”的方式融合校企师资，弥补专业教师新兴行业工程背景缺失的现状；企业通过合作获得优秀人才储备、凝练收获优秀科研实践成果。通过建立共赢的校企合作模式，创新人才培养的新高地。5.赛创并举，开辟能力培养新路径。为了有效激发学生创新意识，营造创新能力培养氛围，在人才培养中引入竞赛元素，开设竞赛指导和创新训练课程，使创新创业教育融入专业课程体系，以创新性实验、创新创业训练项目和创新创业竞赛为抓手，成立“双创中心”，制定竞赛获奖的学分激励制度，实现对学生的全覆盖，建立多维进阶赛创训练模式，逐级甄选、分层次培养，瞄准国内专业相关的学科竞赛、创新创业重大竞赛项目，强化成果导向，明确指导机制，重点培育、打造一批特色鲜明、规格过硬的学生科技创新团队。在竞赛引领创新创业圆梦过程中，不断提升创新能力，实现以教促赛，以赛促创，以创促学的目标，从目标学习过渡到兴趣学习，形成赛创并举的培养模式，为创新人才培养筑牢基石。（二）建设成效自动化专业创新人才培养模式推行以来，建设成效显著，专业建设取得突破性进展，获批国家级“一流本科专业”建设点，先后通过工程教育专业认证、卓越计划验收；教育教学成果批量涌现，获省级教学成果一等奖1项，获批省级课程思政示范课程和教学团队1个；推荐申报国家级一流课程1门，获批省级一流课程4门；10余项教师科研成果转化为实践教学环节的教学内容，在全校范围内观摩教学，进行推广；自研自制多种实验教学设备，用于实验实践教学。先后与多家企业联合建立培养基地，获批建设省级现代产业学院，学生创新能力有效提升，学生参加专业相关学科竞赛获国家级、省级奖励数量大幅提高。三、结语中国正处于从大国走向强国，实现中华民族伟大复兴的关键时期，面临新工科背景下传统工科转型升级的挑战，立足当下培养适应世界强国地位的创新人才，哈尔滨理工大学自动化专业以培养目标和课程体系为着眼点，开展新工科建设，立足“课堂变革，学研融合，校企协同，赛创并举”构建“多模共存，平行共融，能力共达”的创新人才培养模式。基于“学生主体”“能力达成”和“创新驱动”的原则，在传统的培养模式中引入