新工科下多學科個性化人才培養模式探索與實踐

黃曼綺，羅建中，屈立笳，彭光輝

（1.電子科技大學成都學院 云計算科學與技術系,四川 成都 611731；2.國家行政學院電子政務專家咨詢委員會，四川 成都 611731；3.四川大學 計算機學院,四川 成都 610065）

0 引言

新工科是對傳統工科專業進行升級改造的新專業，主要包括云計算、智能制造、機器人等。較之于傳統工科的人才培養模式，新工科培養目標為集創新能力、實踐能力以及國際競爭力等素質于一體的復合型人才[1]。由此可見，新工科與未來的新經濟、新興產業適應性更好，研究其人才培養模式，具有舉足輕重的意義。

對于新工科的人才培養模式而言，近年來各高校做了大量研究，取得了豐碩的成果。例如，文獻[2]通過調研美國普渡大學，在課程體系建設、學科交叉以及培養方案的制訂等方面提出了我國高校新工科建設的建議；文獻[3]在新工科專業的建設過程中，構建了教學質量分析模型并定義了影響因素，達到了提高新工科專業建設質量的目標；文獻[4]將新工科人才培養的內涵特征與我國高校儀器類專業特點相結合，提出了基于新工科理念的儀器類專業人才培養模式；通過對上述研究進行分析可知，三者均有一個共同特征：將新工科的理念與學校的實際情況相結合，提出了特點鮮明的新工科專業建設方案。

1 培養建設總體目標

以電子科技大學成都學院云計算科學與技術系（以下簡稱云計算系）為例，新工科建設總體目標是在新工科的個性化人才培養模式探索與實踐過程中，樹立以學生為中心的創新型、綜合性和全周期工程教育“新理念”，遵從動機激發、認知促進、情感支持和能力提升的教育規律，使學生在多樣化專業格局下具有個性化選擇的余地，通過學校、科研項目和企業合作育人平臺的專業訓練與工程實踐，解決大學生在校的知識學習與業內企業對新員工就業所需專業知識和技能脫節的這一最后一公里的問題；讓每位學生都能獲得就業或繼續學習所需專業理論知識或一技之長，學生既能無縫對接企業的就業崗位，畢業即能成為一名相關崗位的合格員工，又能為其繼續深造奠定必要的理論基礎和工程方法。

2 實施建設工程方法

2.1 一“貫”——從學生入學到畢業的各個環節始終貫穿為培養學生的創新精神和創新能力提供個性化課程組合

通過對教學內容中專業課程與知識的結構調整和優化，強化教師團隊的專業知識結構配置和知識更新，同時整合學院實驗室資源、教師研發項目和校企聯合育人平臺資源，從制度和情趣兩方面引導和督促學生融入新工科專業的教學和實驗實習環節中，激發出學生的專業知識潛能、興趣和特長。具體的實現措施為：①校企聯合研發案例引入。從學生入校到畢業的整個學習過程中，根據課程的學習內容引入校企研發實戰案例，引導學生進行深度分析和/或動手還原相關課程的知識內容。該措施是讓學生從入校之初就開始逐步獲得對未來所從事行業、崗位的相關技術和工程方法的認知，明確學習目標和方向，培養學生的專業興趣，激發其學習的主觀能動性。一旦學生自身具備飽滿的學習熱情后，往往都能體現出某一方面的偏向或特長。②學生特長評定指標體系的建立。由行業崗位需求、學生課堂學習成績及學習能力為核心要素為基礎，制定一套學生特長評定指標體系，以此對每位學生的特長進行評定。根據學生自身意愿，利用我們的教學實踐經驗和新技術研發的成果積累，并與業內一線企業合作，指導學生為其選定行業內某一相關的技術（就業崗位）方向進行下一步的因材施教式培養。

2.2 二“融”——構建新工科專業中融入多學科后的課程內容體系，調整師資結構，更新教學方式

將數據科學與大數據技術、云計算和網絡空間安全3個專業的核心課程進行專業分類整合，以此與財經、經管、智能制造和物聯網等專業領域實現交叉跨界融合。

在個性化教學過程中引入“類雙元制模式”，該模式參考但有別于德國雙元制教學模式，其區別在于合作的對象并非是企業（法人），而是企業中相關的具體崗位上的員工。借助已建立的企業導師網絡和我校自身培養出來的優秀畢業生，邀請他們成為我們實施個性化教育的“第三方導師”。為每個已領悟自身所長的學生選定一位導師，以線上教學交流學習輔以線下在校輔導員管理的模式開展教學。

2.3 三“實”——在學習專業理論知識的基礎上著力培養學生的實際操作能力

廣泛調研新技術產業相關行業對各層次的人才知識和技能的具體需求，以此為導向從以下3個方面著力培養學生的實際操作能力。

（1）模擬課程實驗項目的開展。以企業實際業務場景為題目，結合工具使用和算法重現及改進，制定課程實驗教案，開展課程實驗活動。

（2）企業項目實操。剝離和萃取企業實際業務工作中的項目，讓學生獨立或參與項目的設計與開發實踐。

（3）從事生產實習。采用請導師進來和派學生出去的方式分層次和分階段從事生產過程中的實習。

在這個模式下，導師對學生的教學不拘泥于在校期間的講課模式，而是強調以該導師在工作崗位中面臨的實際問題、工作任務為教學藍本開展項目化實踐，將書本知識轉化為實習內容，輔以學生自主學習向導師提問請教。導師定期對自己所帶的學員進行考評評價，而這一考評的依據則以學生在實訓項目中的動手能力及輸出成果為核心，該考評評價對學生學業影響占比超過40%。

2.4 四“協”——跟蹤新技術產業發展和新技術應用趨勢，多方協同使人才培養動態地適應企業人力資源需求的變化

（1）通過產教協同，使課程知識結構體系與個性化專業培養方案相結合，適應新產業、新產品和服務形態的變化，一般采用小題目、模塊化和項目制方式，達到使學生在完成通識教育和專業基礎學習的前提下，實現個性化發展。

（2）通過師學協同，實現學生的個性化學習和特長發揮模式，將努力學習的刻苦精神和精益求精的工匠精神通過項目參與和/或獨立設計等實踐活動納入對學生的日常教學活動中。

（3）通過政教協同，及時掌握學生的思想和心理動態，培養學生正確的三觀。為每個已領悟自身所長的學生選定一位導師，以線上教學交流輔以線下在校輔導員管理的模式開展教學。注重培養學生與人為善的團隊合作精神。

（4）通過理實協同，在實驗、實踐和實習中完成實踐—認識—再實踐—再認識的認知循環，培養學生的獨立思考和創新思維能力。

“一貫、兩融、三實和四協”培養模式，為新工科個性化人才培養的方案提供了思路。按照這個思路，我們研制了一套線上培養方案，整合所有企業和學院導師信息，讓所有在校相關專業學生線上自主選擇導師。導師與學生之間呈一對多關系，一個導師可以帶多名學員，但每名學生單位時間周期內僅能跟隨一名導師，而以月為單位，學員可以根據自身情況改換導師。這也是充分考慮到行業的項目周期特點和學生充分發揮、培養自身特長的需要。

3 實施措施和步驟

（1）走訪企業，特別是科技型公司、創新創業的企業，收集它們急需的崗位人才需求信息，比如知識要求、能力要求和素質要求，根據我校的實際情況，形成企業在新工科領域的需求說明書。使用心理測評方法和學生訪談方法，對學生的個性和興趣偏好進行評估，形成每一個學生的個性信息和個人發展的規劃書。

（2）按照人才需求說明書要求，組織學院的專業教學骨干和教育專家、外聘企業專家編制既符合國家學歷教育要求，又符合企業崗位需求的課程體系方案，同時編制相應的能力技能要求的體系方案。

（3）針對不同年級、不同層次，根據教育部和學校課程體系方案和能力體系方案框架設計的原則要求，組織專家和科任老師選擇教材資源，包括紙質教科書、網絡上如MOOC視頻、精品課程和其他教學資源；對于課程體系中需要變通或補缺的部分，組織人員編寫具有較強針對性和適應性的教材；形成與課程體系相適應的教學資源庫。確定實驗的題目并制作實驗指導書，形成模塊化和項目化的實踐單元，對于能力突出和高年級的學生，組織安排到實習基地公司和對口協作公司進行生產實習。根據學生的個性特點和個人發展規劃，配伍學生的知識和技能培養的課程資源，充實“三實”內容，實現新工科個性化培養的輸入基礎。

（4）對于低年級學生，重點培養學生新工科的理論基礎知識和基礎技能，以興趣小組或創新團隊的形式，培養學生對專業的興趣和團隊合作能力，發現特長和挖掘潛力；讓學生逐步認清個人的具體情況，逐步找準將來工作崗位的目標，逐步清晰自己的個人發展的職業規劃藍圖。

（5）對于高年級學生，重點培養學生新工科的專業基礎知識和高級技能，在實踐項目和生產實習中培養和鍛煉學生的組織和領導能力，學會利用所學專業知識和工程方法獨立思考發現問題、解決問題的能力。

（6）以成果導向的教育理念（OBE），采用多元和梯次的評價標準，重點評價學生學習成果的內涵和個人學業進階的情況，因人而異，不單純強調學生之間的橫向比較。根據每個學生能達到教育要求的程度，賦予從不熟練到優秀不同的評定等級，進行針對性評價，通過對學生學習狀態的明確掌握，為學院和老師改進教學提供參考[4]，同時，通過走訪企業和同學，評估培養模式的優缺點，為改進工作思路、方法提供依據。實施路線如圖1所示。

圖1 實施路線

4 實踐成果

要培養“新工科”的人才需要有專業的課程體系支持，我們選擇了“領域知識工程”作為課程體系的支撐。

知識工程是源于專家系統建造而形成的一個研究領域，目前已經成為一個跨學科的綜合學科，領域知識工程則是構建特定應用場景知識體系的學科，包括應用場景業務分析、應用場景知識庫構建、原型系統設計與開發和系統實施監督等內容；本課題是以領域知識工程為導向，針對新工科的培養目標設計出一套具有前瞻性和可推廣的培養體系和課程體系。

在知識工程的基礎上，衍生出來的領域知識工程學科是以培養信息社會通才為使命、讓學生具備構建領域知識系統的能力。這是一個具有前瞻性的學科，需要多學科的知識融合。一個多學科的融合可以讓大家從多個方面重新定義多種內容，打破常規邊界，基于復雜情況的新的理解，從而獲得解決方案。

領域知識工程則是對知識工程的知識的描述。我們以領域知識工程為導向，針對新工科的培養目標設計出一套具有前瞻性和可推廣的培養體系和課程體系，如圖2所示。

圖2 領域知識工程培養體系

理念需要實踐，針對以上思想，我們計劃制定創智班的培養方案總體思路：以整合多個專業知識結構為基礎，實踐新工科建設理念，構建全棧工程師知識體系；搭建學校實驗室、教師研發平臺和企業研發項目相結合的多元化協同育人平臺；營造激發和挖掘學生興趣、特長的良好環境；創建有利于學生專業化發展的實訓實習基地；以實現培養偉大工程師的目標。

1）開展網絡市場監管課題研究，探索教學方法。

在工商總局、食藥監及質監三部委合一形成新的市場監管總局。針對網絡市場監管這一新興業務存在較多的法規、手段的空白。2018年6月，國家市場監管總局發起網絡市場監管及服務示范區創建工作，我院參與其中，負責評估指標技術化、數據化工作。針對三大類共34項指標，組織老師帶領106名學生，先通過互聯網進行廣泛的樣本數據采集，將與指標相關的法規文件、新聞報道和學術報告分為三大類樣本。再在此樣本基礎上采用大數據分析及深度學習方法將其進行標簽標引、標簽壓縮及標簽合并等工作。最終為每項指標創建出基于現有樣本的特征模型。

輸出為資源庫平臺。項目中遍歷網站數過千，收集樣本約1萬多條，數據量近1T。形成標簽8 000余個，建立特征庫34個。

該項目完全是基于領域知識工程思想開展，為本課題的踐行提供了多學科實踐支持，鍛煉了同學的多學科主動學習能力。

2）將領域知識工程培養思想植入創智班管理，驗證教學效果。

為更好地幫助同學個性化發展和成長，響應不同的學習需求，教師團隊開展了多次專題教研討論，包括學生訪談、問題反饋、開會討論等。經研究決定，根據項目目標及時對創智班的課程做出部分調整，由教師和學生共同制定個性化的培養方案，包括創智班必修課程、跨專業選修課程兩部分，項目負責人親自擔任班主任，大幅度提高了創智班同學的學習熱情。

3）導入全國統一信任服務平臺研究課題，深化本項目的研究工作。

聯合衛士通參與基于領域知識工程的全國統一信任服務平臺研究，參加該課題老師有9人，同學30人，目前已采集資料5 000余篇，分析政務應用場景50余個，下一步，還將開展原型系統的設計工作。

5 未來推廣計劃

以學院云計算科學與技術系的云計算、大數據和信息安全專業及學院計算機系的軟件工程和計算機應用技術專業的學科集約集成為支撐，以學院內的經管系、文理系、財經系、圖形藝術系等相關專業交叉融合為著力點，面向國家政務活動和經濟文化生態建設發展面臨的感知智慧化、決策智能化的需求，滿足當前和未來社會對戰略型通專識人才、業務或信息技術架構師、卓越銷售專員、中高級項目經理和知識工程師的需求，學院擬規劃和建設領域知識工程專業。學院在已有的教學和培養初步探索的基礎上，利用學院改制轉設的戰略發展機會，順應國家未來發展的新時代潮流，特別是兩個一百年的奮斗目標和“中國制造2025”的行動計劃，滿足當前和未來社會對戰略型通專識人才、業務或信息技術架構師、卓越銷售專員、中高級項目經理和知識工程師的需求，重點著力建設“領域知識工程專業”，制訂出近期和遠期的建設目標。

6 結語

以電子科技大學云計算系試點的新工科建設為例，結合云計算系的實際特點，我們從整合專業課程內容、優化師資措施、領域知識工程支撐體系3個方面重點探索獨立學院層次的高校實施在新工科建設中實現個性化人才培養的設計理念和工程方法，實現了在專科層次形成培養具有工匠精神的專門技能型人才的工程教育模式，在本科層次形成培養具有新經濟技術與產業適應能力和創新思維的應用型中高級工程技術人才的工程教育模式。