新工科视域下地方高校仪器类专业人才培养模式探索

冯修猛?欧阳晶晶

摘 要：在新工科背景下培养适应时代发展的人才是每个仪器类专业面临的现实问题。本文以测控技术与仪器专业为例，分析了新工科人才培养的内涵特征和地方高校仪器类专业人才培养所面临的问题，探索了基于工程教育专业认证理念的仪器类专业人才培养新模式，并以实际案例进行了分析。

关键词：新工科；仪器类专业；产出导向；人才培养模式

一、引言

新工科视域下的人才培养改革不仅需要创新一批新专业，而且需要通过工科专业的继承创新、交叉融合与协调共享，突破学科壁垒和专业藩篱，将互联网+、智能制造等渗透到工科教育中，着重培养具有工程创新能力和适应变化能力的新型工程人才[1]。具体到仪器专业而言，新仪器与用户的交互突破了物理上的障碍，增强了自身功能，共享更多资源，拓宽了服务范围，使得高等教育中仪器类专业的革新受到空前重视。仪器类专业属于宽口径多方向专业，是集电子、光学、计算机与自动控制技术等众多学科交叉融合的综合性学科。然而，仪器技术快速发展的同时对仪器人才的技能与知识储备提出了新的要求，对目前仪器类专业人才的培养模式带来了重大冲击。在此新旧技术激烈碰撞的时期，仪器类专业人才市场上“过剩”与“短缺”并存，形势较为严峻。一方面许多高科技新经济型企业面临人才难求的困境，另一方面高校面临着毕业生就业难，二者如何调和是一个重大问题。以测控技术与仪器专业为例，在新兴的人工智能领域，急缺熟练掌握“深度学习”人才，但高校里培养的本科生、研究生，除了少数人涉及，很多学生并不知晓深度学习。测控专业知识体系涉及广泛，本身包含着计算机科学的范畴，但由于教学大纲、培养方案、课时等制约，教师基本很难有机会提及与当前市场发展密切结合的技术。高校的教学体系很难随着新技术的更新换代而实时更新，这就需要高校对专业人才培养提出新的思考，不至于“跟风”也不至于“守旧”，对仪器类专业的发展提出新的挑战。

对于立足区域的地方高校而言，在校企合作、地方资源支持等方面存在一定的优势，但其在深化工程教育改革、创新经济社会互动发展模式、适应区域经济发展和产业转型升级等方面仍有很大发展空间，在大数据、云计算、物联网、人工智能等新技术、新产业对仪器人才的需求方面不易把握[2-3]。因此亟须探索一条适合新工科建设的人才培养新模式。

二、新工科专业人才培养的内涵特征

新工科的“新”是产业对工程人才的新需求，注重社会发展和经济需求对人才培养的导向。新工科建设的新产业发展需求逻辑的本质即工程教育[4]，而教育部高等教育司司长吴岩指出我国高等工程教育必须深刻理解“学生为本、产出导向、持续改进”的核心理念，实施卓越工程师教育培养计划升级版，强化办学特色，面向区域经济发展需求培养人才[5]。因此，在新工科背景下深化人才培养模式改革，强化新工科专业人才培养质量，必须把握“以生为本”“产出导向”等内涵特征，进而提升我国工科人才培养的质量和水平。

（1）人才培养新目标：以生为本。《华盛顿协议》将“以生为本”理念贯穿人才培养的始终，强调“以学生为主体”“以学生发展为本位”等要旨，把培养学生的就业能力放在首位[6]。目前新工科建设中培养的工程技术人才要具有学科交叉融合的知识运用能力、解决复杂工程问题的能力等[7]。这些就业能力的培养要求我国高等工程教育工科人才培养方案的制订应抓住“以生为本”这一核心培养目标，将目标分解、细化，建立对应的知识体系，将通识教育与跨院系课程的设置、实践课程的设置、研究项目的设计开发等一并纳入培养方案之中，实现对学生由“输入—输出”的全过程指导。同时落实好新工科的“五新”方針，在激发学生学习兴趣、鼓励学生创新创业、加强校企协同培养等方面下功夫，以此来培养专业水平高、就业能力强的工科人才。

（2）人才培养新模式：产出导向。产出导向作为工程教育专业认证的核心理念已经深入人心，它强调教学的反向设计和学生取得的学习产出，关注学习过程和教学评价效果。它在教学目标上落实了工程认证的毕业要求，在教学内容上具有更大的选择性，更能体现“学生为本”，在教学评价上注重多元化[8]。“产出导向”强调按照社会发展和经济需求培养人，“CDIO”则是强调职业环境来培养人，“CDIO”为实现“产出导向”提供了可参考的经验[9]。对此，新工科建设要牢牢把握这一核心，总结“CDIO”工程教育人才培养改革经验，将“产出导向”理念融入新工科建设的全过程，加强专业核心知识的教学、增强实践训练课程的比重、提升学生解决复杂工程问题的能力，循环形成以产出为导向的新人才培养模式，强化其与新工科建设的对接等效性，不仅创新了新工科专业人才的培养体系，还有利于新工科专业人才能力的增强和水平的提升。基于上述，新工科背景下新工科专业人才培养的要求为我国高校仪器类专业人才的培养指明了新方向、提供了新举措。

三、仪器类行业发展趋势与人才需求

1.新仪器发展过程

传统仪器一般是指用于检出、测量、观察物性参数等的装置或设备。科技发展瞬息万变，昨天的“Alpha-Go”被今天的“Alpha-Zero”取代，明天更多的“Alpha-X”出现。新仪器是指在传统仪器基础上，具备信息处理、 智能控制、 互联、微型、多功能、大数据等特征的科学仪器，其外延使得装备装置向平台转变、测控技术向智能转变、信息感知进行集成、结构从有形向无形转变等。新仪器的发展也将经历几个阶段，每个阶段对工科人才知识能力有不同的要求。早期阶段：仪器由电子电路转换数据，可直观直读，人工计算比对后可得测量结果；中期阶

段：智能仪器具有微型处理系统，需自动化操

控，测量结果准确无误；后期阶段：新一代仪器具备信息处理、智能控制、大数据等特征，对人才的信息化能力、复合型技能等方面要求较高。

2.仪器类新工科人才的分类培养

2017年，新工科专题培训班、全国高校新工科背景下仪器类专业教学研讨会等相继举行，从契合产业发展需求、人才培养能力（实践性、综合性、创新性）等方面深刻讨论了全国各高校仪器类专业的生存与发展，目前高校里的仪器类专业方向与新工科产业发展方向非常切合。

（1）传统仪器类学生。传统仪器类学生普遍缺少对本专业的体系特性和内涵的了解，以测控专业为例，学生大部分不知道测控与机械、光学、电气和自动化的区别，学习过程中容易陷入“什么都学，什么都不精”的恐慌，以致于毕业就业时缺乏底气。这需要在专业建设与人才培养方案制订时，明确本专业到底“测什么、控什么、用什么仪器”等，让学生知晓测控技术与仪器专业本身的特色和优势在哪里。每个高校特征不同，各高校测控专业在建设新工科时，应有侧重点地推进。综合实力强的工科优势高校更加注重国家战略、新技术、新产业等未知领域发展，以此引领新工科建设；专业实力强的高校更加注重产业急需领域而成为新工科建设的主体；地方高校则主要聚焦区域经济和产业发展领域，支撑新工科建设[10]。

（2）仪器类新工科人才。新工科可以理解为代表现代科学、应用科学、工程和工业实践的创新与进步、不同的学科交叉与融合而形成的新兴工程、新范式和对工科的新认识。当前，高校内大多数仪器专业培养的毕业生擅长于理论解题，入职后遇到实践问题时往往很难提出有效的解决方案，这种培养模式既不符合新工科发展趋势，也难以满足仪器行业对工程人才的需要。而仪器类专业正处于各个大类方向的交叉点，学科交叉更易产生产出，同样也能更快适应当前新工科的发展。

根据我国目前工程教育改革的实施情况，总结卓越工程师教育培养计划、工程教育专业认证、“CDIO”等前期探索的经验，明确仪器类专业人才培养目标，改革仪器类人才培养新模式，更好地对接产业经济社会发展需求。仪器类新工科人才应是具备多学科知识应用能力、工程实践创新能力、解决复杂工程问题分析能力、国际竞争力的复合型高素质工程技术人才。

四、构建新工科建设中的仪器类专业人才培养新模式

地方高校需要根据区域经济社会发展需求，明晰自身办学定位与特色，坚持工程教育专业认证中“学生为本、产出导向、持续改进”核心理念，以“解决复杂工程问题”的能力为导向整合课程体系及教学模式，积极探索基于“产出导向”的人才培养新模式。

1.内涵建设

（1）反向设计，确定人才培养新目标。新工科的建设结果主要贡献于产业，高校根据区域经济社会发展需求，反向设计培养方案，以行业和岗位要求为导向、以能力培养为核心、以课程群与“微专业”为单元，依托产教融合，明晰人才培养目标和定位；顶层设计，构建专业与产业无缝对接的人才培养结构。

新工科背景下培养的仪器类人才需要采用新的教学模式和教学方法。将传统理论和新科技新变革相结合，改变原有教学思想，提高学生学习兴趣。传统灌输式讲授容易使学生产生听觉疲劳，适当引入新型网络授课模式及翻转课堂等教学方法，让学生参与思考的过程更能调动学生积极性。

（2）交叉融合，重构人才培养新体系。一项新技术的发展需要依赖于多学科交叉，新工科的“新”并非一致开设新专业，更多应落脚在教学内容的更新。针对测控技术与仪器专业，新技术的发展融入物联网、大数据分析、人工智能、智能医院等内容是非常必要的。课程是人才培养的主渠道，新知识结构的构建包括课程的增减、内容的优化；比如设置课程群、重构灵活的模块化课程体系、培养职业核心能力、设置自主个性化与专业拓展课程群、开发在线课程等，为学生提供更多课程资源，构建完善的课程体系。

（3）双师双能，提升师资队伍新能力。教师的眼界影响学生的视野，教师对于新科技的洞察力决定授课质量。新工科要求面向产业，面向未来。目前，地方高校教师多数是从学术研究型高校毕业后再进高校，没有经过企业工程实践锻炼，使用的教材更新速度和研究领域的创新赶不上新工科发展的步伐。因此，提升地方高校教师的工程实践能力显得尤为重要。高校应引进行业企业专家或技术拔尖人才，送教师进企业，深化教师产学研合作、联盟计划等项目，以科研成果促进教学，与企业共建校企合作课程，搭建联合实验室与实习实训平台，推进“双师双能”型教师队伍建设，形成校企共赢的人才培养模式。

（4）对接产业，打造实践教学新平台。与企业合作搭建创新创业实践平台，为培养学生工程创新能力提供支撑。加强课外实践教学环节，倡导“院院有赛事、人人都参与”的学科技能竞赛氛围，积极承办和参加国家级、市级各类竞赛，鼓励企业冠名的技能竞赛，形成多层次、全覆盖的学科技能竞赛体系，积极鼓励学生参加创新创业大赛，培养学生对短期实践获得的成就感，激发学生兴趣，调动学生的主观能动性。此外，高校应加强实习基地和校企联合培养工作室建设，完善创新创业创意教育体系，强化工程实践创新能力培养。

（5）国际接轨，提升工程教育新质量。新工科背景下培养的工程技术人才应具备国际视野。目前，我国已建立具有自身特色、国际实质等效的专业认证制度和国际接轨的工程教育评价体系。此外，还需把我国本科专业类教学质量国家标准、工程教育专业认证标准和专业评估等评估模式相结合，开展专业质量三级认证与排名试点工作，完善基本质量认证、国家质量认证、国际质量认证三级专业认证体系。充分利用大数据分析方法和技术，将国家高等教育质量数据常态监测、专业质量认证和“三个一流”建设紧密结合，构建完善的质量保障体系，提升工程教育质量。

2.人才培养案例

学生创新实践能力的培养离不开“面向课程体系与解决实际工程问题”实践教学体系。新工科人才培养体系离不开校内核心课程、学生创新活动项目和综合性学科竞赛、毕业设计、社会实践等多个环节的培养。上海电力学院自动化工程学院测控技术与仪器专业以此为契机，开设了创新教育试点班，按照全贯通模式改革测控专业培养方案中與大学生创新、产学研实践活动项目和学科竞赛紧密相关的六门专业核心课程（自动控制原理、过程控制设计、检测技术、光电检测、计算机硬件、单片机系统设计），将相关知识和能力点融入课程教学中。并先后开展了智能车模竞赛、西门子工控比赛、电子设计大赛和机器人大赛，形成了四个大赛群。

基于知识和能力要求，构建了训练环节、实战环节和提高环节的逐级递进闭环结构，改进了现有实践教学体系，实现专业教育与创新教育的融合。

训练环节：以核心专业课程群对接大学生创新活动体系，结合为训练环节。通过核心专业课程教学内容、形式、课程设计等环节结合创新活动开展中所需知识与技能；通过课程相关的实验平台、学科平台为依托设置创新活动项目，增强创新活动项目的工程性。

实战环节：通过大学生创新活动项目和综合性学科竞赛，在实战环节中，培养学生综合工程素质，体现在德育、应用与创新三素养的培养。

提高环节：学生根据自己的实际情况，可以在毕业设计环节中延续创新活动项目或者将学科竞赛的内容进一步提高。

该测控试点班的学生通过课程学习、大学生创新活动和学科竞赛实战，以及毕业设计和毕业实习，综合工程素质能力得到了很大提高。学生对于参加试点班非常满意，就业能力也大幅提高，深受用人单位欢迎。

当前，以信息产业和人工智能为代表的全球新科技产业革命驱动着世界新经济格局的形成与发展[11-12]。高校新工科人才的培养以工程教育专业认证理念中“产出导向”为指引，根据国家新产业、新业态的发展需求，明晰学生能力要求与发展定位，反向设计人才培养方案，构建多学科交叉融合的价值塑造、知识体系、能力结构“三位一体”的课程体系，激发学生的创新意识和学习兴趣，提升学生综合素质与国际竞争力。因此，仪器类专业应加快新工科建设步伐，根据国家经济社会发展需求，创新人才培养模式，将仪器类专业人才培养水平逐步提升到新的高度。

参考文献：

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[12]林健.引领高等教育改革的新工科建设[J].中国高等教育，2017（13）：40-43.

[項目来源：上海市教育评估院2016年教育评估研究课题“上海高校专业评估、专业认证比较与对策研究”（编号：沪教评201603）]

[责任编辑：余大品]