新工科背景下信息学科拔尖创新人才培养模式研究

蔺永政，韩士元，孙雪松，周 劲，马 坤

（济南大学 信息科学与工程学院，山东 济南 250022）

0 引 言

近年来，为应对全球范围内新经济的发展，主动服务国家创新驱动发展和“一带一路”“中国制造2025”“互联网+”等国家重大战略的实施，各级教育部门正积极组织开展新工科研究与实践。人才是发展壮大新经济的首要资源[1]，作为人才培养、科学研究的主力军，高校自然成为新工科建设的责任主体。信息学科是新工科支撑互联网+、智能制造、海洋空间、生物医药、新材料、新能源等新产业升级和发展的基础和核心。针对新工科背景下的教育教学问题，开展信息学科拔尖创新人才培养模式的探究刻不容缓。

1 信息学科拔尖创新人才培养的背景及意义

创新创业能力是对新工科培养的工程科技人才的首要能力要求[2]。随着全球化进程的加快，国力的竞争已经演化为人才的竞争，创新型人才培养已成为国家战略。创新型人才就是具有创新精神和创新能力的人才[3]。2010年7月公布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）》中明确指出高等教育的培养目标重点放在着力培养信念执著、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专业人才和拔尖创新人才。这为我国高校进行精英人才培养模式改革、探索拔尖创新人才培养模式带来了新的机遇和挑战。构建和实践拔尖创新人才本科阶段的培养模式具有十分重要的理论价值和现实意义。

信息学科拔尖创新人才培养模式的改革具有战略性、全局性、引领性的意义。众所周知，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术等方面的科技革命极大地推动了人类社会经济、政治、文明领域的变革，也影响了人类的生活方式和思维方法。其中，信息学科的作用举足轻重，已经成为综合国力竞争的重要组成部分。近年来，在深入推动创新驱动发展战略和适应发展新常态的大背景下，“大众创业、万众创新”的局面蔚然成风，但“人才培养的同质化”与“社会需求的高端化”之间的矛盾依然突出。因此，如何依据信息学科特色和各高校自身发展情况，构建与实践符合信息学科发展趋势、凸显精英教育优势的拔尖创新人才培养模式，切实提高信息学科教学水平和质量，为高水平大学的建设提供有效支撑，已经成为信息学科高等教育工作者迫切需要研究的重要课题。

2 拔尖创新人才培养的国内外现状分析

进入21世纪，各国在拔尖创新人才的培养上积极探索，例如美国的荣誉教育、法国的大学校精英教育、日本的21世纪COE计划以及韩国的21世纪智慧韩国工程等，充分体现了专业拔尖创新人才的培养在当今世界各国实现经济科技发展和提升综合国力的重要性。

拔尖创新人才的培养也是我国实现人才强国战略的重大举措，是建设创新型国家，实现中华民族伟大复兴的历史要求。我国教育部、财政部关于《“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见》中明确指出：提高质量是高等教育发展的核心任务，全面提高高等教育质量的核心是大力提升人才培养水平，牢固确立人才培养在学校各项工作中的中心地位和本科教学在大学教育中的基础地位。同时，国家实施的“基础学科拔尖创新培养试验计划”“大学生创新性实验计划”及建立人才培养模式创新实验区等政策，无不鼓励高校应积极探索拔尖创新人才的培养模式。然而，培养拔尖创新人才往往是传统教育教学模式难以胜任的。

我国信息学科拔尖创新人才培养工作的探索始于本世纪初期。2009年教育部启动对基础学科拔尖创新人才培养的“珠峰计划”，率先在北京大学、清华大学、中国科技大学、浙江大学等11所高校的信息学科开设实验班，培养相关领域的精英人物。其中，北京大学的“元培计划”、清华大学的“清华大学人才培养计划”、南京大学的“伯苓班”和“省身班”、中国科学技术大学的“果壳计划”等都在信息学科拔尖创新人才培养模式方面作出了创新性探索，并取得了令人瞩目的成果。

从目前国内外各高校实施的信息学科专业拔尖创新人才培养模式来看，其培养目标具有一致性，都强调培养具有引领作用的未来领导者或各自专业领域内的拔尖创新人才。各高校在制订拔尖创新人才培养模式时，充分考虑了地域特色和学校优势，各有侧重，都为过去一段特定时期的人才培养做出了贡献。

3 新工科背景下信息学科拔尖创新人才培养模式的构建

拔尖创新人才培养需要遵循教育规律和人才成长规律[4]，应根据新工科背景下信息学科特点和发展趋势，从自身优势出发，以阶梯式培养下的“小班化”教学模式为基础，探索“强化专业基础、紧跟学科前沿、转化自身特色”的创新型专业课程体系，构建“基础训练、综合设计、研究创新、导师引领”四层次、一体化的实践教学体系，辅以内涵丰富、多层次、立体化的“第二校园”经历机制，探索专业理论基础和专业科研实践相平衡的创新型培养模式，构建新工科背景下的信息学科拔尖创新人才的培养模式，培养综合素质高、基础理论扎实、创新能力强、创业思维敏捷的信息学科拔尖创新人才。

3.1 探索阶梯式培养机制下的“小班化”精英教学模式，保障学研氛围

长期以来，我国传统的教育实践一直遵循“通识教育、专业培养”的固定模式，创新能力培养、差异化培养欠缺。因此，如何突破传统教育框架的束缚，遵循“为杰出人才的成长奠定坚实的基础”的教育理念，在“小班化”精英教学模式基础上，以前期强化基础，后期研究型、个性化培养为特征，探索符合拔尖创新人才培养规律的“基础研究—科研能力—创新思维”阶梯式培养机制是迫切需要解决的问题。

小班化探究性学习可以优化学生的知识结构，打开学生的个性发展空间, 提升学生的创新品性[5]。在人才选拔方面，遵循公开、公正、公平的遴选原则，着眼德、智、体全面衡量，择优选拔。学生既要满足根据所学课程成绩制定的初始选拔条件，还必须通过重在考查专业学习潜力、动手实践能力、外语表述能力等综合素质的面试环节，而且选拔人数严格控制在15～20人之间，以确保“小班”份额实至名归。在具体实施过程中，为“小班”设置专用教室+实验室机位，配备专门的班主任/辅导员和学术导师，并规定每位导师指导学生数目不大于2人，整个学习周期中专兼职教师与学生比例大于1：1。

应制订适合拔尖创新精英人才培养的管理制度和培养机制，营造积极向上的学研氛围，建立一支由项目负责人、班主任、高学历教学管理干部、辅导员、青年教师、教学秘书组成的拔尖人才培养教学管理团队，具体负责“图灵班”的学生选拔、日常教学实施、专业课程修习指导、学生专业讨论班组织协调、学习状态跟踪、学生业余科研项目组织、学生专业实践活动等方面工作。以“小班”精英培养为基本模式，制定各类规章制度，建立一套具有可操作性的学生选拔、学生培养和学生成才的保障制度，并在班级内形成积极向上的创新氛围。在培养机制方面，明确阶梯式培养阶段划分及各阶段培养目标，低年级夯实专业基础，培养学生的专业学习兴趣，高年级注重专业素质培养，因材施教，注重个性化发展。从第五或第六学期开始，督促学生及早进入导师课题组、实验室，实施基础研究—科研能力—创新思维的梯度培养机制，提升学生的专业研究兴趣，培养创新能力。

3.2 构建创新型专业课程体系——强化专业基础，紧跟学科前沿，转化自身特色

专业课程体系的改革是优化人才培养方案的核心，是提高高等教育教学质量的有效途径。“厚基础，求创新”是拔尖创新人才培养中的核心目标。因此，如何以课程体系和教学内容的改革为切入点，夯实专业基础能力，注重体现理工科前沿和专业特色，转化自身优势，构建创新型专业课程体系是一项重要的研究内容。

构建符合信息学科拔尖创新人才培养需求的“厚基础能力、凸显专业特色和前沿、体现自身优势”的专业课程体系。以学校计算机科学与技术专业为例，一方面注重专业基础培养，着重建设“计算思维”“系统能力”等专业基础型课程群，整合程序设计基础、面向对象程序设计、计算机问题求解（包括离散数学、数据结构、算法设计与分析）等软件基础类课程和计算机系统基础（包括电路与数字逻辑、计算机组成原理、计算机体系结构、计算机操作系统、编译原理、硬件描述语言）等硬件相关课程，夯实学生的专业知识基础；建设专业应用型课程群，开设综合性实验、实训和导师制课题，实现学生专业理论知识与实践技能之间的融会贯通。另一方面，突出学科前沿，体现自身优势，建设“智能计算”“数据处理与分析”专业核心型、专业前沿型课程群，迎合学科发展前沿和信息产业需求，拓宽学生科研思路，提高学生实践创新能力，培养学生在“互联网+”方面的知识技能和创新意识，并实现学科优势转化。

3.3 构建实践教学体系——训练基础技能，提升研究能力，引导创新思维

传统的实践教学侧重对学生的知识灌输，可谓复制有余，启发不足，缺乏创新意识和创新能力的训练和培养。因此，如何探索学以致用、理论与实践的切入点，将学科前沿技术、教师科研资源和优秀成果与实践教学体系有效融合，充分发挥高水平教师在拔尖创新人才培养中的主导作用，构建“基础训练、综合设计、研究创新、导师引领”的创新型实践教学体系，也是构建新工科背景下信息学科拔尖创新人才的关键。

探索符合拔尖创新精英人才培养需求的系统、科学的实践教学体系，为学生创新实践能力的培养提供有力支撑。一方面，要整合实践教学体系，将学科前沿技术和导师课题内容带入实践教学体系，优化实践教学内容，形成良性循环；另一方面，实施本科生预研机制，辅以“项目驱动式”本科导师制，让学生进课题组、实验室，尽早接触科学研究前沿理论知识和核心技术，培养学生的专业科创兴趣，提升创新能力。

3.4 开展“第二校园”经历机制——开阔视野，培养创业思维，增强竞争意识

新工科背景下，如何培养创业思维、开拓创新视野是拔尖创新人才必备的特质之一。如何有效挖掘国内外高校、知名企业资源，积极寻求合作机会，为本科生创造到国内外知名大学、科研机构或知名企业访学、交流的机会，构建内涵丰富、多层次、立体化的“第二校园”经历，是拔尖创新人才培养的另一重要内容。

学生创新能力的培养状况, 是检验教学质量的重要指标之一[6]，应探索内涵丰富、层次多样的“第二校园”经历机制，为开拓学生视野，培养创新创业思维，实现校校、校企之间的资源共享和优势互补提供长效机制。校校合作方面，借助外出交流教师的资源，努力寻求合作可能，以交换生、短期交流学习等形式开展多样性的交流活动；校企合作方面，积极寻求与专业领域知名企业合作的可能，以实习生、校外师资培训、企业专家报告等开展“第二校园”经历活动，培养学生的创新创业思维。理论教学与实践教学是高校教育的两个重要组成部分，其中，实践教学对于大学生，尤其信息学科类专业学生的实践技能和创新能力培养起到至关重要的作用，是衡量学生技能水平的一个重要指标。参与学科竞赛，借鉴学科竞赛中涉及的操作环节，对信息学科类专业实践教学的改革具有促进作用。

4 结 语

探索新工科背景下信息学科拔尖创新人才的培养既是对《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》精神的贯彻，也是各院校“十三五”发展规划的重要任务。针对传统信息学科教育框架的弊端，根据培养综合素质全面、学科基础扎实、科研创新能力强、创业思维敏捷的优秀拔尖创新人才培养要求，以构建专业理论基础和专业科研实践相平衡的创新型培养模式为出发点，以加强学术科技创新思维与创业思维培养为切入点，探索创新型教学模式，改革和重构专业课程体系和实践教学体系，探索“第二校园”经历机制，是对构建科学、可行的信息学科拔尖创新人才培养模式的有益尝试。