在创新驱动下一流大学、一流学科“三构建+两融合”本科人才培养新模式

高改梨

摘  要：文章依据《“十三五”国家科技创新规划》需求和新工科工程科技人才培养目标，在深入理解工程教育“新理念”、学科专业“新结构”以及人才培养“新模式”的基础上提出在創新驱动下一流大学、一流学科“三构建+两融合”本科人才培养新模式。“三构建”构成培养复合型、创新型人才的“三部曲”，其中构建功能模块化课程体系是核心要素。在人才培养的全过程还要注重“两融合”，即创新与学科交叉融合、学科竞赛与工程实践融合，这种人才培养模式有利于培养具有创新、创造和创业能力的高层次技术人才，可推动工程科技创新、产业创新以及服务产业转型升级。

关键词：功能模块化课程;多课程融合实验;创新;学科交叉

中图分类号：C961        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）25-0013-03

Abstract： According to the requirement of the "13th Five-Year National Science and Technology Innovation Plan" and the objective of training talents in "new engineering"， a new training pattern of "three constructions + two integrations" for undergraduates in top-ranking universities and disciplines based on drive of innovation is presented on the basis of a thorough understanding of the "new concept" of engineering education， the "new structure" of disciplines and the "new model" of personnel training. The "three constructions" constitute the "trilogy" of cultivating interdisciplinary and innovative talents， in which the construction of the functional modular curriculum system is the core element. The "two integrations"， that is， the integration of the innovation and cross-discipline， and that of the discipline competition and engineering practice， should also be run through in the whole process of personnel training. The training pattern is conducive to cultivating high-level technical talents with innovative， creative and entrepreneurial abilities. It can also promote the engineering technology innovation and industrial innovation， transformation and upgrading.

Keywords： functional modular curriculum; multi-curriculum integration experiment; innovation; cross-discipline

2016年8月8日，国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》，在规划中明确提出：坚持创新是引领发展的第一动力，把创新摆在国家发展全局的核心位置，以深入实施创新驱动发展战略、支撑供给侧结构性改革为主线，全面深化科技体制改革，大力推进以科技创新为核心的全面创新，着力增强自主创新能力，着力建设创新型人才队伍，着力推进大众创业万众创新，塑造更多依靠创新驱动、更多发挥先发优势的引领型发展，确保进入创新型国家行列，为建成世界科技强国奠定坚实基础，为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴中国梦提供强大动力[1]。深入领会规划内涵“创新人才”是核动力。

2017年2月18日，为迎合新形势下培养创新型人才需求，“综合性高校工程教育发展战略研讨会”在复旦大学召开，会议提出我国高校要加快建设和发展新工科，新工科建设和发展以新经济、新产业为背景，树立创新型、综合化、全周期工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育“新体系”[2]。高等学校要发挥学科综合优势，主动作为，以引领未来新技术和新产业发展为目标，推动学科交叉融合和跨界整合，优化学科专业布局[2-5]。在这样的时代背景下，一流大学、一流学科必须审时度势，思考创新型人才培养新模式，建立人才培养新机制以适应我国经济社会发展需要。

一、本科人才培养新模式

（一）构建功能模块化课程体系

课程是教育教学的核心，直接决定着人才培养的质量[6]。以工程教育的新理念、学科专业的新结构构建基础功能模块、专业基础功能模块和专业功能模块。这些模块的依据是“工程”，即从重要工程中提取核心知识要素，将这些知识要素对应到紧密相关的课程，再把这些课程整合并设置成一个功能模块。在不同的功能模块中，可以有部分交叉、重叠的知识要素，但每个功能模块有其独特功能。学生以功能模块为最小单元选择课程，打破学科与专业壁垒，可以跨专业、跨学科，甚至跨界选择课程的功能模块。鼓励学生获取第一学位（主学位）和第二学位（辅学位），对于每种学位要明确理论与实践必修的功能模块，并制定主、辅学位的最低必修学分。对于主、辅学位下的同一知识点要素，主学位功能模块的学分应大于辅学位功能模块的学分，以保证主学位功能模块中知识点的深度与广度。以机械工程学科为例，将理论力学、材料力学和流体力学整合为力学基础功能模块，将数字电子技术、模拟电子技术和单片机原理与应用整合为电学基础功能模块，将机械制造基础、机械原理、机械设计和互换性与测量技术整合为机械设计制造专业基础功能模块。当然，应运用工程思维模式整合功能模块，将课程内容解构再重构，提取其核心知识要素，去除次要和重复知识要素，让这些课程有机结合，形成处理工程问题的最小单元，再综合考虑主、辅学位学分及其它相关因素，精编教学大纲。这种功能模块化的课程体系构成工程教育人才培养的“新模式”，不仅用于机械工程学科的学生，而且可供全校学生共享。

（二）构建多课程融合实验模块

以基础功能模块、专业基础功能模块和专业功能模块为单元，提取单元内每门课程的核心知识点，综合分析各个核心知识点的相互关系，将这些知识点以工程设计、工程制造及工程应用的思维模式提取实践要素，在此基础上设计多课程融合实验。这种实验可将课程知识工程化，以培养学生综合运用基础知识、专业基础知识的工程实践能力。以机械工程学科为例，综合机械工程测试技术、机械制造基础和互换性与技术测量等课程可构建“产品实践与微机测量技术及应用”实验模块;综合数字电子技术、模拟电子技术和单片机原理与应用课程可构建“基于单片机的检测与控制应用技术实践”的实验模块。

（三）构建校企联合工程实训基地

一流大学、一流学科的人才培养目标是具有创新思维与创造能力的高级工程技术人才。工程实训是理论与实践相结合的有效方法，也是培养高层次人才的必经之路。以机械工程学科为例，若要掌握制造技能，学生必须参与制造环节中重要工种的实习与实践，对于这些工种有的实习模式为“一名学生+一台设备+一名师傅”，还有的实习模式为“几名学生+一台设备+一名师傅”。在“双一流”高校教辅人员编制极其有限，人员的数量无法满足实习的要求。盡管“双一流”学校或学科具有较充分的学科建设经费，可以购置一些实习装备，然而仅有装备，没有专业的指导教师及生产环境，培养学生的工程实践及应用能力仅能纸上谈兵，也造成装备闲置，资源浪费。在这种情况下若能找到对路企业构建校企联合工程实训基地，将这些装备配置在企业，不仅能培养学生，更能服务生产，而且在企业每一位具有生产一线工艺知识的师傅都是最佳的实习指导教师，这些人可将工艺知识传授给学生，或者直接指导学生操作设备、制造零件、装配机器等。实习的学生也可以与师傅合作，共同完成一些机械零件的工艺规程拟定、技术文档的整理等工作，甚至学生的一些创新设计可直接用于研发企业产品。这种校企联合工程实训基地为“一名（或几名）学生+一台设备+一名师傅”实习模式提供了必要的人员、设备及环境支撑。既有利于学校培养人才，又有利于为企业服务，实现了学校与企业人才共享、资源共用，优势互补。当然还要综合考虑在实习基地学生的容量、食宿条件和全方位教育管理等具体问题[7-10]。

（四）创新与学科交叉融合

许多创新来源于新兴学科和传统学科间的融合以及传统学科之间的交叉与深度融合，学科的交叉点往往是新知识、新突破的产生点。例如，对于材料工程学科不断合成新材料，如：半导体材料、敏感材料、有机高分子材料及复合材料等。将半导体材料、敏感材料、有机高分子材料与电子电路结合，就会催生新的技术领域，甚至是新的产业，如：半导体照明、太阳能光伏等。若将有机高分子材料和机械设计结合，就能使机械装备具备特殊性能，如：轻质、高强度、抗疲劳、耐高温、耐腐蚀，同时还会具有节能和环保功效。再如：人工智能涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等，属于自然科学、社会科学和技术科学的交叉学科，其应用领域有机器视觉，专家系统，自动规划，智能控制，语言和图像理解以及遗传编程等。这些学科交叉融合便形成了新技术、新产业和新经济。

（五）学科竞赛与工程实践融合

学科竞赛的目的是培养学生的创新思维与创造能力，提升学生刻苦钻研理论知识并将理论综合应用于工程实践的能力。学科竞赛要有明确的工程背景，应将创新与工程贯穿到竞赛的整个工程，即从竞赛规划、实施直到最终结果的评价。创新是灵魂，工程是载体，无创新的竞赛是苍白的，无“工程”的竞赛是“玩具”的评比。对于国家级和省部级的教学竞赛，首先要制定科学、合理的评价指标，指标应具体、细致，还应有可操作性，如：创新及工程要素的融入，理论知识点的应用，学生的实际操纵能力以及现场的随机应变能力等;其次竞赛时评委要选择非参赛学校的专家和教授以保证公平、公正的评判结果，杜绝“自己命题-自己考试-自己阅卷”的“水竞赛”。“水竞赛”有时声势浩大，结果却是高分低能，不但不利于培养具有创新及工程能力的优秀人才，甚至违背了育人目标，在教学界还会引起大的负面效应。因此应建立完善的学科竞赛机制，保证学科竞赛能真正融入工程，在工程中创新，在创新中实践。

二、构建功能模块化课程体系的必要性和可行性

（一）构建功能模块化课程体系的必要性

功能模块化课程是“三构建+两融合”本科人才培养模式的核心要素，每个功能模块中的知识要素自成体系，可单独解决工程技术问题。功能模块化的课程体系是在分析工程问题本质的基础上提出的，每个功能模块的知识要素构成“线”型结构的知识体系，可单独解决工程中的“点”问题，多个功能模块融合就能解决工程中复杂的技术问题。在这些功能模块融合时还会萌发新的知识要素，这些知识要素又是创新、创造和创业的源泉。而对于传统的教学模式则以课程为单元，只有多门课程结合才能构成“线”型结构知识体系。在传统教育背景下大多数学生在本科期间仅能学习一个专业的知识，即获得一个学位，刚毕业时仅能处理工程中的“点”问题。在这种模式下对于任何一个专业的学生，其知识面较窄，对于创新、创造和创业来说，知识根基单薄，实现目标极为困难。若构建了功能模块化课程体系，学生以模块功能选择课程，目标具体明确，有利于把握每个模块的本质属性，同时可选择多个学科下的功能模块。这种功能模块化课程体系可为处理复杂工程问题提供多学科融合的技术支撑，为培养学科交叉的创新型技术人才提供可行方案，也为本科生获取双学位提供有效途径。

（二）构建功能模块化课程体系的可行性

信息技术与教育教学深度融合正在改变着传统的教学模式。2017年和2018年，教育部公布了有关本科教育的国家精品在线开放课程（慕课）总共1158门[11，12]。这种教学平台为教学改革提供了支撑，为探索新的教学模式提供了资源基础和技术手段。一些教师开始尝试基于慕课或微课的翻转课堂教学方式，引导学生线上学习，课上讲授与总结课程或实验中的重点和难点，再穿插师生与生生之间的核心知识讨论环节，即所谓混合学习模式。学生还可以利用这种教学平台采用在线学习和移动学习模式自学课程内容[13-16]。这种平台信息量大，学生可随时线上学习，学习方式变得灵活、多样。在慕课、微课快速发展的背景下构建功能模块化课程体系使得培养学科交叉的复合型、创新型技术人才成为可能。这种基于慕课或微课的教学平台不但可提高教学质量，而且可提高教学效率。

三、结束语

本文依据《“十三五”国家科技创新规划》需求和新工科工程科技人才培养目标，在深入理解工程教育“新理念”、学科专业“新结构”以及人才培养“新模式”的基础上提出在创新驱动下一流大學、一流学科“三构建+两融合”本科人才培养新模式，其中构建功能模块化课程体系是核心要素。功能模块化课程是以工程为依据，即功能模块化课程是在分析工程问题本质的基础上提出的，每个功能模块的知识要素构成“线”型结构的知识体系，可单独解决工程中的“点”问题，多个功能模块有机融合解决工程中复杂的技术问题。功能模块化课程、多课程融合实验及校企联合工程实训是培养复合型、创新型人才的“三部曲”，同时在人才培养的全过程要注重创新与学科交叉融合、学科竞赛与工程实践融合，这种人才培养模式有利于培养具有创新、创造和创业能力的高层次技术人才，可推动工程科技创新、产业创新以及服务产业转型升级。

参考文献：

[1]国务院.“十三五”国家科技创新规划[Z].2016-08-08.

[2]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革创新[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：20-28.

[3]龚晓嘉.综合性高校在实践教学中培养新工科创新型人才的探索[J].高教学刊，2017（12）：141-142.

[4]王娟，杨森，赵婧方.“拔尖计划”2.0背景下提升创新人才培养质量的思考与实践[J].中国大学教学，2019（3）：19-24.

[5]张雪蓉.一流大学本科教育的目标设定与实践路径探析[J].中国大学教学，2019（2）：68-73.

[6]王正青，董甜园，唐晓玲.美国教育研究协会（AERA）百年教育研究回顾与当前动向[J].教育科学，2018，34（2）：74-80.

[7]王建平，张荣芸，潘道远，等.“卓越工程师计划”企业实习的有效实施及评价研究[J].教育教学论坛，2019（23）：24-25.

[8]聂晓根，陈剑雄.面向创新型机械工程人才培养的实践教学探索与实践[J].教育教学论坛，2019（19）：141-143.

[9]杨剑婷，郭元新，翟立公.工程教育认证中基于校企共建实验室的人才培养模式思考[J].教育教学论坛，2019（19）：35-36.

[10]王荣德，王培良，祝守新，等.协同创新视域下培养现代工程技术人才探析[J].教育探索，2019（1）：60-64.

[11]中华人民共和国教育部.教育部关于公布2018年国家精品在线开放课程认定结果的通知[Z].2019-01-11.

[12]中华人民共和国教育部.教育部办公厅关于公布2017年国家精品在线开放课程认定结果的通知[Z].2018-01-15.

[13]王正青，唐晓玲.信息技术与教学深度融合的动力逻辑与推进路径研究[J].电化教育研究，2017，38（1）：94-100.

[14]冯菲，于青青.基于慕课的翻转课堂教学模式研究[J].中国大学教学，2019（6）：44-51.

[15]崔亚琼，康淑瑰，郭建敏，等.实变函数课程翻转课堂的教学实践研究[J].教育理论与实践，2019，39（12）：53-55.

[16]孙姣霞，刘雪莲，潘瑾，等.微课“翻转课堂”在精密仪器实验中的应用[J].教育教学论坛，2019（18）：273-274.