新工科下多学科个性化人才培养模式探索与实践

黄曼绮，罗建中，屈立笳，彭光辉

（1.电子科技大学成都学院 云计算科学与技术系,四川 成都 611731；2.国家行政学院电子政务专家咨询委员会，四川 成都 611731；3.四川大学 计算机学院,四川 成都 610065）

0 引言

新工科是对传统工科专业进行升级改造的新专业，主要包括云计算、智能制造、机器人等。较之于传统工科的人才培养模式，新工科培养目标为集创新能力、实践能力以及国际竞争力等素质于一体的复合型人才[1]。由此可见，新工科与未来的新经济、新兴产业适应性更好，研究其人才培养模式，具有举足轻重的意义。

对于新工科的人才培养模式而言，近年来各高校做了大量研究，取得了丰硕的成果。例如，文献[2]通过调研美国普渡大学，在课程体系建设、学科交叉以及培养方案的制订等方面提出了我国高校新工科建设的建议；文献[3]在新工科专业的建设过程中，构建了教学质量分析模型并定义了影响因素，达到了提高新工科专业建设质量的目标；文献[4]将新工科人才培养的内涵特征与我国高校仪器类专业特点相结合，提出了基于新工科理念的仪器类专业人才培养模式；通过对上述研究进行分析可知，三者均有一个共同特征：将新工科的理念与学校的实际情况相结合，提出了特点鲜明的新工科专业建设方案。

1 培养建设总体目标

以电子科技大学成都学院云计算科学与技术系（以下简称云计算系）为例，新工科建设总体目标是在新工科的个性化人才培养模式探索与实践过程中，树立以学生为中心的创新型、综合性和全周期工程教育“新理念”，遵从动机激发、认知促进、情感支持和能力提升的教育规律，使学生在多样化专业格局下具有个性化选择的余地，通过学校、科研项目和企业合作育人平台的专业训练与工程实践，解决大学生在校的知识学习与业内企业对新员工就业所需专业知识和技能脱节的这一最后一公里的问题；让每位学生都能获得就业或继续学习所需专业理论知识或一技之长，学生既能无缝对接企业的就业岗位，毕业即能成为一名相关岗位的合格员工，又能为其继续深造奠定必要的理论基础和工程方法。

2 实施建设工程方法

2.1 一“贯”——从学生入学到毕业的各个环节始终贯穿为培养学生的创新精神和创新能力提供个性化课程组合

通过对教学内容中专业课程与知识的结构调整和优化，强化教师团队的专业知识结构配置和知识更新，同时整合学院实验室资源、教师研发项目和校企联合育人平台资源，从制度和情趣两方面引导和督促学生融入新工科专业的教学和实验实习环节中，激发出学生的专业知识潜能、兴趣和特长。具体的实现措施为：①校企联合研发案例引入。从学生入校到毕业的整个学习过程中，根据课程的学习内容引入校企研发实战案例，引导学生进行深度分析和/或动手还原相关课程的知识内容。该措施是让学生从入校之初就开始逐步获得对未来所从事行业、岗位的相关技术和工程方法的认知，明确学习目标和方向，培养学生的专业兴趣，激发其学习的主观能动性。一旦学生自身具备饱满的学习热情后，往往都能体现出某一方面的偏向或特长。②学生特长评定指标体系的建立。由行业岗位需求、学生课堂学习成绩及学习能力为核心要素为基础，制定一套学生特长评定指标体系，以此对每位学生的特长进行评定。根据学生自身意愿，利用我们的教学实践经验和新技术研发的成果积累，并与业内一线企业合作，指导学生为其选定行业内某一相关的技术（就业岗位）方向进行下一步的因材施教式培养。

2.2 二“融”——构建新工科专业中融入多学科后的课程内容体系，调整师资结构，更新教学方式

将数据科学与大数据技术、云计算和网络空间安全3个专业的核心课程进行专业分类整合，以此与财经、经管、智能制造和物联网等专业领域实现交叉跨界融合。

在个性化教学过程中引入“类双元制模式”，该模式参考但有别于德国双元制教学模式，其区别在于合作的对象并非是企业（法人），而是企业中相关的具体岗位上的员工。借助已建立的企业导师网络和我校自身培养出来的优秀毕业生，邀请他们成为我们实施个性化教育的“第三方导师”。为每个已领悟自身所长的学生选定一位导师，以线上教学交流学习辅以线下在校辅导员管理的模式开展教学。

2.3 三“实”——在学习专业理论知识的基础上着力培养学生的实际操作能力

广泛调研新技术产业相关行业对各层次的人才知识和技能的具体需求，以此为导向从以下3个方面着力培养学生的实际操作能力。

（1）模拟课程实验项目的开展。以企业实际业务场景为题目，结合工具使用和算法重现及改进，制定课程实验教案，开展课程实验活动。

（2）企业项目实操。剥离和萃取企业实际业务工作中的项目，让学生独立或参与项目的设计与开发实践。

（3）从事生产实习。采用请导师进来和派学生出去的方式分层次和分阶段从事生产过程中的实习。

在这个模式下，导师对学生的教学不拘泥于在校期间的讲课模式，而是强调以该导师在工作岗位中面临的实际问题、工作任务为教学蓝本开展项目化实践，将书本知识转化为实习内容，辅以学生自主学习向导师提问请教。导师定期对自己所带的学员进行考评评价，而这一考评的依据则以学生在实训项目中的动手能力及输出成果为核心，该考评评价对学生学业影响占比超过40%。

2.4 四“协”——跟踪新技术产业发展和新技术应用趋势，多方协同使人才培养动态地适应企业人力资源需求的变化

（1）通过产教协同，使课程知识结构体系与个性化专业培养方案相结合，适应新产业、新产品和服务形态的变化，一般采用小题目、模块化和项目制方式，达到使学生在完成通识教育和专业基础学习的前提下，实现个性化发展。

（2）通过师学协同，实现学生的个性化学习和特长发挥模式，将努力学习的刻苦精神和精益求精的工匠精神通过项目参与和/或独立设计等实践活动纳入对学生的日常教学活动中。

（3）通过政教协同，及时掌握学生的思想和心理动态，培养学生正确的三观。为每个已领悟自身所长的学生选定一位导师，以线上教学交流辅以线下在校辅导员管理的模式开展教学。注重培养学生与人为善的团队合作精神。

（4）通过理实协同，在实验、实践和实习中完成实践—认识—再实践—再认识的认知循环，培养学生的独立思考和创新思维能力。

“一贯、两融、三实和四协”培养模式，为新工科个性化人才培养的方案提供了思路。按照这个思路，我们研制了一套线上培养方案，整合所有企业和学院导师信息，让所有在校相关专业学生线上自主选择导师。导师与学生之间呈一对多关系，一个导师可以带多名学员，但每名学生单位时间周期内仅能跟随一名导师，而以月为单位，学员可以根据自身情况改换导师。这也是充分考虑到行业的项目周期特点和学生充分发挥、培养自身特长的需要。

3 实施措施和步骤

（1）走访企业，特别是科技型公司、创新创业的企业，收集它们急需的岗位人才需求信息，比如知识要求、能力要求和素质要求，根据我校的实际情况，形成企业在新工科领域的需求说明书。使用心理测评方法和学生访谈方法，对学生的个性和兴趣偏好进行评估，形成每一个学生的个性信息和个人发展的规划书。

（2）按照人才需求说明书要求，组织学院的专业教学骨干和教育专家、外聘企业专家编制既符合国家学历教育要求，又符合企业岗位需求的课程体系方案，同时编制相应的能力技能要求的体系方案。

（3）针对不同年级、不同层次，根据教育部和学校课程体系方案和能力体系方案框架设计的原则要求，组织专家和科任老师选择教材资源，包括纸质教科书、网络上如MOOC视频、精品课程和其他教学资源；对于课程体系中需要变通或补缺的部分，组织人员编写具有较强针对性和适应性的教材；形成与课程体系相适应的教学资源库。确定实验的题目并制作实验指导书，形成模块化和项目化的实践单元，对于能力突出和高年级的学生，组织安排到实习基地公司和对口协作公司进行生产实习。根据学生的个性特点和个人发展规划，配伍学生的知识和技能培养的课程资源，充实“三实”内容，实现新工科个性化培养的输入基础。

（4）对于低年级学生，重点培养学生新工科的理论基础知识和基础技能，以兴趣小组或创新团队的形式，培养学生对专业的兴趣和团队合作能力，发现特长和挖掘潜力；让学生逐步认清个人的具体情况，逐步找准将来工作岗位的目标，逐步清晰自己的个人发展的职业规划蓝图。

（5）对于高年级学生，重点培养学生新工科的专业基础知识和高级技能，在实践项目和生产实习中培养和锻炼学生的组织和领导能力，学会利用所学专业知识和工程方法独立思考发现问题、解决问题的能力。

（6）以成果导向的教育理念（OBE），采用多元和梯次的评价标准，重点评价学生学习成果的内涵和个人学业进阶的情况，因人而异，不单纯强调学生之间的横向比较。根据每个学生能达到教育要求的程度，赋予从不熟练到优秀不同的评定等级，进行针对性评价，通过对学生学习状态的明确掌握，为学院和老师改进教学提供参考[4]，同时，通过走访企业和同学，评估培养模式的优缺点，为改进工作思路、方法提供依据。实施路线如图1所示。

图1 实施路线

4 实践成果

要培养“新工科”的人才需要有专业的课程体系支持，我们选择了“领域知识工程”作为课程体系的支撑。

知识工程是源于专家系统建造而形成的一个研究领域，目前已经成为一个跨学科的综合学科，领域知识工程则是构建特定应用场景知识体系的学科，包括应用场景业务分析、应用场景知识库构建、原型系统设计与开发和系统实施监督等内容；本课题是以领域知识工程为导向，针对新工科的培养目标设计出一套具有前瞻性和可推广的培养体系和课程体系。

在知识工程的基础上，衍生出来的领域知识工程学科是以培养信息社会通才为使命、让学生具备构建领域知识系统的能力。这是一个具有前瞻性的学科，需要多学科的知识融合。一个多学科的融合可以让大家从多个方面重新定义多种内容，打破常规边界，基于复杂情况的新的理解，从而获得解决方案。

领域知识工程则是对知识工程的知识的描述。我们以领域知识工程为导向，针对新工科的培养目标设计出一套具有前瞻性和可推广的培养体系和课程体系，如图2所示。

图2 领域知识工程培养体系

理念需要实践，针对以上思想，我们计划制定创智班的培养方案总体思路：以整合多个专业知识结构为基础，实践新工科建设理念，构建全栈工程师知识体系；搭建学校实验室、教师研发平台和企业研发项目相结合的多元化协同育人平台；营造激发和挖掘学生兴趣、特长的良好环境；创建有利于学生专业化发展的实训实习基地；以实现培养伟大工程师的目标。

1）开展网络市场监管课题研究，探索教学方法。

在工商总局、食药监及质监三部委合一形成新的市场监管总局。针对网络市场监管这一新兴业务存在较多的法规、手段的空白。2018年6月，国家市场监管总局发起网络市场监管及服务示范区创建工作，我院参与其中，负责评估指标技术化、数据化工作。针对三大类共34项指标，组织老师带领106名学生，先通过互联网进行广泛的样本数据采集，将与指标相关的法规文件、新闻报道和学术报告分为三大类样本。再在此样本基础上采用大数据分析及深度学习方法将其进行标签标引、标签压缩及标签合并等工作。最终为每项指标创建出基于现有样本的特征模型。

输出为资源库平台。项目中遍历网站数过千，收集样本约1万多条，数据量近1T。形成标签8 000余个，建立特征库34个。

该项目完全是基于领域知识工程思想开展，为本课题的践行提供了多学科实践支持，锻炼了同学的多学科主动学习能力。

2）将领域知识工程培养思想植入创智班管理，验证教学效果。

为更好地帮助同学个性化发展和成长，响应不同的学习需求，教师团队开展了多次专题教研讨论，包括学生访谈、问题反馈、开会讨论等。经研究决定，根据项目目标及时对创智班的课程做出部分调整，由教师和学生共同制定个性化的培养方案，包括创智班必修课程、跨专业选修课程两部分，项目负责人亲自担任班主任，大幅度提高了创智班同学的学习热情。

3）导入全国统一信任服务平台研究课题，深化本项目的研究工作。

联合卫士通参与基于领域知识工程的全国统一信任服务平台研究，参加该课题老师有9人，同学30人，目前已采集资料5 000余篇，分析政务应用场景50余个，下一步，还将开展原型系统的设计工作。

5 未来推广计划

以学院云计算科学与技术系的云计算、大数据和信息安全专业及学院计算机系的软件工程和计算机应用技术专业的学科集约集成为支撑，以学院内的经管系、文理系、财经系、图形艺术系等相关专业交叉融合为着力点，面向国家政务活动和经济文化生态建设发展面临的感知智慧化、决策智能化的需求，满足当前和未来社会对战略型通专识人才、业务或信息技术架构师、卓越销售专员、中高级项目经理和知识工程师的需求，学院拟规划和建设领域知识工程专业。学院在已有的教学和培养初步探索的基础上，利用学院改制转设的战略发展机会，顺应国家未来发展的新时代潮流，特别是两个一百年的奋斗目标和“中国制造2025”的行动计划，满足当前和未来社会对战略型通专识人才、业务或信息技术架构师、卓越销售专员、中高级项目经理和知识工程师的需求，重点着力建设“领域知识工程专业”，制订出近期和远期的建设目标。

6 结语

以电子科技大学云计算系试点的新工科建设为例，结合云计算系的实际特点，我们从整合专业课程内容、优化师资措施、领域知识工程支撑体系3个方面重点探索独立学院层次的高校实施在新工科建设中实现个性化人才培养的设计理念和工程方法，实现了在专科层次形成培养具有工匠精神的专门技能型人才的工程教育模式，在本科层次形成培养具有新经济技术与产业适应能力和创新思维的应用型中高级工程技术人才的工程教育模式。