面向新工科的拔尖创新人才培养探索与实践

李永华 林家儒

【摘要】新技术发展需要高校相关专业尽快转变，以适应新经济的发展，为社会提供更多的优秀人才。基于信息通信领域的专业特点，对新工科背景下的人才培养进行了分析，提出新工科背景下的人才培养体系，对新工科人才培养方法做了深入探讨，实践了基于案例的人才培养过程，为新工科拔尖创新人才培养提供参考。

【关键词】新工科 专业建设 人才培养信息通信产业是知识和智力密集型产业，具有高渗透、高增值的特点，对国民经济和社会发展发挥着重要的作用。随着物联网、大数据、人工智能等专业领域的快速发展，各行各业对相关专业人才需求量巨增，为此，需要针对不同专业、以不同的方式进行人才培养。

信息工程专业主要依托信息与通信工程、电子科学与技术以及计算机科学与技术等多个学科，是高度交叉的新工科专业。在新工科背景下，需要将信息技术与教育深度融合，培养复合型、创新型的人才，应该具有应用信息处理与信息系统方面的基础理论和专门知识、解决科学研究或工程技术相关问题的能力;具有跟踪和发展新理论、新知识、新技术的能力;具备团队合作、创新创业和国际竞争意识;具备人文素养、职业道德和社会责任感等综合素质;能够成为在信息通信领域及相关产业中从事研究开发、工程设计、设备制造、网络运营、技术管理等工作的高级专业技术人才或领军型人才。因此，在新工科时代背景下，对信息工程专业的创新人才培养实践进行研究分析，为当前新工科建设提供参考。

一、人才培养支撑体系

面向新工科信息工程专业人才培养的支撑体系，如图1所示，以学生为本的教育教学理念作为指导思想;以学生学为中心的培养模式作为基本原则;以教师队伍建设、教学方法改革、体系结构改革等为手段;以“宽口径、厚基础、强能力、重素质、求创新”为办学宗旨;培养基础知识扎实、思维活跃、创新能力强、综合素质高的信息工程专业毕业生为目标，最终让信息工程专业的学生能够成长为“宽厚扎实的知识基础、开拓进取的创新能力、求真求实的实践精神、开阔前瞻的国际视野和稳健卓越的领袖素质”的拔尖创新人才奠定坚实牢固的基础。

北京邮电大学信息工程专业新工科人才培养，依托信息与通信工程国家重点学科，依附国家和教育部重点实验室的支撑，以国家实验教学示范中心和国家级工程实践教育中心等为实践创新基地，从多方面改革，探索信息工程专业的人才培养机制。

二、人才培养方法措施

随着国家和社会对复合型与创新型人才的迫切需求，对信息工程专业的学生培养提出了更高的要求。特别是新工科、教育2.0时代，如何协同创新、开放创新，推动大众创业、万众创新的持续发展，是目前教育教学面临的主要问题，具体包括：（1）如何加强学生对信息系统及工程的理解并激发创新意识;（2）如何适应时代发展，提高学生綜合创新实践能力;（3）如何促进学生对信息理论知识与信息工程实践深度融合;（4）如何有效推广创新成果并反哺教学实践培养创新人才。

北京邮电大学信息工程专业经过长期的探索，以面向信息系统的创新项目为载体，通过学习专业技术，快速搭建系统原型，实现信息系统应用的技术验证，并考虑工程中的非技术因素，培养学生的工程素养，促进创新实践。

从系统理念、专业技术和工程素养的立体角度，通过软硬虚实的多维教学方法，完成非技术方面的学习和实践，实现学生“软”知识和能力的提高;通过创新工程实践中的技术实现，掌握信息系统开发的各项技术，完成学生“硬”知识和能力的提升;通过互联网技术，提升信息化教学水平，为学生提供网络学习资源，实现“线上课下”知识“虚”的学习;结合工程创新实践，为学生提供工程环境，实现“线下课上”能力“实”的学习。

（一）项目驱动与指导，贯彻面向系统理念，激发创新意识

以市场应用为需求，以构建信息系统为载体，以激发创新意识为目标，构思创新案例;通过信息获取、信息传输、信息处理、信息存储、信息应用的具体环节，引导学生以工程创新的思维进行构想，拓展学生对信息系统的整体认知，激发学生的创新意识，贯彻面向系统工程的教育理念。

面向系统工程的教育理念，适应信息技术的快速发展，从培养学生的能力为出发点，将工程创新融入到具体教学的实施过程，以软硬虚实的教学方法，提高和完善了同学们的专业知识和综合能力，拓展了学生参与创新实践的空间，提升了指导教师的专业水平，实现了创新人才培养和教师队伍建设的双重并进。

面向系统创新项目的实践，“注重兴趣驱动、尊重自主创新，重在过程管理”。强调学生的兴趣和自主性，通过驱动式策略，使学生在创新项目研究过程中目标明确、有的放矢。学生根据兴趣选择各类实际问题作为研究对象，在指导教师的帮助下完成实践活动。

创新实践活动工作分为三个过程，即创新构思、过程督导和结题验收。由教师组织研究生及校外专家组进行指导。创新项目基于信息获取、传输、处理、存储和应用的全过程，具有明确的可操作性、实施的可行性、指导方法的科学性，经过创新项目开发，无论结果如何，学生们都会加深对信息系统的理解，从中汲取宝贵的经验和成长的营养。

将项目指导和技术交流相结合是本成果的特色，以专题形式开展中期检查，按项目分类的结题参展和答辩，让参与同类型项目的学生相互了解对方的进展和技术方案，便于学生在对比中反观不足，交流中促进发展。尽管工作量很大，但学生进步成效显著。

强化学习机制的灵活性与系统性。一方面，根据学生的需求及个性培养创新思维;另一方面，实施灵活的项目管理方式，为学生开展创新实践活动拓展空间。以学生自主创新为主，分类指导，全程引导，建立关键技术的协同项目群，进行技术讨论，实现信息系统构思、设计与实现的交流融合，加强学生创新实践的系统性。

在项目实施过程中，强调技术与非技术因素的“双重并举”。学校非常注重项目技术开发过程与未来职业发展中的非技术因素紧密结合。从创新工程的解决方案可能对社会、健康、安全、法律、文化带来的影响，到工程职业道德和规范、团队协作精神、表达能力、工程管理与经济决策，都有机的融入到创新教育实践之中。

（二）开源平台与保障，立体支撑教学过程，促进创新实践

通过传感器技术、嵌入式技术、物联网技术、云计算平台技术、前端应用技术实现系统原型，并在系统实现过程中不断完善方案，促进创新成果的产生。从系统的解决方案可能对社会、健康、安全、法律、文化带来的影响，到职业道德、团队协作、表达能力、工程管理与经济决策，融入创新教育实践之中，实现系统、技术、素质的有机融合，培养创新人才。

以开源平台为保障，完成面向信息系统的创新案例，快速实现信息系统的原型，缩短创新项目的周期，综合实现多项技术的创新验证，促进创新成果的产生。在教学实施过程中，采用多种开源及开放技术，解决系统中不同信息处理阶段的技术问题。

通过开源硬件、开源软件、开源平台、开源技术在教学过程中的实施，根据创新项目需求，在此过程中，逐步完善技术开发，推进原型快速实现，使得创新从理论到实践尽快转变，促进创新成果落地。同时，创新项目的实践开发，不仅锻炼了同学们的综合能力，也为创新项目的发展提供了良好的基础。

（三）闭环迭代与总结，开放推广教学成果，培养创新人才

人才培养是闭环迭代的过程，以培养创新型人才为目标，以创新项目为基础，落实每个教学环节，以发散的思维进行构思，以规范的工具进行设计，以先进的技术进行实现，以市场的需求进行创新，实现工程创新教育的闭环教学。

针对工程创新项目实施分类指导，建立全程引导机制，规范创新案例的实施，完善案例实施的制度，指导创新案例的展示方法，通过将创新案例进行梳理总结，促进项目成果转化为教学内容，并以网络开源开放，形成了闭环迭代，反哺教学，进一步提高人才培养质量。

通过对创新成果的梳理和总结，出版了多部具有时代特色的系列教材并不断迭代更新。以物联网和智能开源硬件的发展为背景，总结开源硬件的开发方法，给出了系统开发实际案例。主要内容包括四个方面：开源硬件开发环境及编程语言;技术开发的基本方法;外围硬件及传感器的使用方法;综合案例的开发。同时，在网站上开放电路图和代码，提供开源的学习资源，进一步指导创新教育。

在教学过程中，不断融入新的开源技术，一方面，考虑到电子信息类专业同学的基础，加强基本技能训练的同时，注重创新方法和创新思维的训练。另一方面，通过互联网学习，选择先进的技术方案，考虑不同技术的区别，快速提高学生的综合能力。

三、人才培养实践成效

面向系统的学习是一种自我激励的学习模式，对当前培养创新人才取得了良好效果，特别是针对新工科多学科的融合性特点，通过面向系统的创新案例，学习信息系统不同阶段的技术应用，并考虑非技术因素在工程实践中的影响，完成教学过程。

面向信息系统的创新案例，围绕构思、设计、实现、应用实施教学过程，全面描述现代工程师所需的知识、能力及态度的完整内容，即通过人才培养机制的研究获得良好的教学效果。工程师需具备业务能力、沟通能力以及产品、过程及系统的构建能力，以保证学生在实际的社会和企业背景环境下在团队工作中发挥重要作用。通过理论、实践和效果，最终评价学生的学习能力。

为适应新工科快速发展，经过改革尝试，拔尖创新人才能力培养实践取得了显著成效，在国内高校中起到了良好的示范作用。承担了多项高水平国家、省部级教改项目，出版了多部具有时代特色的教材，搭建了校内外产学融合创新实践平台;建设了多个校内企业联合实践基地，设立了不同形式的创新实践课题，形成了良好的创新创业氛围。

根据国家对毕业生质量评估的要求，对毕业生当年就业及5年后工作的质量进行了分析。当年毕业生攻读研究生的比例达到了65%，如图2所示。毕业五年后就业情况如图3所示，在通信、软件和信息技术行业达到了66%，在金融业、公共管理、社会保障和社会组织也从事着与信息通信相关的职业，占比为26%，数据表明92%的毕业生就职岗位与所学专业关联度较高，说明专业的毕业生培养质量好，培养目标合理。

电子信息类创新创业人才培养需要紧跟新工科的发展，面对新工科交叉性，教育教学过程从多方面优化学生的知识结构，增强学生的实践能力，塑造具有创新意识和适应未来社會发展的拔尖人才。

参考文献：

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