新工科背景下人才培养模式的创新性研究

冯玉婷，史君华，郭玉堂，谢 飞

(合肥师范学院 计算机学院，安徽 合肥 230601)

自从2015年国家推动创新驱动发展以及“中国制造2025”“一带一路”“互联网+”等重大战略的不断推进，以机械和电子为主的传统工科专业已经无法满足当前国家发展与技术更新的需要，与此同时，人工智能、机器人等新兴突破性技术大量涌现，充分说明工程科技正在改变着世界。为了迎接世界科技革命和产业变革，工程教育也进入了快速和根本性变革时期。2016年，我国成为国际工程教育《华盛顿协议》组织的正式成员，成为全球工程教育的参与者。为了更好地开展工程教育改革，“新工科”瞩目登场。“新工科”不仅仅是指重新建立一门新的学科，更重要的是在现有学科的基础上，依据新环境，将专业建设融入新理念，提出新要求，开辟新途径，培养新人才，是将高等工程技术人才教育国际化的一项重要举措[1]。新工科以全球工程教育改革为引领，以工程教育专业认证为标准，以创新专业教育为内容与模式，以培养满足产业发展所需的高综合素质新型工程技术人才为目标，是高等教育发展的战略方向。

网络工程专业于2001年被教育部正式列为《普通高等学校本科专业目录》的目录外专业(080912W)，2011 年列入目录内专业(080903)，与计算机科学与技术(080901)、软件工程(080902)等相关专业同属于工学计算机类专业[2]。作为一门工学类专业，网络工程专业不仅兼顾软件与硬件两方面，同时还涉及到网络与通信技术，是对综合能力和素质培养要求较广的一门专业，工程实践性要求较高。因此，依托新工科建设，将工程教育专业认证引入网络工程的专业建设，顺应产业需要，顺应新技术发展，提高专业的竞争力，对于创新型人才培养具有重要意义。

1 人才培养模式的现状

人才培养模式是专业人才培养的根基，其好坏直接影响一个专业的办学水平和办学特色[3]。合肥师范学院网络工程专业前身为计算机科学与技术专业网络方向，2015年正式设立网络工程专业，自专业建立起已经制定了一套比较完整的人才培养模式。近年来，合肥师范学院开展地方应用型高水平大学建设，网络工程专业以学院“师范性、应用型”的办学定位为指引，积极配合学院建设。由于工科专业以培养学生技术能力为侧重点，现有的培养模式在专业建设和发展的过程中存在一些不足的地方：(1)教学模式单调。教学方法没有特色、缺乏新意，教学改革研究及工程应用能力不强。缺乏积极有效的教学激励机制和课程考核评价机制。(2)课程体系中实践性差。网络工程专业课程体系以组网—管网—开发为主线串联，涵盖三个方面的专业能力培养，在授课设置上多以校内教师为主，缺乏企业或行业授课能力，在人才的应用能力培养方面较缺乏。(3)学生创新能力不够。学生重视理论学习，综合理解能力和应用能力较强，但是由于缺乏锻炼平台和足够的师资，学生在创新性设计和开发方面成绩平平。

2 翻转课堂教学模式的内涵

在高等教育教学领域，翻转课堂是近年来应用较广的一种教学模式。它运用信息化的新技术，颠覆传统的教学模式，实现了“以学生为中心”的教学理念，突出了学生在教学过程中的主体地位[4]。翻转课堂将传统课堂上进行的知识传授过程“翻转”改为由学生课下完成，而将原本学生在课后实现的知识内化过程“翻转”到课堂上由教师和学生共同完成。学生的学习活动从单一的课堂接收知识，变为课前通过自主观看在线视频、阅读相关资料等方式提前自学知识，而原先学生在课下的学习活动，被翻转到课堂上变为教师与学生互动、学生团队协作和学习效果检查。

翻转课堂的本质在于“翻转”。这种翻转的过程，不仅仅是教学模式的转变，同时也是教与学位置的改变，是思维模式的转变，更是教育理念的改变。将这种“翻转”的理念结合学科特点应用到人才培养模式的改革中，可以充分发挥不同学科领域的专业特色，提高了学生的学习兴趣和创新能力，对于专业人才的培养起到了极大的推动作用。

3 人才培养模式的优化

为了紧密结合新工科内涵，以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[5]。合肥师范学院计算机学院网络工程系提出基于翻转课堂的“三翻三新”的人才培养模式，按照“线上线下翻”“课内课外翻”“校内校外翻”三种翻转理念，制定了以“新模式”“新能力”“新体系”为目标的人才培养模式优化方案。至2019年末，已经针对两个年级的学生开展了优化方案的尝试。过程中可以看出，基于翻转课堂教学理念的“三翻三新”人才培养模式所达到的效果在很多方面都与新工科人才培养的要求相符，如表1所示。

表1 “三翻三新”人才培养模式的效果和新工科人才培养要求对比

由表1看出，基于翻转课堂的“三翻三新”人才培养模式，提高了学生的自主学习能力；增强了学生的团队合作能力，使学生具备高尚的道德品质和良好的沟通能力；提高了学生项目式学习能力，具备了工程项目意识；锻炼了学生的实践能力；提高了独立思考能力，锻炼了启发式思维，也为学生增强了创新意识。由此，根据产业需求建专业，根据技术发展改内容，根据学生志趣变方法，实现了与工程教育认证的接轨。

3.1 线上线下翻，改革新模式

专业人才培养模式是课程的重要方向，课程是专业人才培养模式的具体体现，而课程的教学模式则是课程标准实现的重要手段[6]。工程类的专业课程，不论是专业基础课还是专业方向课，多以技术和理论为核心，以传统授课模式为主要教学方法，讲授成分较多。学生在学习的过程中如纸上谈兵，会感觉枯燥和抽象，缺乏学习兴趣。将翻转课堂应用到课程教学模式中，对课程进行教学设计，把原有的课堂传授内容录制成视频上传到在线学习平台，让学生通过网络端自学理论部分，实现了“线下”内容翻到“线上”，不仅提高了学生的自学能力，也能让学生在“线上”灵活控制学习时间，并且重复复习已学内容。另一方面，由于大学授课过程不同于中学授课，教师只有在上课的时候才和学生见面，学生和老师的课后联系通常借助于网络，学生只能“在线”向老师提问那些课堂上不理解的问题。在翻转课堂的教学模式改革下，将原本的“线上”沟通翻到“线下”，充分发挥课堂的灵活性，可以在课堂上开展提问、回答、检查、讨论、复习等等多种教学活动，帮助学生解决“线上”自学无法解决的问题，也可以通过面对面提问或考试检查学生的学习效果。以线上线下混合型教学模式激发学生的学习动力，提高学生的学习自主性。

3.2 课内课外翻，创造新能力

新工科强调学生能力的培养，尤其是创新实践能力。在新工科的学生核心能力矩阵中，个人效能、知识能力、学术能力、技术能力、社会能力五大类能力仅仅单靠理论课程的学习是无法完成的，它们都离不开创新实践活动[7]。将课外的应用场景引入学生课堂，以项目为驱动，通过项目式学习真正提高学生的创新能力，尤其是省级大学生创新创业训练项目、国家级大学生创新创业训练项目、“互联网+”大学生创新创业大赛等以项目为完成形式的活动。同时，将课外的学科竞赛引入课堂，以竞赛选题或者竞赛技能作为课内考核或评价标准，能大大激发学生学习能力。以竞赛为目标，能促进学生独立思考，并启发他们的创新思维。同时，在课外的项目或竞赛活动中，通常结合了多门专业课程的内容，这样将“课内”的内容拓展到“课外”，将“课外”活动引入“课内”，通过课内外互相结合、层层推进的人才培养模式可以激发学生的求知欲望和学习兴趣，更明确专业学习的目标，从而使学生建立起更加清晰的专业知识体系，在一定程度上培养富有创新精神、实践能力和项目思维的高素质专业技术人才[8]。

3.3 校内校外翻，构建新体系

新工科更重视人才培养的工程教育水平，而工程实践能力则是工程教育的根本[9]。工程教育以产出为导向，通过培养学生创新精神、分析问题和解决问题的能力，来培养学生的工程实践能力[10]。除了校内的专业课学习，再结合校外企业实习基地的培训，以工程项目的形式，来打造新的课程体系。在目前网络工程专业的培养方案中，课程体系主要包括理论课程、实践课程、创新实践类活动三大部分。其中理论课程包括通识基础课和专业方向课两部分，实践课程分为实验课程、课程设计、专业实习、毕业设计等，创新实践类活动包括创新创业训练与科技活动、校园文化与社会实践等。对这三大部分分别引入校外资源，可按如下方案实施：(1)对于理论课程，选取专业性强、应用性强的课程邀请校外企业工程师来校内授课。如“网络工程”“综合布线”等。(2)对于实践类课程，让学生进入校企合作基地，或者参与校企合作课题。由企业工程师指导，使学生在企业的环境下进行项目研究，所得成果既可作为学生项目的研究成果，也可以帮助企业实现工程价值，一举多得。(3)对于创新实践类活动，深化校企合作，将企业实际项目引入毕业设计，通过真实的项目案例，来帮助学生完成学校到社会的对接，满足新工科理念下技术发展改内容的行动思路。以“校外”支持“校内”，以“校内”反哺“校外”，开展深入互利的合作关系。

4 结语

新工科以提高人才培养质量为核心，以学生为中心，明确工程教育认证标准，在此背景下通过应用翻转课堂的教学改革理念，将其融入人才培养模式，对于课程教学模式改革、课程体系创新、学生创新能力培养都能取得较好的效果。由此可进一步推动网络工程人才培养模式的改革，加强工程实践能力建设，促进人才培养质量的提高，探索工程教育人才培养的“新模式”。