“双引擎立体式”计算机专业多方协同育人模式改革与实践

张伟 张祥友

摘  要：“双引擎”指产教融合、科教融合，旨在发生动力;“立体式”指“嵌入式”课程体系、“紧凑式”教学设计和“映射式”实践环节等教学手段，旨在传递动力;“多方协同”指政、校、企、事多方参与，旨在放大动力。三者良性互动，共同作用于“新工科”育人目标，提升学生实践创新能力。

关键词：新工科;协同育人;计算机专业

如何顺应“新工科”的培养要求，紧密对接产业行业需求，深化产教融合、科教融合，多方协同推进计算机专业新工科育人模式改革，提高计算机专业工程教育水平，增强学生实践动手能力和创新科研能力，培养适应新形势发展的应用型人才，是一个需要认真研究和解决的重大问题。2018年以来，我们依托教育部首批“新工科”研究与实践项目，贯穿新工科理念于计算机专业人才培养全过程，推进育人模式改革与创新，取得了一定成效。

一、新工科理念与人才培养改革

为主动适应全球范围内新一轮科技和产业革命的新形势，我国实施了创新驱动发展和“中国制造2025”等一系列重大战略，推动产业转型升级，全面推进“制造强国”建设。新的产业业态对工程科技人才提出了新的要求。为应对新形势新挑战，新工科建设应运而生。自2017年以来，以“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等为代表的事关中國新工科建设和发展的顶层设计和先导理念被提出，一场关于新工科的讨论和实践随之展开，新工科成为当前工程教育领域当之无愧的焦点话题。

新工科之“新”，意味着新兴、新型、新生，要求突破传统的学科思维定式，跨越现有学科界限和产业边界的新内涵，培育跨行业界限、跨学科界限的新学科[1]。推进新工科建设，需要解决传统工程教育“用19世纪的学校、20世纪的计划来培养21世纪的工程师”的问题[2]，使工程教育因时而动、借势而为，担负起应承担的使命，连通工程活动与工程科技人才的桥梁。因此，新工科建设势必带来对传统工程教育人才培养模式的颠覆和变革。新工科人才培养新模式要以面向未来、面向工程发展需求为前提，肩负起更新人才培养理念、重构知识结构和培养目标、转变培养方式等“新”任务，需要根据新经济对新工科人才的需求特征，更新培养理念和培养目标，采用新的培养方式，培养新的人才素质结构[3]。

课题组遵循新工科理念下对工程技术教育人才素质结构培养的要求，按照“提出问题→分析问题→解决问题→评价问题”的思路，确立了项目研究和实践的主要思路。即通过调研现有的计算机专业人才培养模式，分析优缺点;结合我校计算机专业的生源、师资、环境和经费投入等实际情况，探索人才培养新举措、新方法、新手段、新体系或新模式，以“提出问题”。通过力求多方协同培养人才，探讨建立政企事参与或深度参与的机制（联合培养、对口培养、协同创建实训基地和校企互融等），针对计算机专业的人才需求，从地方行政、企事业单位中寻找联合培养、对口培养、协同创建实训基地和校企互融的合作机构，建立起丰富的、多方的协同育人的社会资源库，以“分析问题”。通过结合地方行政、企事业单位的计算机专业人才岗位需求，与协同育人机构深度融合，共同制定满足社会行业岗位需求的计算机专业人才培养目标;根据人才培养目标，与协同机构联合设计课程体系、教学模式和实践环节等，共建实训基地、计算机产业工作室等;构建面向行业岗位需求的多方协同育人模式，实现专业人才培养目标与行业岗位需求的无缝对接，以“解决问题”。针对所构建的新工科理念下计算机专业人才培养模式，总结在研究与实践过程中的不足，对建立的新模式进行评估，并修正完善模式，形成可示范推广的经验，以“评价问题”。

二、“双引擎立体式”的多方协同育人模式的学理内涵

“协同育人”是孳生于协同学理论的一种人才培养模式。德国斯图加特大学教授、著名物理学家哈肯（Hermann Haken）于1971年提出“协同”的概念，随后在1977年以著作《协同学导论》系统阐述了协同学理论。协同学理论认为，复杂开放系统中的各个子系统之间存在互相作用的关系，一旦有来自组织内部或者是外部的力量，就有可能实现从无序向有序的转化，产生整体效应。“任何复杂系统，在外来能量的作用下或物质的聚集态达到某种临界值时，子系统之间就会产生协同作用，这种协同作用能使系统在临界点发生质变并产生协同效应，使系统从无序变为有序，从混沌中产生某种稳定结构。”[4]协同学诞生后，因其所具有的普适性特征，迅速被运用于自然科学、社会科学、工程技术等领域，成为跨越学科门类的新兴交叉学科。

将协同学理论移植到教育领域，“协同育人”理念应运而生。众所周知，从大学诞生之日起，大学的人才培养就是一个开放的系统。特别是在全球化、信息化加速推进，新经济和新行业发展日新月异的今天，高等学校如果还用封闭的观念来指导办学，仅仅满足于在校园里开展教育教学活动，办“象牙塔式的大学”，绝不可能培养出适应社会发展需求的合格人才。教育部《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》中提出要“创新应用型技能型人才培养模式……建立产教融合、协同育人的培养模式”。《国家教育事业发展“十三五”规划》指出，要“深化本科教育教学改革，实行产学研用协同育人”。《中国教育现代化2035》则进一步强调，“探索构建产学研用深度融合的全链条、网络化、开放式协同创新联盟”。协同育人，成为大学人才培养的时代命题。

协同育人不仅是各类资源的简单整合，更是对传统教育理念的更新和教育教学方式的变革。协同育人可以促使高校在确定人才培养目标时更加科学，通过各方协同和参与，充分表达各自需求，能够把学校、社会和学生对于人才培养的诉求统一起来，最终科学确定人才培养目标。协同育人可以促使各类优质教育资源配置更加有效，在协同效应下，各方所掌握的教育资源可以得到有序且高效的流动，发挥出最大作用。协同育人的最终目标在于提高人才培养质量，各方参与所带来的优质的教育资源、多样的教育形式和合理的教育手段，均指向提高人才培养质量。因此，在人才培养工作这个系统中，高校应该积极作为，担当系统整合和协同的主动者，围绕人才培养目标，把政府、学校、行业、企业等可用于人才培养的各类资源集聚和整合在一起，求得各方的“最大公约数”，创新和顺畅机制，通过系统协同达到整体最优，最终实现各类协同要素的发展最优。

在协同育人视域下，课题组提出并实践了一种基于“双引擎立体式”的多方协同育人模式（An education model of Two-engine Three-dimensional Multi-party Cooperation，即TTMC育人模式）。在TTMC育人模式中，“雙引擎”旨在发生动力;“立体式”教学手段旨在传递动力;“多方协同”旨在放大动力。三者良性互动，共同作用于“新工科”育人目标，提升学生实践创新能力。

“双引擎”指产教融合、科教融合。产教融合通常是指生产与教育的一体化，在生产实境中教学，在教学中生产，生产和教学密不可分，水乳交融[5]。通过产教融合，可以把产业中的各项元素体现到教学活动中，确保人才培养的目标、方式和内容与产业高度契合，从而提高人才培养质量;产业、企业可以促使人力资源更贴近产业需求，降低毕业生就业后因“回炉”或重新培训而带来的人力资源培养成本，从而有效提高企业生产效率。大学是积累、创造和传播知识的重要场所，是科学技术创新和转化的重要载体，必须把产教融合作为促进自身发展和服务经济社会发展的重要途径。重庆三峡学院基于“着力增强受教育者的社会责任感、创新精神、实践能力，使受教育者成为德智体美劳全面发展的高素质应用型人才”的办学理念，把产教融合作为应用型大学的自觉追求。科教融合是指以创新人才培养为前提， 使科研与教学在形式和内容上相互渗透而形成的人才培养的新路径[6]。教学、科研是大学之两翼，也是大学重要的职能。学术育人是大学育人的本质特征，理应鼓励师生积极参与教学科研活动，把学术资源用于丰富和优化人才培养模式，培养学生的研究思维和创新思维，增强学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，从而促进创新人才快速成长。

“立体式”教学手段，是课题组构建的“嵌入式”课程体系、“紧凑式”教学设计和“映射式”实践环节。英国物理化学家、思想家波兰尼（M.Polanyi）认为人类有两种知识，一是显性知识，通过书面文字或地图、数学公式等来表述;一是缄默知识，难以用语言、文字或符号来表述，主要通过人类的实践活动获得。显性知识通过缄默知识得以运用，缄默知识支配着人类的认知活动[7]。计算机科学是一门实践性极强的学科，要求学生具备扎实的理论功底，更要有很强的实践动手能力。通过运用多层次、多角度的“立体化”教学手段，构建多位一体的培养体系，将理论教学与实践教学紧密结合，将行业岗位需求与学生素质结构有效贴合，帮助学生更好地获取显性知识和缄默知识，增强其理论功底和实践能力。

“多方协同”指政、校、企、事多方参与。美国学者亨瑞·埃茨科瓦茨（Henry Etzkowitz）和罗伊特·雷德斯多夫（Loet Leydesdorff）提出了著名的“三螺旋”理论，用以分析政府、产业和大学之间的动力关系。“三螺旋”理论认为，大学、产业与政府三者之间关系构成三螺旋模型，三者之间相互联系且相互作用，根据市场的需要联结并形成交叉影响的三螺旋关系，大学、产业和政府要通过这种关系开展战略合作，推动知识的生产、转化、应用和升级，形成创新和育人的长效动力机制[8]。在“三螺旋”关系下，政策制度、资金市场、知识技术、人力资源、信息情报等要素得以协调对接，交流互动，加速扩散，资源利用效率和知识成果转化速度空前活跃。课题组借鉴“三螺旋”理论，通过政、校、企、事多方共同确定人才培养目标、修订人才培养、更新课程体系、共建教学实践训练平台，构建了政、校、企、事多方协同参与人才培养的机制。

三、“双引擎立体式”的多方协同育人模式的实践探索

课题组形成了研究报告、教改教研论文、省部级以上研究课题及技术研发项目、国家级学生获奖、获批建立新型二级学院等成果，全部完成预期目标，《光明日报》《中国教育报》等多家主流媒体先后报道项目研究成效。课题组主要从以下方面开展实践：

（一）以教育新理念为导向，积极贯彻工程教育“新要求”

随着国家实施创新驱动发展战略，以及工程教育本科专业学位互认协议（华盛顿协议）的签署，对工程科技人才创新能力和应对复杂问题能力提出了更高的要求，我国高等工程教育发展机遇与挑战并存。传统计算机专业工程教育存在理科化倾向严重、专业人才培养标准不够明确、专业设置与行业企业结合不够紧密，以及创新创业教育力度欠缺等问题。在工程教育新的形势和任务前，解决上述问题迫在眉睫。课题组首先做到了理念先行，学习和借鉴国际上高度认同并有成功实践的工程教育范式——以成果为导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）的理念。OBE教育理念诞生于20世纪80年代，随后在全世界得到广泛推广，目前已经成为国际工程技术相关专业认证的基本原则和核心内容。OBE理念强调“以学生为中心，以学习成果为导向，不断持续改进”，认为要以学生应具备的核心能力作为人才培养体系的中心，把学生学习的预期成果作为起点，反向设计人才培养模式的各个环节，再以其为终点调整和优化教学内容、课程体系、教学方法和评价方式，持续改进人才培养模式。课题组运用OBE教育理念，修订完善计算机专业人才培养方案6个、相关课程体系8个。在修订过程中，走访了大量IT类企业和同类院校，坚持以市场需求为导向，按照工程教育专业认证、专业规范等标准，基于OBE教育理念，确定培养目标与毕业条件达成度，并对相关课程进行深度整合。计算机专业新版人才培养方案主要体现“人才需求决定培养目标”“培养目标决定毕业条件”“毕业条件决定课程体系”的鲜明特征。经论证，新版人才培养方案现已全部应用于计算机专业。

（二）以产教科教为双动力，积极培育融合发展“新引擎”

为满足社会对应用型人才的需求，计算机专业需要紧密对接产业链、创新链，通过实施产教融合、校企合作，以学生为主体，加快更新学生的理论知识，训练和提高学生实践技能，着力培养学生的实践能力、专业技能以及到企业工作岗位所需的综合职业素质。课题组以地方产业发展布局和市场需求为导向，积极开展校企合作。

校企共建实训平台，把工厂搬进校园。与中兴通讯共同投入4 000万元共建和运营教学型、实践型、科研型和行业型“四型合一”的“通信与计算机实训基地和认证考试中心”;与中科曙光共同投入1 000万元建设“曙光大数据应用创新中心”，开展应用型人才培养和行业应用的研發与创新，服务专业建设。与两家企业合作的“校企班”实现招生，该人才培养新模式，获业界认可和社会肯定。

校企联合科技攻关，促产品转型升级。与中交一公局万州公司签订“校企共建、产教融合、品牌创新”合作框架协议;与重庆市科源能源技术发展有限公司联合开展科技攻关和产品研发，投入100万元，成功研制“智慧消防”产品，参加2019年中国国际智能产业博览会;与万州区同鑫现代农业发展有限公司共建“智慧农旅小院”，有效促进传统农业向现代科技农业提档升级。

科研与教学是大学的“一体两面”。通过开展科学研究创造新的知识，通过教学活动将新的知识快速传递给学生，使学生能够始终在知识的前沿学习和思考。课题组以培养创新型人才为目标，把科学研究同教学形式、教学内容进行深层次渗透，着力培养学生创新能力和分析问题、解决问题的思维能力。以培养创新型人才为目标，积极开展科教融合。

紧跟学科前沿，构筑科教融合高地。积极参与本学科专业建设，计算机科学与技术、数学学科为重庆市高等学校市级重点（培育）学科，信息管理与信息系统专业获批重庆市本科高校大数据智能化类特色专业。紧跟新兴学科、交叉学科发展前沿，“智慧生态旅游”、“智慧农业”学科群获重庆市教委立项或培育立项建设。

汇聚高端人才，打造科教融合平台。国家“千人计划”、教育部“长江学者”讲席教授王钧全职加盟，欧洲科学院院士曹进德、波兰科学院院士Rutkowski等与学校签订协议，成功引进博士10名（含海外博士2名）。建立院士专家工作站和博士后科研工作站。成功主办第九届智能控制与信息处理国际会议（ICICIP2018）等一系列高端学术会议。获批建立“三峡人工智能学院”“三峡大数据学院”，获资助经费3 000万元。

（三）以人才培养为准绳，积极构建立体教学“新机制”

紧扣专业人才培养目标，在课程体系、教学设计、实践环节等方面深入调研、主动探索，开拓创新，构建起一系列适应行业所盼、专业所需的教学新机制。

“嵌入式”课程体系满足专业化需求。以计算机核心课为基础，针对政府机关、事业单位、IT企业、认证机构等不同行业的岗位需求，梳理出办公管理、IT推广、教育培训、开发应用、产品测试、数据处理六大需求，并嵌入到专业方向中。这实际上是对OBE教育理念中“反向设计、正向实施”原则的运用。课题组通过构建“了解社会需求——确定学习目标——组织教学活动”的链条，实现反向设计;通过构建“学习目标——授课内容——提升能力——获得成果”的链条，实现正向实施。“嵌入式”课程体系，使得教学活动能够按步骤和层次推进，有的放矢地提高学生面向不同行业的学习研究和解决问题能力。

“紧凑式”教学设计满足个性化需求。按照“先修课程+后续课程”内容紧凑、“理论学习+实践机会”时间紧凑、“校内实训+校外实践”形式紧凑等原则开展教学，以此来提高教学效率，最大限度满足学生个性化发展需要。在“先修课程+后续课程”内容紧凑原则下，设计了基础课、核心课、专业方向课等模块;在“理论学习+实践机会”时间紧凑原则下，设计了公共课、核心技能实验课、方向技能实验课、科学研究实践、产学研合作开发、毕业设计等模块;在“校内实训+校外实践”形式紧凑原则下，设计了校内项目实训、校外项目实训等模块。上述模块共同服务于学生的基础理论、基本技能学习、应用技能实践和就业技能提升四个阶段。课题组通过“紧凑式”教学设计，打破了计算机专业原有课程在内容上的割裂局面，以教学目标为出发点设计教学过程，强调教学思想、教学设计和实际操作之间的联系，加强了知识和能力间的联系和转化。

“映射式”实践环节满足操作化需求。课题组按照以产业需求为导向的思路，建立起计算机应用能力实践与行业岗位能力需求的映射关系，将行业产业中的标准和素质结构融入人才培养目标，构建培养学生应用能力的课程体系，着力培养学生办公管理能力、IT推广能力、教育培训能力、开发应用能力、产品测试能力、数据处理能力等六项能力，使学生具备良好的实践操作能力。通过以实际需求为导向设计课程体系，能够使学生在课程学习过程中提升综合素养和核心能力，为学生职业发展储备潜力，就业后快速适应行业岗位需求。

（四）以多方联动为载体，积极拓展协同育人“新格局”

社会行业的深度融合，以行业岗位需求作为人才培养目标，可以减少人才培养的盲目性，减少教学人力、物力及社会资源的浪费，学生的就业能力与社会行业需求匹配度高，就业率明显提高。课题组积极推动政府、学校、企业共同参与，建立政、校、企、事深度参与机制，促进学生全面成长成才，切实提高服务区域经济社会发展的支撑力、贡献度。

校政合作抓优势。校政合作是高校与地方各级政府在人才培养、科学研究、咨政服务和科技成果转化等方面开展的联动协作。服务地方本就是高校的基本办学职能之一，重庆三峡学院作为地方高校，更应坚持“立足三峡、研究三峡、服务三峡”的定位，谋求与地方政府的全方位合作。课题组抓住科技部支持重庆建设国家新一代人工智能创新发展试验区的重大契机，与重庆市奉节县围绕智慧生态旅游、农产品加工等方面开展合作，建立硕士点联合培养基地;与重庆市万州区大数据局联合共建“三峡大数据学院”;与万州区柱山乡共建“智慧文旅小院”，为学生将所学应用于实践、服务于地方经济社会发展搭建平台。

校企合作抓特色。深度的校企合作是地方高校转型发展、培养应用型人才的必由之路。借助校企合作，学校可以充分利用企业提供的设备、师资等弥补办学资源的不足，企业可以提前锁定人才、降低人力资源成本，学生可以提前适应企业用人环境和需求，增强职业发展后劲。课题组与中兴通讯、中科曙光联办“校企班”特色显著，成效明显;学生利用 TD-SCDMA 技术仿真、WCDMA 技术仿真、LTE 技术仿真等，在实训基地同步进行专业训练，打通学校到就业的“最后一公里”;与企业合作开发“智慧消防”产品参展2019年中国国际智能产业博览会，并已投放市场。

校校合作抓强项。新时代的教育要求打破学校与社会、学校与学校之间的界限，把学校教育尽量延伸到校外。校校合作是打破隔阂，促进校际间教育资源共享，优化教育资源配置的有效方式。课题组在计算机专业人才培养方面与东南大学、山东大学、北京理工大学合作，利用“1+2+1”“1+2”等模式联合培养本科生、硕士生;与重庆电力高等专科学校等联合开展相关专业高端技术技能型人才“专本贯通”分段培养试点项目。通过深度校校合作，取长补短，先进的教育理念得到借鉴交流，人才队伍得以有序流动，学生在开放的教育环境中不断提升自己的创新思维和创新能力。

四、“双引擎立体式”的多方协同育人模式的应用成效

（一）形成“四个一”的成果特色

一是搭建了一批高层次平台。计算机科学与工程、数学等学科被列为重庆市重点学科，获批建立“三峡人工智能学院”“三峡大数据学院”等新型二级学院，建立了重庆市院士专家工作站、博士后科研工作站。

二是汇聚了一支高水平队伍。以国家“千人计划”、教育部“长江学者”讲席教授王钧、海外院士等为代表的一批高层次人才队伍得以汇聚，为学校青年教师成长和学生成才奠定良好基础。

三是培育了一批高素质人才。计算机专业学生综合素质，特别是实践创新能力大幅提升，近百名学生就职于Infosys、华为、惠普、Gameloft、京东等国际知名IT企业，毕业生就业率稳定在90%以上。

四是形成了一套高效率机制。以行业需求为导向，以校企联合为平台，通过多种途径的产学研合作教育方式，探索并构建“政-校-企-事”深度融合的教育合作机制。

（二）取得解决“三个问题”的实践效果

一是通过融合发展，较好解决了人才培养目标与行业岗位需求的偏离问题。产教、科教融合使学校的专业结构与产业结构更加吻合，学生的专业实践能力得到有效提升。继2018年获全国计算机博弈大赛八连冠后，2019年又获一等奖6项、二等奖3项、三等奖3项;第12届中国大学生计算机设计大赛（国家级）二等奖1项，三等奖3项。

二是通过教学创新，较好解决了专业教学与产业应用的脱节问题。学校投入5 000万元，与中兴通讯、中科曙光共建实习实训平台。全面融入智慧农业、智慧生态旅游等，推动传统计算机专业转型升级，突破应用型人才培养“天花板”，搭建“校-政-企-事”合作的“立交桥”，实现计算机专业系统设计、迭代更新、对接产业的全面推进。

三是通過效果检验，较好解决了教育培养与科学研究的二分问题。投入人才经费1 000余万元，实现学校在尖端人才引进方面的零突破，有力提升师生的教学和科研创新能力。项目组成果《复杂动力学行为分析》获重庆市自然科学奖三等奖;出版教材4部，出版专著2部;立项科研项目 24 项，其中省部级教改项目7项;发表论文48篇;获发明专利授权3项、实用新型专利授权 13项、软件著作权授权5项。

（三）获得校内校外的良好评价

从校内评价看。长江学者王钧评价：“让我看到了该校计算机专业具有广阔的发展前景，深厚的发展潜力。”我校计算机专业毕业学生——重庆创米科技集团有限公司总裁潘鸿鹰评价：“我提高了计算机专业综合能力，这为我开展创新创业提供了前提保障。”学校招生就业处评价：“提高了计算机专业学生的人才培养质量，从而促进了毕业生的就业。”生物与食品工程学院、环境与化学工程学院对该项目所提出的教学理论、教学方法给予赞赏，同时表示愿意学习和推广该项目。在校学生表示：“项目式的教学方法，极大地增强了我的学习兴趣和自学能力。”“专业课老师经常将他自己的科研成果及前沿科技融入我们的课程教学中，老师的引领，给我打开了一扇探索世界的窗户。”

从校外评价看。波兰科学院院士Kacprzyk说：“中国特别是重庆三峡学院在人工智能和计算机机器人领域有非常重要的贡献。”《中国教育报》和《光明日报》分别以“三大举措将新工科育人模式推向纵深”“重庆三峡学院：产教融合，科教融合，构建立体式协同育人模式”为题进行报道。2019年3月，教育部部长陈宝生调研学校时评价道：“这些学生有着惊人的创造力。”2019年12月，我校计算机专业毕业生创办的重庆创米科技集团有限公司在科创板成功挂牌。内江师范学院评价：“我院在计算机专业人才培养过程中就很好地借鉴了他们（笔者按：指重庆三峡学院）成功的经验、方法和措施，应用效果很好。”万州区黄柏乡人民政府评价：“希望重庆三峡学院计算机科学与工程学院继续发扬该项目的优良成果，为机关及企事业单位培养更多的优秀人才。”成都市法赛特科技发展有限公司评价：“该项目理念和模式新颖，可操作性强。”北京华清远见科技发展有限公司评价：“经过对比发现，贵校培养的学生技术能力远远超过同类型专业学生。”

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（责任编辑：滕新才）