郑航物联网专业产学研协同创新机理研究

周 鹏，刘 伟，赵 青，杜 丽，刘战合

（1.郑州航空工业管理学院，河南 郑州 450046；2.福建工程学院，福建 福州 350118）

0 引 言

基于OBE理念及新工科建设需求，以航院物联网工程专业协同创新实践改革为基础，探索并构建OBE下“一体两翼”协同育人创新课程体系、人才培养方案、物联网品牌、物联网设计大赛“四合一”创新创业模式。对高校、公司和政府代表进行访谈，重点研究各个主体之间如何形成创新伙伴关系，以及可能产生的合作障碍。研究结果表明，政府不仅可以发挥金融家和立法者的作用，而且可以通过与其他主体建立伙伴关系，直接参与创新技术研究。高校、公司和政府机构共同协作，负责知识发展和传播，进而促进经济增长。Mario和Henar指出，高校的核心理念是在全面素质教育实践中，为应对知识型电子经济时代的挑战，强调培养学生的创新思维、创新精神和实践能力。由于创新是一个互动的过程，知识的创造和流动至关重要，高校作为知识的主要来源尤为重要。物联网作为新兴产业，对人才培养要求更高，迫切需要将最新的物联网技术研究成果转化为教学内容，建立物联网工程专业知识体系和教学内容框架至关重要。因此，本文基于产学研协同创新机理，探索建立物联网工程专业创新型人才培养体系，提高特色人才培养质量，推进新工科专业建设，提高高等工程教育质量。

1 现状分析

物联网工程专业作为一门新兴学科，由于其涉及电子信息、通信、计算机、自动化等多个学科，在发展过程中步履维艰。基于这种教育模式，并不能有效地培养专业化的创新型技术人才。创新教育的目标不是追求传统教育中的“灌输”“更新”和“跟上”，而是“点燃”，旨在释放人的潜力，强调潜力发展与培养优秀心理素质和积极生活态度的结合。

1.1 缺乏完善的物联网专业特色人才培养体系

全国高校对接科技发展需求争相开设物联网专业，但各个高校都缺少相关产业培养经验，所以在设计培养方案时更需要综合考虑，与时俱进。郑州航院物联网工程专业属于河南省物联网专业开设最早的高校（2011年）之一，距今已有5届毕业生，毕业生行业分布较为广泛。但在物联网产业里的影响力不足、人才培养特色不突出，主要原因是产教融合协同育人基础较为薄弱、校企合作经验少，课程体系仍然使用过去式的，理论内容相对较多，综合实践性的实验偏少，针对性较弱。这使得本科院校部分毕业生对自己的专业没有足够了解，对毕业去向不明，担任不了社会科技发展的重任[1-3]。

1.2 缺乏政产学研协同育人平台

目前河南开设物联网专业的有郑轻大、河科大、河理工、郑航、中工院、河财大、信院等28所本科院校，专科高校13所。但多数院校针对创新实践教育主要采取课堂实验、企业实习、课程设计和毕业设计等实践活动，授课内容远远落后于行业发展，实践教学模式单一，实践课程相较于理论课程比重不足；创新实践活动形式单一、层次偏低，面向群体不够宽，学生整体参与率低；缺乏一线企业有经验的工程师。为更好地满足企业需求，高等院校、政府及企业采用政产学研学研联合培养的形式，以“双向参与、产学研合作”为原则，培养促进经济建设的高层次创新创业型人才。但是，鉴于学校知名度的差异化，中等偏下的高校缺乏一定的政产学研协同育人平台，很难实现创新科研成果的市场化，从而进一步提升学生的实践能力和创新能力[1]。

我国已进入工业发展快车道，如人工智能、数据科学与大数据技术、互联网技术、智能制造等战略性新兴产业，这些产业成为中国经济新增长点，成为高校毕业生创新创业重要的选择目标。面对信息技术、物联网、智能制造等新兴学科迅速发展现状，机械、电子等传统工科专业培养体系就显得无所适从，难以支撑当地经济发展需求。因此，构建航空特色学科群，推动高水平特色骨干高校建设，培养区域特色人才就必须解放思想、协同创新。构建政府、产业、高校、科研机构、用户和资本六联驱动协同创新模式，对培养复合型工程应用人才质量影响至关重要。

因此，本文基于目前高校物联网专业人才培养存在的问题与挑战，通过明确专业培养目标、建立航空特色师生共同体和打造政产学研物联网特色人才培养体系等举措，建立了航空特色物联网专业产学研协同创新教育教学模式，将具有较高的推广应用价值。

2 基于航空特色物联网专业产学研协同创新模式

2.1 航空物联网专业产学研协同创新运行结构模型

航空特色物联网专业是一个典型的新兴高新技术专业，其涉及电子信息、通信、计算机、自动化等多个学科，所涉及的关键技术往往研发难度很大，需要投入大量的人力、物力，但只要创新技术研发成功，它将会给各个主体带来巨大的利益。为有效保障我国在未来的工业发展道路上占领领先地位，急需带动相关高校转型与升级，强化产学研协同创新关系，共同承担关键技术的研究与开发制度，从而能够有效推动科技的进步。在这种背景下，航空特色六联驱动的物联网专业协同创新模式应运而生，通过分析目前本校教育模式存在的问题、解读国家目前急需航空特色物联网创新型人才的状态，构建航空特色物联网专业产学研协同创新运行结构模型，如图1所示[4-5]。

图1 航空特色物联网专业产学研协同创新运行模型

由图1可知，产学研协同创新的主要成员包括政府部门、企业、高校、科研院所以及各类中介机构等。它们在其中起着不一样的作用，承担着不一样的角色，共同维持产学研协同创新运行模型的正常运转。其中，政府部门主要起到服务和支持的作用，为高校、企业提供所需的基础设施、政策和金融服务；高校与科研院所的功能是创造创新，应用于公司和社会，这主要是因为高校具有独特的能力，推动科学研究的前沿作为创新的核心力量，而且高校不仅与公司，而且与地方或中央政府联合创造创新方面也承担着重要作用；企业通过与高等教育机构合作，提高效率和效益，并使它们能够占据所需的战略职位，这些合作促进了开放创新和合作伙伴之间的知识流动，促进企业的技术发展，为高校带来了经济效益和科学认可；中介机构作为企业、高校和研究机构的补充，为产学研合作创新的快速发展提供了必要的智力和财政支持[4]。

2.2 航空特色物联网专业产学研协同创新动力机制

航空特色物联网专业产学研协同创新的动力机制是由内部动力因素和外部动力因素两者相辅相成、互相作用形成的，通过内部动力和外部动力的协同作用，建立了一种动态机制，从而推动政府部门、企业、高校、科研院所以及中介机构从内到外的协同运作。

（1）外部动力分析

关于外部动力机制，社会需求是根本动力，市场竞争是必须承担的压力，技术创新是发展的必要条件，政府的支持是推动产学研协调创新模式共同发展的强大动力。面对市场竞争，企业、高校和科研所渴望不断发展的愿望，急需在各自的领域不断探索创新，时刻保持创新意识和紧迫感。同时，由于资源有限，每个主体都有市场、生存竞争，必须选择创新协作模式，与各高校、科研所和其他部门合作，相辅相成、共享资源；此外，航空特色物联网领域的研发和创新所带来的风险是巨大的，而协同创新模式可以减少风险的存在。政府部门可以通过相关的政策体系、法律体系来推动产学研协同创新动力机制的正常运作，特别是在航空特色物联网产业上，政府发挥着不可替代的作用，其主要作用是：第一，政府能为我校航空特色物联网专业产学研协同创新提供良好的政策环境，促进我校针对创新型人才的培养模式的改变；第二，政府可以提供大量资金支持。总之，一方面通过政府颁发的政策鼓励航空类院校的建设，可以大规模培养创新型人才；另一方面通过国家财政拨款，增加研究经费，将在各大高校与研究所培养一批优秀的研究人员。

（2）内部动力分析

内部动力机制方面，利益的驱动力是产学研创新过程中所有参与者中最基本的内生力，也是改变人才培养模式的关键原因，通过这种方式保持各个主体之间长期稳定、协同互惠和合作竞争的关系。在这种利益关系中，对于企业来说，可以获得高校高素质的人力资源，减少研发项目所涉及的成本和风险，获得学术界的最新知识，确保高校学生将来应聘的渠道以及解决需要合作研究的技术问题。自我创新的目的是培养高素质的科技人才，企业积极承接高校和科研所的创新型人才，企业对自己的行政部门结构和研发方向进行整改，高校和科研所积极培养高素质的研究人才，然后送到企业进行培训，同时在企业内部学习系统的业务管理经验和方法，为学生提供最科学的成长环境。然而，目前每个企业的专门领域都有需要填补的空白，因此寻求开发新的技术。这些知识的创新往往需要得到足够的资助，这些资助方案作为创新杠杆，将其转移到商业领域，最终促进国家或地区的经济发展。从某种意义上说，价值导向的力量是一种以目标为导向的精神驱动力，它可以调动产业、高校和政府之间的合作，并激发创造力，从而推进各大高校培养创新创业型人才模式的创新而共同努力[6-7]。

2.3 航空特色物联网专业产学研协同创新合作模式

航空特色物联网专业产学研协同创新合作模式按照不同的参照标准可以分成不同的形式，按主导方的不同可以分为政府主导、企业主导、高校/科研院所主导三类。

（1）政府主导型

政府主导的产学研合作创新模式是指政府在产学研协作创新模式中发挥主导作用，实施统一、协调、决策的功能。在这种模式下，政府、企业、高校和科研所是协同创新的主要参与者，但政府发挥着领导作用，其统一协调作用至关重要。政府主导型的产学研协同创新模式如图2所示。

图2 政府主导的产学研协同创新模式

（2）企业主导型

企业追求利润最大化，但由于自身的研发和创新能力存在不足，通常会选择与高校和科研所合作。目前相关企业不但在研究领域和研究方向上存在差异，而且都缺乏大量的创新创业型人才。在这种模式下，企业处于主导地位，掌握着技术研究和科技创新的方向，具有统一分配资源、分散风险的作用。而高校和科研所只负责配合企业的运转，为企业主导的协同创新模式的正常运作提供必要的人力和技术支持，弥补公司的不足，政府只提供政策和法律支持。企业主导的产学研协同创新模式如图3所示[8]。

图3 企业主导的产学研协同创新模式

（3）高校与科院所主导型

高校与科研院所主导的航空特色物联网专业产学研协同创新模式主要指的是大学或科研机构整合资源，将自己的研究成果产业化的过程。具体来说，它可以分为两种形式：一种是高校和科研所与企业合作创建实体，并在组织和管理方面进行合作；另一种是高校和科研所将自己的研究专利转让给企业，并通过技术入股的方式成为公司的股东[9]。

3 航空特色物联网专业产学研协同创新实践：以郑州航院为例

3.1 航空特色物联网专业产学研协同创新的实践效果：以郑州航院为例，构建案例实践平台及课程共享资源库

（1）系统解读郑州航院“航空为本、管工结合”的办学理念，对近年来该办学理念在教学、科研和社会服务上的具体实践进行总结。为了保持和加强我校在航空工业管理和技术应用研究领域的领先地位，管理和工程学科应开设航空特色专业课程。在对郑州航院15个教学院部、62个专业进行归类分析基础上，全面阐释“航空特色+”课程的具体建设目标、思路与手段，以及在建设中面临阻碍与解决办法。对航空仪表、航空电子、航空材料、航空检测、航空物流、民航概论、航空概论、信托与航空租赁、民用航空法学等40余门专业开设的“航空特色+”课程进行系统分析，具体从通识课、专业课与专题讲座等方面分析航空特色嵌入工科课程体系的方式与途径，从工学、理学、社会学分析“航空特色+”课程嵌入不同工科专业异同。

（2）基于OBE理念和新工科思想，构建“航空特色+”课程建设的评价指标体系，并进行达成度评价。具体为：找寻“航空特色+”课程对应的培养目标与毕业要求，将每项毕业要求分解为3～4个指标点，具体找寻“航空特色+”课程支撑的指标点，对“航空特色+”课程的支撑强度赋值。确定“航空特色+”课程大纲、评估内容与毕业要求之间的关系，根据“航空特色+”课程的评估结果，进行课程对某条毕业要求指标点的达成度评价。实施OBE下“一体两翼”协同育人创新课程体系、人才培养方案、物联网品牌、物联网设计大赛“四合一”创新创业模式。构造模块化教学、项目制教学、翻转课堂、目标驱动式教学模式探索，提升项目实践和综合实训能力。本着 “产教融合、互利共生”的协同育人宗旨，紧密联系社会各界，与政府、企业合作共同培养创新人才，计划通过共建工程中心、校企联合实验室、教学实践基地、横向课题共同研发等方式开展协同育人。利用教育部产学研协作创新平台，对教职工进行培训，整合教职工队伍结构；联合开发教材，将创新创业元素融入教学过程；共同建设物联网实验室，推动学生实践教育模式的创新[10]。

（3）郑航智能学院于2019年1月由计算机学院、电信学院和机电学院的自动化专业合并成立。电子信息工程为河南省专业综合改革试点和校级特色专业，电子信息实验中心为省级实验教学示范中心。学院科技基础设施好，示范辐射能力强，推动航空特色物联网专业产学研协同创新研究，提升航院人才培养水平。进一步推进实践教学体系和实践教学模式改革，优化实践教学环节构成，完善实践教学环节学时学分设计，增加教学实践学分，增加综合性、设计性、创新性实验教学，替代依附于理论教学的实验和上机。派遣专业人员与有关的企业机构联系，建立校企联合实验室，扩大和加强校企合作。为物联网创建一个集成、自主的实验环境，建立一个典型的物联网应用场景，利用开源软硬件平台进行全面开发。

与万维网的发展相比，物联网需要广泛的硬件和软件应用平台。因此，物联网的实践教学非常适合以创新项目的形式通过团队来实施。

目前，毕业生了解物联网技术的理论前沿，具备研究、开发新系统和新技术的初步能力；掌握无线互联网络基础、通信系统与通信网理论和应用的一般方法，具有分析、设计、集成、应用及测试通信系统与通信网的基本能力。

学生素质高，在开发物联网硬件和应用系统方面有较强的创新能力；就业领域广泛，就业率超过98%，考研上线率约20%，毕业生的社会认可程度高。根据河南省教育评估院调查数据显示，学院毕业生就业薪资在校内排名领先优势明显，在省内排序也位居前列。近3年学生获奖及科研情况见表1和表2所列。

表1 学生在校期间申请专利、参与科研项目情况

表2 2017—2019年教师发表论文情况

3.2 对河南省行业特色高校打造产学研协同创新模式研究与实践建议

（1）妥善处理产学研各个主体之间的关系，实现内外动力的融合。企业和高校之间的合作不仅可以改进产品技术，也可以促进两者深入交流，有助于各方之间的知识转让，通过这种知识转让，双方才能在研究过程中取得更好的结果。知识传播的成功对于两个参与者的知识库的充分增长至关重要。因此，为政府、企业和高校之间选择最适当的工具建立关系类型是至关重要的，为促进知识转让，必须考虑它们认为最适合的关系类型。对于必须建立的关系类型，没有共识或严格的标准，因为它们是涉及不同的背景、不同的群体和研究新课题的关系。新的工作方式应该根据流程的要求自然而然地出现。

（2）制定协同创新目标规划，构建地方创新发展生态，建立健全利益分配激励机制，激发协同创新的持久动力。产学研协同创新的物联网创新型人才培养模式的发展是一个复杂而长久的过程，靠任一单个主体无法实现，需要发挥多元主体的协同作用，只有政府、企业、大学与科研机构这几个子系统，通过协同合作形成一体、合理进行资源分配、改善沟通和信息交流的方式，开展多样化的学生培养模式，不仅在一定程度上保证了产学研协同创新视域下航空特色物联网专业学生培养质量，也实现了产学研系统的效应最大化。首先，建立一个实践基地，重视校企之间合作，聘请专业技术人员作为兼职教师，积极与各企业和其他社会部门共同创建优秀教学实践资源；其次，鼓励更多优秀教师指导学生参加相关比赛，例如，物联网设计、电子设计、智能车、“互联网+”、挑战杯、创青春等，使更多的学生能够承担省级、校级、院级大学生创新实践项目。

4 结 语

本文以航院物联网专业为研究对象，开展物联网专业产学研协同创新机理研究。首先剖析物联网专业发展现状，借鉴产学研协同创新机理，建立航空特色物联网专业产学研协同创新运行模型、产学研协同创新动力机制模型。其次分析了政府主导、企业主导、高校/科研院所主导的产学研协同创新模式下各个主体的运行作用，结合航空特色产学研协同机理，构建郑航产学研协同创新案例实践平台及课程共享资源库。最后介绍了协同创新实践性教学方式，并对河南省行业特色高校打造产学研用协同创新模式研究提出了相应建议，以期为地方行业特色高校进一步建设特色骨干高校提供助力。