工程认证与产教融合双驱动的新工科人才培养探索

刘志刚，田 枫，王 梅，孙 浩

（东北石油大学a.计算机与信息技术学院；b.教务处，黑龙江大庆 163318）

0 引言

为适应新一轮产业变革，2017 年教育部启动的新工科建设［1］为我国高等工程教育转型发展指明了方向。2019 年，教育部等13 个部委联合启动“六卓越一拔尖”计划，深化“四新”建设［2］。2022 年，高教司工作要点［3］中再次明确提出“深化新工科建设，加快推进计算机领域本科教育教学改革试点工作计划”。相对其他产业，信息产业具有技术更新快、创新要求高的特点［4］。此背景下，地方高校计算机类专业如何应对产业需求、改革人才培养体系是亟待探索的核心问题。

我校计算机科学与技术专业立足油田办学，获首批国家特色专业建设点、国家卓越工程师培养计划试点专业、国家一流本科专业建设点。目前已通过工程教育认证，专家考查组现场反馈专业办学具备石油信息化特色优势。学科拥有二级学科博士点和一级学科硕士学位点。近年来专业以工程认证和产教融合为双驱动，在新工科人才培养的体系、模式、质量保障和教学模式方面进行了系列探索，取得较好成效。

1 地方高校计算机类人才培养面临的问题

1.1 人才培养基本理念有待更新和强化

新工科建设的基本路径是要“树立创新型、综合化、全周期工程教育的新理念”，倡导“成果为导向”的培养理念［5］。地方高校人才培养理念在标准意识、教育理念、质量意识等方面有待强化。其中，培养标准是指在培养目标定位、毕业要求、课程体系、教学实施和评价、师资队伍等方面要达到工程教育认证标准，突出自身办学特色；教育理念是指实现人才培养从知识传授转向能力培养，注重培养目标、毕业要求和课程体系的支撑关系和持续改进；质量意识是指要“以全体学生发展为中心”开展教学实践、评价，强调全体学生学会了什么，而非教师教了什么［6］。

1.2 人才培养体系与产业需求存在不匹配

部分地方高校计算机类专业面向学科办学，强调学科知识的系统性和完备性，无法适应产业发展人才需求［5］。主要原因：①课程体系同质化现象严重、课程设置与产业发展不同步等；②实践体系滞后于产业发展，层次区分度不高、资源配置欠佳等；③传统教学脱离产业实际，未发挥现代信息技术作用。这些不足造成毕业生工程实践能力低、创新意识薄弱，人才培养与产业需求存在脱节现象［7］。

1.3 人才培养模式与新工科建设途径不匹配

新工科建设的基本理念是“问产业需求建专业，问技术发展改内容”［8］。产教融合是解决产业与人才供给侧矛盾的有效途径［9］。地方高校计算机类专业办学普遍存在师资工程背景薄弱、产业前沿教学内容更新速度慢、教学资源不足等问题。部分地方高校虽开展校企合作，但未形成深度融合，主要原因：①合作机制不完善，企业参与人才培养的通道不顺畅；②合作广度不够，多数停留在实践基地的粗放模式下，企业融入教学环节比例较少；③合作深度不足，企业实践多为参观、顶岗实习等，未充分发挥企业资源对工程实践能力培养的提升作用［10］。

2 双驱动模式下的计算机类人才培养改革

本专业以工程教育认证为内部驱动，以产教融合为外部驱动，探索了双驱动模式下“一体两翼三拓展四模块”的人才培养体系改革、打造“三层通道、四化牵引”特色人才培养模式。二者有机衔接，通过产教融合助推工程教育认证，通过工程教育认证实现面向供给侧的人才培养改革，切实有效提高新工科人才培养质量。

2.1 “一体两翼三拓展四模块”课程与实践体系

2.1.1 “一体两翼三拓展”专业课程体系

遵循成果为导向，专业形成课程体系、毕业要求和培养目标的Down-Top 支撑关系链条。根据国家和区域经济发展趋势，综合产业需求、学校办学定位、专业培养特色等确定人才培养的预期目标；再根据培养目标将毕业要求分解成覆盖认证标准、满足补充标准并符合专业特点的二级观测点，并形成课程支撑矩阵。

根据新工科课程体系的价值取向［11］，以应用复合型人才培养目标为出发点，立足学校行业办学特色、学科融合和继承创新，构建了“一体两翼三拓展”课程体系，如图1 所示。通过课程的交叉组合，满足学生全面、个性发展需要。其中，“一体”：以学科经典课程为核心构建理论主体，旨在通过系统性的基础理论培养学生解决复杂工程问题能力；“两翼”：以软、硬件工程技术类课程为辅线，旨在培养学生分析、设计和团队协作能力；“三拓展”：以石油信息化特色、人工智能、项目管理为拓展，旨在为学生发展提供宽阔平台，培养上下游资源使用、创新创业能力。

图1 “一体两翼三拓展四模块”层次化人才培养体系

2.1.2 “四模块”递进实践教学体系改革

传统工程教育重理论轻实践、重知识轻能力，导致人才培养与产业需求脱节［12］。专业对接产业需求，整合油田企业、IT 行业的办学资源，构建了实验模块—实践模块—应用综合模块—创新实践模块的实践教学体系，将项目案例贯穿到人才培养全过程，强化对工程实践和创新能力的培养。逐步提高设计与综合的实验比重，开设了算法设计分析综合、程序设计综合、企业工程项目综合等多个综合实践（Capstone）环节，将实践学时提高到总学时的34.4%。

2.2 “三层通道、四化牵引”特色人才培养模式

深化校企合作机制，紧密结合企业需求、研究成果、实践创新，推动校企优势互补，形成了图2 所示的“三层通道、四化牵引”的特色人才培养模式。

图2 “三层通道、四化牵引”特色人才培养模式

2.2.1 贯通“三层通道”的校企共赢合作平台

（1）搭建平台，贯通教学资源通道。①人才培养。发挥油田城市办学特色，与油田企业建立产教融合实践基地，与IT 企业建立项目实训基地，校企共建五大教学实验室；②技术合作。与油田成立数字化技术联合实验室，助力智慧油田和城市数字经济，强化师资工程背景。

（2）协同育人，贯通人才培养通道。①合作办学育人。校企合作修订人才培养方案、共建课程，企业参与课程教学环节；②协同创新育人。校企协同开展分阶段的工程应用综合实训；为参加A 类学科竞赛、创新创业项目、研发课题的学生配备企业人员指导。

（3）校企共赢，贯通持续合作通道。①课程共赢。引进企业技术，持续更新课程教学内容，并扩大企业品牌效应；②基地共赢。有效提高学生综合能力的同时，企业也可吸纳岗位优秀人才；③实验室共赢。通过油田技术联合实验室吸收学生参与提升工程实践能力。发挥高校师资、人力优势，加快企业发展。

2.2.2 打造“四化牵引”的创新人才培养模式

（1）课程思政引领化。构建了课程导师—企业导师—创业导师的“三导联合”举措。①发挥课堂主渠道作用，以“大庆铁人精神”为引领，课程导师在教学中融入思政元素；②课程导师和企业导师协同，提升学生的团队合作、沟通表达和职业道德；③邀请创业导师参与双创教育，加强对学生创新思维的培养。

（2）教学过程项目化。依托教师承担的和实践基地开放的技术课题，设计教学案例，建立了“两重交叉强实效、三类实践提能力”的项目化培养模式。其中，两重过程交叉：在理论和实践教学中融入油田和IT企业的项目案例，建立油田信息化技术与教学的映射关系；三类实践：在课程实践、课程设计、毕业设计中加大项目案例比例。该模式有效培养学生分析解决问题、设计开发方案、使用现代工具等的工程实践能力。

（3）实践创新特色化。针对第二课堂体系，建立“进平台、参竞赛、强创新”的特色育人模式。“进平台”：组织学生到省重点实验室、联合技术实验室等平台学习，熟悉油田信息化项目研发过程，提升工程认知能力；“参竞赛”：面向油田企业需求，组织学生设计作品参与学科竞赛和大创项目，提高解决复杂工程问题能力；“强创新”：平台吸纳有兴趣学习的学生参与油田企业技术研发，提升学生创新能力。

（4）师资建设工程化。按学科专业一体化模式，组建六大教学科研梯队，以此为核心实施“培、修、强、引”的工程化师资建设举措。“培”：梯队开展青年教师的传、帮、带，提升教师工程背景；“修”：梯队挖掘潜力教师，依托合作课题与企业共建流动岗位，实现教师进入企业常态化；“强”：梯队形成合力完成攻关课题，提升专业社会服务能力；“引”：多渠道引进专家到校内讲座，在“两翼”课程教学、工程项目综合实践中，实现教学主体多元化和工程化。

2.3 工程教育认证的人才培养质量保障体系

2.3.1 产教融合助推工程教育认证

工程教育认证聚焦产业发展需求的人才培养目标适应度，核心是将“学生中心、产出导向、持续改进”的理念贯穿人才培养全过程［13］。近年来，专业以产教融合为外部驱动推进工程教育认证，重视培养方案修订、毕业要求达成、实施过程改进、质量评价、资源配置等关键环节。通过产学对接，专业调研走访企业，提高人才培养目标、课程体系的社会适应度；通过产学合作，将企业技术、开发规范等融入人才培养过程；通过产学互补，将企业资源、项目平台融入专业办学条件中；通过产学联动，促进三个闭环的人才培养体系持续改进；通过产学互通，采集毕业生评价信息，促进人才培养体系合理性评价。

2.3.2 夯实人才质量保障体系建设

专业先后制定了课程体系合理性评价和修订办法、持续改进实施管理办法等文件，对课程前、中、后3个阶段建立了教学内容、过程考核的6 项合理性审核，以及教学质量、达成度、持续改进的3 项分析机制，解决工程认证“最后一公里”；构建了教学指导委员会、教学督导组、课程组负责人的质量监控体系，实行“委员评课、督导听课、学生评教”的监督举措和“教研室负责人、课程组负责人、负责教师”教学反馈机制。

2.4 传统教学模式改革

2.4.1 混合式课程教学模式改革

混合式教学是结合线上、线下的教学优势，把学习者的学习由浅到深地引向深度学习［14］。近年来，专业重点推进以现代信息技术为突破的“以培促教、以生为本、以融为核、以数助评”的混合式教学改革。其中，以培促教：邀请合作企业的教育专家对教师开展主题培训，提升教师混合式教学能力；以生为本：创设学习环境，提升课堂参与度、学习热情与课堂活力；以融为核：融合在线优势资源，融入跨学科知识，引导学生多途径探寻答案；以数助评：通过线上反馈数据，教师及时掌握学情，实施教学精准干预，解决学生个性需求。

2.4.2 虚实结合的实验教学模式改革

虚实结合是将虚拟实验与传统实验教学相结合，避免受空间、时间、设备等的限制［15］。专业按照虚实互补、以虚促实的原则，加大对国家虚拟仿真实验教学课程共享平台的优质资源利用，挖掘合作企业中虚拟教学资源，逐步形成了实验教学微课、虚拟仿真实验、设备实物操作的实验教学新形态。此外，专业推行“口袋实验”工程，将便携的硬件开发板分发给学生，进一步打破传统实验教学的设备限制。

2.4.3 PBL项目式教学方法改革

PBL是以学生为中心构建教学情境，通过项目合作探究完成学习任务［16］。将校企合作的工程项目凝练成教学案例，贯穿人才培养过程，从角色转换、合作探究、项目报告、创新设计、结果评价5 个维度对学生进行关注。角色转换是培养学生问题检索、知识获取和终身学习的能力；合作探究是提高学生的知识构建、团队合作、沟通交流等能力；创新设计是通过翻转课堂，学生对比其他、优化自身方案，提升创新意识和能力。

3 专业人才培养改革成效分析

3.1 人才培养体系合理性高

人才培养体系合理性评价是提高人才培养质量的首要任务。专业制定了人才培养方案合理性评价管理办法，委托第三方开展培养目标、毕业要求和课程体系合理性问卷调研。图3 所示问卷统计结果表明改革后人才培养体系具有较高合理性。

图3 人才培养体系合理性评价

3.2 人才培养质量稳步提升

依托校企合作平台深化产教融合，建立制度保障企业专家、技术人员设计参与人才培养环节，发挥产业技术优势、弥补专业办学不足，有效提高工程教育质量。近3 年，企业人员实际承担专业理论和实践教学的情况如表1 所示。

表1 近3 年企业参与专业教学的情况

近3 年，专业获国家级创新创业项目7 项、省级13 项，A类学科竞赛国奖18 项、省奖34 项；参与企业工程项目研发的学生比例为23.7%；就业率方面，始终在89.4%以上，油田和IT企业高薪就业、名校深造读研比例逐年升高。

3.3 专业建设韧劲持续显现

3.3.1 “培、修、强、引”强化师资队伍建设

“培”：近3 年的师资工程背景比例由72.3%提升到89.5%；“修”：践行“深度回归油田、厚植龙江沃土”，学院与油田建立战略合作框架，教师深入企业协助解决信息化技术难题，承接校企合作项目46 项；“强”：与油田合作完成重点技术攻关11 项，获国家科技进步二等奖1 项、省部级科技进步奖7 项，参与制定行业、企业标准12 项；“引”：聘请企业15 名专家参与教学环节，76 人参与毕业设计和创新指导。

3.3.2 教学模式改革提高课程建设成效

（1）课程思政改革。以“大庆铁人精神”为引领，近3 年22 门专业课完成了思政教学改革，13 门课获批校级思政重点建设课。

（2）混合教学改革。操作系统、面向对象程序设计获省一流课程，人工智能导论、大数据技术基础建成智慧树共享课程，C 语言程序设计获省精品在线开放课程，此外获5 门校级一流课程培育、3 门校级研讨式课程。

（3）虚实结合教学改革。在数字逻辑、电路分析基础、计算机组成原理等7 门设备要求较高的课程中完成改革；“口袋实验工程”为学生分发树莓派套件、ZigBee开发板、单片机开发板700 余套。

（4）PBL 教学改革。组织教师共同编撰了包括18 门课、基于34 个油田信息化项目的《石油特色教学案例汇编》和16 个其他工程项目综合的校企共建教学案例汇编，在12 门理论课、5 门实践课中全部实现了项目式教学。

4 结语

针对地方高校计算机类人才培养过程中存在的培养理念更新不及时、产学需求不匹配、新工科建设不深化的共性问题，围绕国家一流专业建设，以工程认证为导向，以产教融合为途径，充分发挥石油信息化特色专业办学，对课程与实践体系、人才培养模式、质量保障体系、教学方法等方面进行了双驱动模式下的系统探索。实践结果表明，新工科人才培养体系有效提升了专业建设和人才培养等方面水准，为相关工科专业建设提供可参考借鉴的改革思路。工程教育其路漫漫，在新工科建设背景下，下一步如何继续扩大产教融合合作面，实现教育链、人才链、产业链更为有效地衔接和融合发展，还需要进行持续地探索和实践。