面向新工科需求的多元协同电子信息人才培养模式研究

新时代，以信息技术为代表的新一轮科技革命和产业变革席卷全球，随着我国“一带一路”“中国制造2025”“人工智能”“互联网+”等重大战略的实施，移动通信、物联网、大数据、人工智能、大规模集成电路等核心技术飞速发展，自动驾驶、智慧城市、云计算、智能工厂、机器人等已经成为新经济、新业态、新技术的代表性产业，电子信息产业发展的历史性变革迫切需要多元化、创新型卓越工程人才以支撑国家创新发展战略。在新工科的大背景下，电子信息工程高等教育将迎来一系列新的挑战和机遇。随着物联网和智能化的快速发展，专业人才将更加需要参与设计、开发和维护连接设备，满足智能家居、智能城市等领域的需求。5G技术的商用推动了通信工程的需求，学生需深入了解5G技术并具备网络规划和优化技能。人工智能技术的广泛应用也为电子信息工程领域带来了新的挑战，学生需要掌握相关技能，如图像处理、语音识别等。同时，可穿戴技术的兴起推动了电子信息工程与健康医疗的融合，包括生物传感器和医疗设备的设计与开发。大数据分析与云计算成为不可忽视的趋势，网络安全也是当前亟须解决的问题，电子信息工程专业需要培养学生具备网络安全防护和应急响应的技能。实际项目通常需要跨学科合作，因此，培养学生与其他领域专业人才合作的能力显得尤为重要。这些新的需求呼唤着电子信息工程高等教育更加注重跨学科、实践导向和创新创业的教育模式。

1 新工科需求下电子信息人才培养的特点

新经济的发展以信息技术革命和制度创新为基础，电子信息工程就是新经济发展的核心驱动力。未来电子信息技术的发展将面向量子化、智能化、微型化与一体化，量子成为特定数据运算与信息传输的重要载体，类脑计算等新概念计算模型逐渐落地，空天地一体化网络不断扩展人类信息的传播边界，晶圆级集成技术持续推动集成电路领域的创新。电子信息技术日新月异的发展要求相关人才具有广阔的技术前沿视野，具备应对未来技术快速革新的能力，能以发展的视角构建自身技术研究路线，能以新技术解决未来发展难题，推动电子信息先进技术发展。高校需强化前沿技术教学内容，将量子计算、人工智能、类脑计算等前沿技术纳入课程体系，帮助学生掌握最新技术发展趋势，拓展技术视野，邀请业界专家学者开展前沿技术讲座，开阔学生视野，激发其对未来技术的探索兴趣，引导学生参与前沿技术相关的科研项目，在实践中学习和掌握新技术，提升科研创新能力。同时注重培养学生创新思维，提升解决问题的能力，开展创新创业课程、竞赛和实践活动，培养学生的创新意识和创业精神，提升其解决问题的能力，鼓励学生学习其他相关学科知识，例如计算机科学、物理学、材料科学等，培养跨学科思维，提升解决复杂工程问题的能力，引导学生对现有技术进行批判性思考，提出改进方案，培养其技术创新能力。此外，引导学生关注产业前沿发展趋势，了解未来技术发展方向，并结合自身兴趣和特长，制定技术研究路线，鼓励学生参加学术会议、研讨会等，与同行交流学习，了解最新的技术发展动态，鼓励学生进行前瞻性研究，探索未来技术的应用场景和发展方向。

新工科相较于老工科更强调学科的实用性与创新性，李培根指出工程技术方面的创新最终一定要和需求联系在一起，供给和创造需求而致的创新多半是伟大的创新。高校需思考以何种方式有效地提升学生的工程创新和实践创业能力，获得有效的实践成果，注重培养应用型、创新型、复合型工程技术人才，在实际生产过程中能运用不同学科知识技术性、创造性地解决传统产业信息化时代发展问题，为未来职业可持续发展提供动力。高校需积极探索有效提升学生工程创新和实践创业能力的路径，应重构课程体系，强化实践教学，将前沿技术融入课程内容，增加实践环节，构建项目式学习模式。搭建实践平台，深化产教融合，通过校企合作共建实践基地、联合开展科研项目、搭建创新创业平台等方式，为学生提供真实的工程实践环境和创新创业机会。营造创新氛围，激发学生潜能，通过举办创新创业大赛、建立导师制、营造创新文化等举措，激发学生的创新意识和创业热情。

为培养新工科背景下适应电子信息工程领域复杂挑战的综合型人才，河南科技大学构建了以跨学科整合为基础的多元协同培养模式。该模式打破传统学科壁垒，设置了融合电子信息工程、计算机科学、控制科学等多领域的课程，例如嵌入式系统设计、智能机器人技术、物联网工程等，并采用项目驱动式教学，引导学生参与智能家居系统开发、无人机控制系统设计等综合性项目，在实践中应用跨学科知识解决复杂工程问题。同时，课程群采用模块化教学，允许学生根据自身兴趣选择学习内容，构建个性化学习路径。教学过程中，鼓励学生组成跨学科团队，并通过问题导向式学习和翻转课堂等方式，提升学生自主学习能力和团队协作能力。同时，建设配备多学科实验设备的跨学科实验室，并与相关企业共建实习基地或联合实验室，为学生提供真实的工程实践机会。此外，搭建创新创业平台，鼓励学生参与科技竞赛、创新创业项目等，培养其创新精神和创业能力。通过建立多元化的评价体系，跟踪毕业生发展，并收集各方反馈意见，持续优化课程体系、教学模式和实践平台，确保培养模式的有效性和适应性。预期该模式能够培养出具备跨学科知识整合能力、团队协作能力、创新创业能力和终身学习能力的高素质人才，为推动科技进步和社会发展作出贡献。

2 多元协同电子信息人才培养模式

新工科的核心理念是将不同学科领域融合，培养具有跨学科知识和综合能力的工程师。多元协同是核心驱动力，通过整合跨学科知识，强调实际问题解决、创新创业、团队协作和项目管理等要素，使学生能够从容应对电子信息工程领域的复杂挑战。多元协同不仅是一种教学理念，更是一种培养学生适应未来工作环境的能力，培养他们在多样性团队中协同合作的技能，这一核心理念为学生提供了更广阔的视野，帮助他们更好地适应不断演变的科技领域。多元协同的培养模式以跨学科整合为基础，帮助学生深入学习电子信息工程、计算机科学、控制科学等多领域的广泛专业知识。通过实践导向的教学方式，学生有机会在项目合作和实习中将理论知识应用于实际情境中，增强了他们解决实际问题的能力。同时注重培养学生团队协作和项目管理的能力，使学生能够在多学科团队中有效协作、沟通和领导，符合新工科对团队合作能力的要求。利用国际交流与合作以及数字化教育促进学生国际化视野和技术能力的提升，使他们能够随时随地获取跨学科知识，不断更新课程保证学生紧跟科技发展，具备最新的行业知识。

多元协同电子信息人才培养模式的核心在于深度整合各类教育资源，以提供学生更为全面、贴近实际的学习体验。这一模式首先通过跨学科整合设计，将电子信息工程专业的核心课程与计算机科学、控制科学等相关领域的课程有机结合，构建跨学科的课程体系，使学生在学习中能够更全面地理解问题。同时，在实践层面，建立多元的实践平台，包括虚拟实验室、仿真项目以及真实产业项目，提供多样化的实际问题，通过模拟和真实项目带来实际应用经验，培养学生解决实际问题的能力。校企协同合作也是这一模式的关键，与行业企业建立紧密的合作关系，将实际工程项目引入课程，让学生直接参与并解决实际挑战。这种合作不仅拓宽了学生的视野，还使他们能够了解当前行业的最新发展动态。在学科融合方面，将电子信息工程与计算机科学、通信工程、材料科学等相关学科深度融合，培养学生具备全方位解决问题的能力。引入产业导师制度，由实际从业人员担任学生的导师，为他们提供实际项目经验和职业规划的指导。通过国际交流项目，拓展学生的国际化视野，使他们接触不同国家和文化的电子信息工程领域的发展。这样的深度整合和协同在课程设置上有机结合，形成了一个有机的网络，为学生提供了更为全面、实际的培养路径，使他们能够更好地适应未来科技领域的挑战。

3 多学科交叉特色教研团队

多元协同电子信息人才培养模式的一个重要环节是多学科交叉教研团队的建设。新工科背景下多元协同电子信息人才培养模式的建设突破了传统电子信息类专业的培养方案，各学科之间不再是孤立的、平行的，教学过程中各学科应当有机结合、相互碰撞，探索不同学科融合后产生工程应用的可能性，激发学生思维活力，同时也更加注重学生工程实践能力的提升，为信息产业发展提供高级工程人才。河南科技大学信息工程学院依托电子信息河南省重点学科群、16个省部级重点实验室、工程中心、电子信息计算机等国家一流专业、外方合作办学等优势教育资源，以特色课程群建设为目标，河南科技大学信息工程学院设立了电子信息、移动通信与信号处理、信息控制和校企合作四大教研团队。多元协同强调整合不同学科的知识和技能，例如将电子信息技术与计算机科学、材料科学、人工智能等领域相结合，培养学生跨学科的思维方式和解决问题的能力。同时，多元协同注重实践教学，通过项目式学习、团队合作等方式，让学生在真实的工程环境中锻炼实践能力、创新能力和团队协作能力。此外，多元协同还强调培养学生的项目管理能力、沟通能力和领导能力，使其具备适应未来复杂工作环境的能力（见下图）。

3.1 电子信息特色教研团队

河南科技大学电子信息工程专业于2021年顺利通过教育部专业认证，并获批国家一流本科专业建设点。为适应新一代信息技术发展和“新工科”建设要求，该专业积极探索“信息技术+”复合型人才培养模式，构建了以电子信息特色课程群为核心，以多层次实践教学平台为支撑的“新工科”人才培养体系。依托电子信息河南省重点学科群等优势教育资源，电子信息教研团队构建了融合信息技术、人工智能、大数据等领域的特色课程群。课程体系涵盖神经网络、人工智能、大数据分析、调制与编码、移动通信系统、微控制器原理与单片机系统等专业课程，为学生提供宽广的知识基础和专业技能。专业建设有河南省移动物联与大数据工程实验室、装备制造智能控制河南省工程实验室等5个省部级研究基地，以及校企合作共建的多个实践教学基地，为学生提供多层次的实践教学平台，包括基础实验、专业实验、综合设计、创新创业等环节，培养学生的实践能力和创新能力。教学团队将电子信息相关课程的教学方案统一规划，在通信基础课程的教学中融入计算机科学相关的深度学习、大数据等理论知识，使课程内容与现代电子信息产业智能化的发展需求紧密结合，培养学生的交叉学科思维和解决复杂工程问题的能力。专业与多家新一代信息通信技术知名企业建立了广泛的合作关系，通过联合开发课程、企业实训、科研合作、创业孵化等多种形式，实现产教融合协同育人，提升人才培养质量。

3.2 移动通信与信号处理特色教研团队

移动通信与信号处理特色教研团队组建了移动通信与信号处理特色课程群，旨在培养面向未来的先进移动通信与网络工程技术人才。该课程群以培养学生创新实践能力为核心，通过特色课程设置、先进实践平台建设和产教融合协同育人等举措，取得了显著成效。课程群开设B5G/6G网络、空天地一体化智能通信等特色课程，带领学生接触行业先进技术，激发科研兴趣，培养学生的前瞻性思维和创新意识。实践教学中心拥有通信原理、信号与系统、高频电子线路、移动通信等13个专业实验室和1个实践与创新实验室，为学生提供全方位的实践教学环境。此外，课程群还将传统的通信、控制和计算机科学与技术的相关实践方案进行创造性拆分重构，建设了大实践平台，例如将通信技术与神经网络、机器学习等理论相结合，引导学生探索认知无线电技术，培养学生解决复杂工程问题的能力。专业与多家移动通信领域知名企业建立了深度合作关系，通过联合开发课程、企业实训、科研合作等形式，将产业最新技术融入教学内容，提升学生的工程实践能力和就业竞争力。通信工程专业于2020年获评河南省优秀基层教学组织，并拥有3门省级精品在线课程、9个省部级教研实践平台和1个河南省大学生新工科创新创业基地，教学成果丰硕。移动通信与信号处理特色课程群的建设，有效提升了人才培养质量，培养了一批具备扎实理论基础、较强工程实践能力和创新精神的优秀毕业生。

3.3 信息控制特色教研团队

随着新一代信息技术与制造业的深度融合，智能制造已成为推动中国制造业转型升级的重要方向。然而，智能制造的发展面临着高端工程人才短缺的瓶颈。这类人才需要具备跨学科知识背景，熟练掌握控制理论、计算机科学和通信工程等领域的核心技术，并能够运用智能技术解决复杂工程问题，设计开发智能控制系统，构建工业网络和应用云计算平台。信息控制特色教研团队由来自通信工程、计算机科学与技术和控制工程等多个学科的教师组成，信息控制特色课程群涵盖智能组网技术、自动控制原理、云计算技术原理、人工智能基础和智能控制系统设计等核心课程，旨在培养学生掌握控制理论、计算机科学和通信工程的基础知识，并具备运用智能技术解决复杂工程问题的能力。智能组网技术主要讲授工业网络协议、无线传感器网络、工业互联网等知识，帮助学生掌握工业网络的设计、构建和运维技术。自动控制原理主要包含控制系统的建模、分析和设计方法、经典控制理论和现代控制理论的核心知识。云计算技术原理要求学生掌握云计算的基本概念、体系结构和关键技术，掌握云平台的搭建和应用开发方法。人工智能基础涉及机器学习、深度学习等人工智能技术的基本原理和应用方法，还包括智能算法的设计和实现。智能控制系统设计要求学生能够综合运用控制理论、计算机科学和人工智能技术，设计开发智能控制系统，并进行仿真和实验验证。课程群依托信息控制实验教学中心，该中心建有自动控制原理实验室、智能技术实验室、智能控制实验室和过程控制实验室等多个实践平台，为学生提供理论与实践相结合的学习环境。教学过程中采用项目式学习、案例教学和翻转课堂等多种教学模式，帮助学生将理论知识应用于解决实际问题，并提升其工程实践能力和创新意识。

3.4 多方协作实践教研团队

在新工科建设背景下，工程教育需注重培养学生的技术实践创新能力，以适应信息产业的快速发展和地方经济转型升级的需求，地方高校应探索如何在工程教育中融入实践创新，并服务地方新产业、新经济的发展。河南科技大学立足于现有的工科基础教学实验室和省级共建重点实验室，积极推进校企合作、产教融合，构建了“校内基础，校外拓展”的实践教育体系。学校与郑州信盈达电子有限公司、巨龙通信设备集团、许继电气等20多个新一代信息通信技术知名企业建立了广泛的合作关系，通过多种形式开展专业实践教育，主要包括以下几方面：（1）定制培训。学校根据企业需求，联合企业共同开发课程，邀请企业技术专家参与授课，为学生提供针对性的技能培训，使学生毕业后能够更快适应企业岗位需求。（2）企业实训。学校与企业共建实习实训基地，选派学生到企业进行实习，参与实际项目，在真实的工程环境中锻炼学生的实践能力和解决问题的能力。（3）项目合作培训。学校与企业联合开展科研项目，让学生参与到项目研究中，提升学生的科研创新能力，同时推动科技成果转化，服务地方经济发展。（4）创业孵化。学校为学生提供创业指导和资源支持，鼓励学生将创新想法转化为创业项目，培养学生的创业精神和实践能力。通过校企合作、产教融合，河南科技大学的工程教育实践体系取得了显著成效。

4 结语

新工科的建设是国家工程教育发展的历史机遇，电子信息技术是未来新经济发展的重要科技力量，多元协同不仅是一种教学理念，更是一种培养学生适应未来工作环境的能力，培养他们在多样性团队中协同合作的技能，这一核心理念为学生提供了更广阔的视野，帮助他们更好地适应不断演变的科技领域。河南科技大学结合自身电子信息类一流专业群在硬件实现和软件开发等方面的特色优势，融合地方特色信息产业，建立学科融合教学团队，开展专业主干和一流特色课程建设，推进信息化时代教学方法的改革和创新。实践探索表明，地方高校应积极探索校企合作、产教融合的工程教育模式，将实践创新融入人才培养的全过程，服务地方新产业、新经济发展，为地方经济转型升级提供人才支撑。未来，电子信息工程专业将继续深化“新工科”人才培养模式改革，持续优化课程体系，加强实践教学，深化产教融合，培养更多适应新一代信息技术发展的高素质人才。

本文系2021年度河南省高等教育教学改革研究与实践重点项目“政产学研用多元协同的电子信息类国家一流专业群建设模式研究与实践”（2021SJGLX128，XZJKY21803）、河南科技大学2020年研究生质量提升工程项目“信息与通信工程”（2020YZL-003）研究成果。

（作者单位：1.河南科技大学信息工程学院；2.郑州航空工业管理学院航空宇航学院）