新工科背景下多元化与梯队式教学模式改革探索
彭晏飞 李季 孟祥福
摘 要：文章针对各高校传统教学模式与学生个性化培养需求之间的差异问题，提出了多元化、梯队式教学培养体系改革，以期为新工科背景下各高校人才培养提供借鉴。
关键词：新工科;多元化;梯队式;教学模式
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2022）01-0004-03
随着“互联网+”“智能+”概念相继在政府工作报告中被提出，以立德树人为引领、互联网和工业智能为核心的新工科建设成为新时代高等工程教育改革的时代使命[1]。各高校都在探索如何将智能制造、大数据、人工智能、云计算、机器人等用于对相关传统工科专业的升级与改造，如何培养未来新兴产业和新经济需要的研究、创新、实践和团队协作能力强的高素质、复合型新工科人才[2-3]。
适应新时代发展的新工科人才不仅要具有扎实的基础和专业知识，还要具有一定的科学研究和创新创业能力。坚持教学、科研与创新创业相结合，引导和鼓励学生参与科学研究与创新创业，努力培养新时代大学生的科学研究能力与创新创业能力已成为我国当前高等教育教学改革的主要目标之一[4-5]。目前，各高校本科培养模式大多是同一个年级横向培养，不同年级纵向阶梯式进阶培养。因学生的个性化需求不同，其学业与学涯规划也不同，统一的培养目标和要求与“高阶性、创新性、挑战度”两性一度的培养要求存在差距，具体实施中难以落实与开展。因生师比过大，繁重的教学任务和教师的自身发展之间有较大冲突，对于高素质复合型新工科人才培养造成了严重的阻碍。
针对以上问题，本文以计算机科学与技术（以下简称“计算机”）专业为例，按照计算机专业理论与实践课程的特点，以该专业学生学习目标、考研、就业以及社会需求提出将教学模式改革为“按能力与需求多元化、梯队式培养”，以“提升课程挑战度，合理增加教学内容难度，拓展教学内容深度，以反映前沿性和时代性，扩大教学内容和形式的可选择性”为指导思想，将“学、教、研、产”四方面主体发展一体化，按学生能力和需求分为科研型、创新创业型和应用技能型三个方向，制定不同的培养目标和方案，浸入到不同教学环境中多元化、梯队式培养。
一、多元化与梯队式教学模式改革构想
多元化培养指摒弃传统单一模式化的教学方式，以提升学生的学习兴趣、激发学生的活力为目的，将多种教学方式运用到教学活动中。根据多元化培养的思想和理念，按理工科大学生，尤其是计算机专业学生的学习能力、探索方向、综合素质以及就业去向等，将学生分为科研型、创新创业型和应用技能型三个方向[6];按科研和创新创业能力培养的特点，提出“学、教、研、产”四位一体的梯队式教学模式。“学”指培养学生的自主学习能力、分析问题和解决复杂工程问题的能力;“教”指组成一支科研导师团队进行科研指导、一支实践导师团队进行创新创业指导、一支具有丰富实战经验的企业技术人员团队进行应用技能和职场技能指导;“研”指发挥优秀学生的特长，注重其科研能力的培养;“产”指积极开展校企合作，建立优质的校企合作实践基地，推动创新创业及应用技能培养[7]。
梯队式培养是指在对科研型、创新创业型和应用技能型三个方向学生的培养过程中，在教师指导下，充分发挥学生团队成员的优势，采用传帮带形式：研究生指导高年级学生，高年级学生指导低年级学生，不仅使研究生和高年级学生自身知识和素质能力得到提升，也使其指导和协作能力得到提升，还能提高低年级学生的研究能力和创新实践能力[7]。在梯队式培养环节中，学校教师、企业技术人员、研究生、高年级本科生按三个培养方向优化组合构成指导团队，采用分散与集中相结合的指导方式对各方向学生分别进行指导：平时学习采用随机分散指导，定期举办授课与培训、实践培训与研讨和科研沙龙等活动进行集中指导，两种方式相结合达到学生收益最大化。
二、多元化与梯队式教学模式改革目标
（一）按多元化思想，优化培养目标
按多元化思想和科研型、创新创业型、应用技能型三个方向的不同要求分别制定培养目标。
科研型人才培养目标：以为国家和行业培养高级科研人才为目的开展科研训练。提高理论与实践教学难度，激活学生科研潜力，激发学生科研兴趣，激励学生科研创新，培养学生具有主动学习和自主探索的科研精神，使其初步具备科研能力。
创新创业型人才培养目标：以为国家培养“创新创业人才”、为产业结构中的高端发展、为“大众创业、万众创新”培养创新应用型人才为目的开展创新创业训练。激发学生创新创业意识和思维，培养学生创新创业技能，以创新创业带动就业。
应用技能型人才培养目标：以为国家培养“应用技能型人才”、为企业新需求培养新工科人才为目的开展应用技能训练。激活学生学习动力，激发学生自我管理，激励学生终身学习，培养学生专业应用技能、交流沟通能力以及团队合作意识，进而提高人才在就业市场的核心竞争力[8]。
（二）按培養目标，优化培养方案和课程体系
按多元化思想和优化后的培养目标，进一步优化培养方案和课程体系，采用“2+X”培养体系构建一个“通专结合、互相贯通”的多维发展空间，通识与多元选择有机结合的“2+X”培养体系，实现自由开放、多元并进、全面发展。“2”指本科前两年厚基础教育，着重开展通识教育和专业基础教育，即重视思政、数学、外语和专业基础等的教育和教学;“X”指从本科三年级开始重实践教育，注重学生的个性化培养，满足学生多元化成长需求，按培养目标分别搭建“科研教育”“创新创业教育”“应用技能教育”三个子平台，构建“个性需求、培养目标、教学内容有别”的理论及实践教学新体系。同时，整合现有的科研实验室、实践实训基地和校企合作项目等资源，融合各年级理论教学及实践项目，将学生第一课堂的教学安排与第二课堂的课外实践活动高度融合，统一安排，实行一体化管理。
（三）汇聚师资力量，梯队式培养
充分发挥高校高层次人才汇集、研究生和高年级本科生的传帮带、企业相关专业技术人员项目实战经验丰富的优势，将一切有利于多元化与梯队式培养的师资力量和人力资源高效汇聚到一起，将“学、教、研、产”四位一体模式充分融合，按照学生个人能力和需求，通过多元化教育，因材施教，最大化发展学生潜能[9]。学校教师和企业技术人员进行充分授课与指导的同时，根据学生的知识掌握和专业能力等实际情况，按照三个培养目标分方向、跨年级梯队式组队，发挥学生间“传帮带”的作用，营造“互教、互学、互促”的良好学习氛围，构造良性循环链，使不同年级和不同水平的学生充分学到自己应该掌握的知识和技能，培养和提高各类学生相互沟通、协作、统筹和领导能力，培养学生团队协作意识和合作精神。
三、多元化与梯队式教学模式改革实施
（一）学生分流教学管理模式
学生分流采取“合理有序、分层递进、公平公正”的原则，采用“2+X”模式，结合“科研教育”“创新创业教育”“应用技能教育”三个子平台进行。大一、大二在厚基础教育的同时，辅助开展以学科竞赛、技能竞赛为主要形式的创新和应用技能实践辅导、训练与比赛;大三开始在尊重学生意愿的前提下根据前两年在本专业的学业成绩与绩点排名、学科与技能竞赛成绩综合考量，按综合成绩高低以“科研人数：创新创业人数：应用技能人数”比例为1∶2∶3进行人员分流，在三个不同子平台同时开展科研、创新创业和应用技能教育，以完成后两年的学习。以“工程教育认证”毕业要求中对学生的核心能力要求为蓝本，提高学生科研能力、创新创业能力和解决复杂工程问题的能力[10]。
为鼓励学生积极创新，勇于挑战自我，可将科研型人才培养与免试保送硕士研究生相关联。对于思想道德素质过硬、学习成绩和科研成果突出的学生可优先考虑保送名校或本校的硕士研究生。通过对各类国家级、省级和校级大学生创新创业训练项目的建设以及各类学术竞赛资助，给予创新创业型人才相关优惠政策和一定资金支持，调动其创新创业及参加学术竞赛的积极性。鼓励学生申请各类资格和认证考试，考取本专业相关的职业技能资格证书，进而使应用型人才获得更多技能，为就业打下坚实基础。
（二）学生分流教学培养模式
1.科研型教学培养方式。对入选“科研教育”子平台的优秀本科生实行类似本科生、研究生一体贯通的“精英化”培养模式，并将此部分学生分散到优秀的研究生导师团队中，成立由“领路人+传承人”组成的科研团队[11-12]。“领路人”即研究生导师及导师组的硕士研究生，传承人即团队中的优秀本科生。团队中的导师为主持国家、省级科研项目经验丰富的教师，采用双向选择的形式，学生可根据自己的专业能力、学术能力、感兴趣的研究方向选择适合自己的导师团队，导师按照学生的能力择优录取。依托导师高水平科研项目开展科研训练，让学生积极投入导师组原生态的科研环境中，导师以领路人和领航人的角色把握学术内容，进行科学系统引导，团队中的研究生负责具体科研项目的实践指导。为更好地立德树人，树立正确的科研价值观，激励学生科研热情，提高学生科研能力，通过优化培养方案和课程体系，对“科研教育”子平台所有学生集中增设“学术道德规范与伦理”“文献检索与阅读”“科技论文写作”和“学科前言讲座”等选修课程，定期授课与举办实践培训研讨和科研沙龙等活动进行集中指导，以达到学生收益最大化[13]。
为进一步激发学生科研参与热情，可建立和出台切实可行的本科生科学研究激励机制，将本科生科研成果进行统计和汇编，通过优化后的培养方案将学生各类科研成果置换成相应的学分。例如学生在获得学术竞赛国家级奖励或论文发表在核心期刊、受理或授权发明专利和软件著作权等时，学校可以根据获奖等级、论文与专利级别和数量制定相关政策，让学生申请免修一些相关课程设计或实习实训课程，抵相应学分，成果突出的学生可获取免试攻读研究生资格。
2.创新创业型教学培养方式。将入选“创新创业教育”子平台的学生依托大学生创新创业训练计划项目及各类学科竞赛进行针对性培养，优化培养方案和课程体系。对于这部分学生增设“创新创业基础”“学术竞赛指南”等选修课程，同时在大一、大二学生参与并进行学科竞赛、技能竞赛基础上，将第二课堂开展的创新创业活动升格为第一课堂，成立创新创业团队进一步强化训练，实行梯队式培养。
培养过程首先采用“案例式教学法”，由经验丰富并且常年指导创新创业及各类专业竞赛的教师带领团队授课并指导学习，高年级带动低年级，跨年级组队，阶梯式培养。同时，通过邀请优秀校友和学术竞赛获奖或创新创业成功的高年级学生举办专题系列讲座和竞赛沙龙等活动分享经验，以此强化学生的学习热情、丰富其相关知识。然后采用“项目驱动教学法”开展实战教学，以全国“挑战杯”大赛、全国大学生数学建模竞赛、中国大学生创新创业大赛等综合性大赛以及教育部和各行业协会举办的本专业相关竞赛，如计算机类的全国软件和信息技术专业人才大赛、中国计算机设计大赛等各类竞赛为平台进行实战训练，实行专业指导教师带队指导，“组长负责、团队自主”的管理模式，以赛促训。对竞赛中获奖级别高的学生可给予适当物质奖励，同时通过优化培养方案，对于获得省级以上奖励的学生可申请免修一些相关理论课程或实习实训课程，抵相應学分。
3.应用技能型教学培养方式。将入选“应用技能型教育”子平台的本科生培养依托校内大学生实践基地与校外校企合作实践基地进行，培养分解为四个阶段。第一阶段：聘请实战经验丰富的企业技术人员开展大类专题培训及企业典型案例讲解，全面增强学生对行业的认知，明确本专业应掌握的技能、未来职业发展及就业方向等。第二阶段：本校专业课教师选择合适案例进行针对性指导，注重理论到实战的过度，强化基础理论知识与项目的结合与应用认知，提高学生分析问题和解决问题的能力。第三阶段：利用实习实训环节，将学生送到校企合作实践基地进行实战训练，由实践基地相关技术人员结合真实项目，将问题描述、模型构建与实现等过程嵌入具体项目，进行“项目式”开发与学习，突出实战能力的训练。第四阶段：将大四学生送到协议企业顶岗实习，让其受到更为系统和全面的专业训练，强化其入职前的综合能力训练，同时培养其职业道德、社会责任心和团队精神等职业素养。
四、结语
新形势下各高校打破教学陈规，改革人才培养模式和人才培养体系势在必行。本文通过多元化与梯队式教学培养体系改革探索，为新工科建设大背景下各高校人才培养模式改革与实践提供一种借鉴方案，为全面建设社会主义现代化国家培养科研、创新、实践、团队协作能力强的高素质复合型人才作出新的贡献。
参考文献：
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[责任编辑 杨 波]
收稿日期：2021-04-27
作者简介：彭晏飞（1975—），男，黑龙江五常人，辽宁工程技术大学电子与信息工程学院教授，博士，主要从事计算机视觉研究。
基金项目：辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“地方高校新工科建设的技术路径研究与实践”（辽教函〔2018〕471号）;辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“新工科背景下计算机类专业实践教学体系改革研究”（辽教办〔2021〕254号）;辽宁工程技术大学教育教学改革项目“新工科背景下计算机类专业多元化实践教学体系改革研究”（lntujg202013）