面向新工科的基于PBL的产学协同模式探索

胡建强 李伟 崔建峰

[摘 要] 产学协同能有效驱动新工科人才培养对接地方产业链和创新链。从构建集教学、科研、创新、就业为一体的实践教学平台，并基于以问题为导向的教学方法PBL（Problem-based Learning）依托实践教学平台开展产学协同育人实践。结果表明，厦门理工学院基于PBL的产学协同育人模式有鲜明特色和较好教学效果。

[关键词] 产学协同;教学方法;实践教学平台

[基金项目] 福建省本科高校教育教学改革研究项目（FBJG20180269，FBJG20170312）;福建省教育科学“十三五”规划课题：新工科背景下“人工智能+”人才培养模式研究（FJJKCG19-320）

[作者简介] 胡建强，博士，厦门理工学院副教授;李伟，博士，厦门理工学院副教授;崔建峰，博士，厦门理工学院副教授。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）19-0229-03    [收稿日期] 2019-09-23

一、引言

2017年4月教育部在“新工科”建设行动路线（“天大行动”）中指出，要“探索建立工科发展新范式;问产业需求建专业，构建工科专业新结构;问技术发展改内容，更新工程人才知识体系”[1]。教育部制定了“新工科”建设行动路线，提出地方高校要“深化产教融合、校企合作、协同育人，推动传统工科专业改造升级”[2]。2018年4月教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》[3]，提出“加大人工智能领域人才培养力度”，推动形成“人工智能+X”复合专业培养新模式，为我国新一代人工智能持续发展提供人才储备和战略支持。目前新工科和人工智能已进入与产业深度融合发展的新阶段，与智能制造、自动驾驶、语音图像处理、医疗卫生、金融等领域深度融合。产学协同能有效驱动新工科人才培养对接地方产业链和创新链，提高高校人才培养与地方产业的融合度。因此，如何推动、落实产学协同，借助于地方产业促进新工科与人工智能人才培养，同时为地方产业转型升级提供重要动力支持具有重要意义。

二、国内外研究现状

国内外高校重点围绕“产学协同”展开许多有益的探索，具体包括：北京科技大学提高“多方协调”：聚焦学科融合，优化“学科协同”教学平台;提高科研能力，构筑“校所协同”科研平台;强化实践创新，搭建“产教协同”实习平台;拓宽国际视野，打造“内外协同”国际平台，从而构建以“多方协同培养”和“强化实践教学”为基本模式的新工科专业人才培养体系，提升新工科专业的国内国际竞争力和教育教学水平[4]。江苏大学提出“产学合作、协同育人”理念下的工程实训教育新范式：教育资源的开发，以校方教学需求和企业需求出发，共同摸索建设新型教育资源;校企合作共建实训课程平台借鉴企业真实产品作为实训项目，通过工程实训所获得的工程实践能力与行业和企业需求真正接轨;开放型实验项目来源于企业市场需求背景案例，提高学生学习兴趣和效率;通过产学合作平台进行实时沟通，以企业真实面对科学任务以及需要攻克的技术目标实施创新创业[5]。上海工程技术大学提出“协同育人、协同办学、协同创新、协同就业”的“四协同模式”[6];华中农业大学构建“专业+产业”“专业+行业”“专业+企业”协同创新育人新模式[7];华南农业大学采用“学校课程学习+企业课程学习+企业实习实训”模式，与育人单位与用人单位紧密结合，优势互补，有效地提高了专业知识的实用性。上述工作主要从学科、办学、创新、就业等宏观层面探索产学协同，一致强调实践教学中产学协同的重要性。在微观层面，即具体实践活动教学中如何实施、落实校企双方产学协同缺少探索和总结。

本文通过构建集教学、科研、创新、就业为一体的校内外实践教学平台，在真实情景中强化以问题为导向的教学方法PBL（Problem-based Learning），适应新工科人才培养跨学科跨专业的特点，提升学生的专业技能和“大工程”理念，深化产教融合，推进新工科与人工智能的人才培养向应用型、高质量方向发展。

三、基于PBL的产学协同育人模式

（一）集教学、科研、创新、就业为一体的实践教学平台

集教学、科研、创新、就业为一体的实践教学平台是实施产学协同育人的重要平台载体。教学是实践教学平台的基本职能，从企业真实情境出发，校企双方努力提高人工智能与新工科人才与地方产业链的契合度;科研是平台的创新源泉，提高校企双方教师科研创新能力适应地方产业，为学生的创意、创新、创业提供源泉，确保培养的新工科与人工智能人才与地方经济新生态具有较高的契合度;创新是平台的重要方向，学生通过企业真实案例获取核心技术，并积极转化科研任务的核心技术或利用核心技术、创新创意孵化科技企业;就业是平台的重要产出，平台是企业沟通的重要桥梁，學生通过系统的教学、科研和创新创业能力的培养，平台与育人单位、用人单位紧密跟踪考核、发现人才，开展用人单位顶岗实习，实现就业与企业无缝对接。

集教学、科研、创新、就业为一体的实践平台，校企双方从政策、运行管理、激励机制、合同机制等各方面提供保障，并且激发校企双方产学协同的动力。政策上，校企双方共同制定人才标准、共同研制人才培养方案、共建教学团队、共建实践基地、共同实施培养过程、共同评价培养质量;激励机制上，校企双方制定合理的薪酬、职称晋升机制，科研奖励向推动深化产学协同的方向倾斜[7];运行管理上，学校企业建立董事制度;合同上实践教学平台中校企双方的事前、事后责任，明确知识产权归属和权益分配。

（二）基于PBL的产学协同育人模式

以问题为导向的教学方法PBL，其目标是以学生为中心主动发现问题、提出问题和解决问题，提高学生自主学习、评判思维的能力。针对企业真实案例、营造真实情景，发现问题—结合情境跨学科跨专业提出问题—小组讨论汇报解决问题。通过发现问题—解决问题—再发现问题—再解决问题的循环反复，形成环形、闭合、反复的过程，树立学生的“大工程”观念和创新意识。

集教學、科学、创新、就业为一体的实践平台充分利用PBL教学方法的跨学科跨专业特性，促进学生不断的思考。学生结合真实情境，为解决问题查阅大量资料探索研究（Researching），训练整理、归纳、推理（Reasoning）和反思（Reflecting）。协同育人充分发挥集教学、科学、创新、就业为一体的载体作用，学生是平台的主体，学校企业导师只提供“支架”作用，共同引导和评价成绩。

四、关键实施

（一） 结合真实案例情境提炼真实需求

结合企业真实案例，学生为充当“中心”“主体”，学校企业双方导师充当需求方。以“人工智能智慧医疗领域应用”课程实践为例：针对健康监护云计算架构真实案例，反复沟通后由学生分析、提炼真实需求，综合运用UML工具撰写需求文档，包括：智能家庭健康数据采集终端、云服务数据分析、智能移动终端查看监护结果、用户登录等功能模块。在真实案例分解时，以问题为导向的教学方法PBL（Problem-based Learning）驱动学生积极思考，结合真实情境提炼真实需求。

（二）问题驱动分组探究

学生在真实的情境中对驱动问题展开探究，校企双方导师参加协作性的活动，学生发挥跨学科跨专业特点，努力提高解决问题的能力。例如，对智能家庭健康数据采集终端（蓝牙、LoRa协议）、云服务数据分析（MapReduce框架），分小组讨论，运用产业发展前沿、核心技术，提高工程实践能力。课堂中每学习小组围绕问题进行讨论，对技术难点、重点展开攻关，积极发表技术观点，校企双方导师控制节奏，引导、推进学生对问题的不断深入思考。

（三）综合激发学生创造力，促进学生形成“大工程观”

片段、离散、局部的技术观点，例如面向服务的云计算架构（SaaS）、基于MapReduce的大数据分析技术、图像识别，容易导致教学环节缺失关联性。通过综合、串联小组讨论，形成真实项目的全生命周期概念，促进学生形成“大工程观”。例如，智能家庭健康数据采集终端（心电模块、血压模块、血氧模块、脑电模块等），激发同学对生理传感器、无线传感网络等课程的串联;以云服务数据分析，激发学生对大数据平台、大数据挖掘算法等课程的关联;智能移动终端查看监护结果促进大数据可视化、图像识别等课程的综合，达成学校与企业人才培养链的有机衔接。

（四）循环反复，提高自主学习和创新创业能力

结合人工智能与新工科的真实案例，通过发现问题—解决问题—再发现问题—再解决问题，反复学习，形成闭合、环形、反复的过程，结合“人工智能智慧医疗领域应用”课程实践，不断强化人工智能的创新意识和创业能力。企业导师对关键技术问题进行重点剖析，校内导师对所学知识点进行总结归纳，共同评价，梳理知识点的内部联系，共同促进培养学生的自主学习能力和创新创业能力。

五、改革效果与结论

厦门理工学院与星网锐捷、美亚柏科、网宿科技、厦门吉联科技有限公司、厦门东软科技有限公司和厦门建发股份有限公司等开展产学协同育人，共同构建集教学、科研、创新、就业为一体的实践教学平台，深化产教融合，并应用基于PBL实践教学模式培养人工智能与新工科应用型人才，毕业后无缝对接到企业使用。

基于集教学、科研、创新、就业为一体的实践教学平台，厦门理工学院通过开设大数据创新创业实验班、云计算创新创业实验班。2015级未采用（2016级全面采用）以问题为导向PBL的实践教学展开对比，图2展示实践对比结果。统计结果表明，2016级学生比2015级学生在表达能力、批判性思维、自主学习与确立明晰的人生观和价值观等方面有较显著的提升。

通过不断总结基于PBL的产学协同育人模式的经验，持续改进和优化，可以进一步促进厦门理工学院新工科和人工智能人才培养的针对性、前瞻性和引领性，适应海西区域产业发展的新生态，同时推进新工科与人工智能的人才培养向更高质量方向发展。

参考文献

[1]教育部.“新工科”建设行动路线（“天大行动”）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/moe_745/201704/t2017041

2_302427.html.2017/04/08.

[2]教育部.教育部关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s70

621/201804/t20180410_332722.html.2018/04/03.

[3]秦子，廖庆亮，张铮，康卓，齐俊杰，张跃.“新工科”背景下多方协同育人的纳米专业实践教学平台构建[J].中国冶金教育，2019，192（3）：59-61.

[4]杜岩锦，曾艳明，房卓娅.基于“产学合作、协同育人”教育理念的工程教育改革探究与实践[J].新教育时代，2018（8）：259.

[5]刘强，刘明维，黄芳，庞颖，汤建.地方应用型本科院校产学合作育人体系的构建——基于上海工程技术大学产学合作教育的探索[J].中国职业技术教育，2019（1）：68-76.

[6]刘震，江珩.学研产协同创新育人模式探究[J].中国大学教学，2018（7）：50-54.

[7]陈星.应用型高校产教融合动力研究[D].重庆：西南大学博士学位论文，2017.

Exploration of PBL-based Industry-university Collaboration Model Oriented to Emerging Engineering

HU Jian-qiang， LI Wei， CUI Jian-feng

（School of Computer and Information Engineering， Xiamen University of Technology，

Xiamen， Fujian 361024， China）

Abstract：Industry-university collaboration can effectively promote the talent training of emerging engineering and connect the local industrial chain and innovation ecosystem. This paper proposes to build a practical teaching platform which integrates teaching， scientific research， innovation and employment. PBL （Problem-based Learning） is used to practice industry-university collaboration on the foundation of this platform. Practice results show that PBL-based industry-university collaboration model has distinct characteristics and good teaching effect in Xiamen University of Technology.

Key words：industry-university collaboration; teaching method; practical teaching platform