基于新常态下多元化创新实践的培养模式

刘彦博，黄宏成，时良仁

（上海交通大学学生创新中心，上海200240）

0 引 言

2025年我国将实现工业4.0和大国创造的宏伟愿景。创新作为推动数字世界向现实世界文化转型的助推器发挥着重要作用，并为各方创造和推动新产业革命提供了动力。让学生自发参与创新项目，体验创新的乐趣和动力。引导学生结合互联网+模式，完善生态社区，共享研发成果。作为中美创客和中澳创客交流文化中心的高校单位，我校学生创新中心以国家教育创新和创业的布局，从传统基础学科教学，到跨学科知识、人文领域的企业式教学；从沟通、分析、问题解决的单维度能力的培养，到系统思维、跨界思考、数字建模、AI先行、人本先行的多元项目驱动学习模式、远景驱动学习模式发挥着越来越大的作用。

1 基于多元项目驱动学习模式创新实践体系

我校于2016年入选首批“国家双创示范”单位。学生创新中心、零号湾、高校科技转移平台在落实双创示范作用中，实现了三位一体多角度共建的循环发展。学生创新中心秉承了“一体两翼三横四纵”建设目标［1］。通过深化创新创业人才培养、完善大学生创新创业支持体系，来培养“以品行为基础的1+4+X卓越人才”［2］，取得了一系列的优秀成果。

多元项目驱动学习模式（Project based on learning）是结合传统的项目学习模式下，以立体的多元角度，实现人才培养的多维度学习目标的提升［3］。如图1所示，纵向是发展轴，涵盖了基础实验训练、交叉能力发展、创新创业教育。横向是培养轴，涵盖了以滚动培训的阶梯式实践认证方式［4］。

在基础实践训练培养中，学生通过数控加工技术提升了自身的工艺知识实践能力；通过3D建模打印技术创新和电子设计制作提升了综合实践创新能力；通过程序设计开发提升了体验认知创新能力等，从而达到解决工程问题的先进技术方法和现代技术手段的工作能力。

图1 学生创新中心创新培养体系

在交叉创新探究培养中，学生通过多个同企业合作实验室的Fablab，提升自身的专业素养和竞争能力。这些Fablab包含了物联网技术、无人机技术、机器人技术、智能制造、无人驾驶技术、AR与VR技术、智慧城市、智慧医疗、工程创意等热点技术。和企业以协同育人的合作方式，为同学们搭建交流平台，把时下最前沿问题通过以学生能过够接受的技术层面以项目学习模式让学生参与其中，不断运用所学知识提高创新应用能力。

在创新创业教育培养中，联合企业开设优质课程、改进课堂教学效果，充分发挥人才培养体系的蝴蝶效应。包括Unreal场景下的人工智能应用课程、英特尔AI生态环境课程、腾讯IT学院系列课程、自动驾驶课程、基于AI的航模飞行控制课程，基于模型开发的自动驾驶底盘设计课程等90多门众多国际500强企业联合研发的课程。通过企业和学校的联合培养来提升学生的创新探究水平。

2 基于远景驱动学习模式创新实践体系

基于远景驱动学习模式（Prospect based on learning）是结合当下国际大赛交流模式下，提升学生的眼界和自身的认知定位。整个建设过程中，中心优秀教师带领学生参加多项国际赛事，提升学生的眼界，打开国门去和世界最优秀的团队切磋交流。学生的自身兴趣作为出发点，将竞赛题目分解为各个专题的小项目积累，通过团队协同实现技术的突破，提升创新能力和动手实践能力。

比如世界头脑奥林匹克大赛、Robocup世界机器人足球比赛、Robocon世界机器人工程项目比赛，将这些比赛分解成不同的项目任务，进而打包成PRP开放实验项目、重点学科竞赛项目。同科研成果转化研究性实验项目、企业设立专项研究项目相结合，开拓同学们自身的学习远景，并且同国家和世界在当前最先进的技术和需求相结合，投身于未来10～20年的建设中［5-6］。

教学实践表明，多层次、多元化的创新实践体系让学生更快捷方便地了解社会企业需求，有利于学生通过课程训练、项目训练、竞赛驱动不断锤炼和迭代自己的创新理念，最终走出教室经过竞赛和市场的检验，亲身参与实践，培养创新创业精神，提高实践能力。打造以学生为中心的创新文化的“自由贸易港”。

3 教育培养中的AI先行和人本先行

在“十三五”规划中“新一代人工智能发展规划”作为新时代发展的指导思想之一，国家计划到2030年将我国打造成世界主要“人工智能”创新中心。高校中对人工智能时代的教育也变革成高位设计，很多高校都在各自领域教学中引入了人工智能，同时也成为一线教师、科研工作者必备的工具。

人工智能最早作为计算机科学的研究方法，现在也已经成为其他科学所必不可少的研究方法，同时它又包含众多不同研究领域和理论方法的综合科学。在近些年，高校和企业联合产学研落地项目中，人工智能的成熟度也成为了其产品是否能够产业化的风向标。

学生创新中心，作为在创新示范中同零号湾、高校科技转移平台，三位一体的重要环节，起到了承上启下的关键作用。通过当前社会的发展和企业的合作交流，对“人工智能”课程进行前期部署，对知识基础、课程内容、教学环境、活动参与等做阶梯式设计。从而落实对接前沿知识探究、对理论学习再创新、对实践内容再创造。

中心为加速学生在人工智能工程项目中的实践，与企业导师一同设计教学，最近2年内的人工智能先进技术及算法在实际行业背景下的系统化应用。从图2可见，2017年创新课程的学生900人，2018年创新课程2 200人。人文类、艺术类、经管类的同学同比有较大的提升。

图2 培养学生不同学科分布图

阿里云企业导师，设计了人工智能在云计算平台上的计算课程：人工智能在云端框架部署的线上线下平台方案，人工智能在线下商业智能零售中的应用，人工智能在物联网上云平台应用。英伟达企业导师，针对如何运用GPU高运算模块在算例上的优化课程：人工智能平台硬件使用，智能硬件的深度学习算法，TensorRT和CUDA算例在人工智能的优化算法。英特尔企业导师，针对英特尔的最新硬件加速课程：英特尔AI算法在加速平台上的优化。谷歌企业导师，针对TensorFlow、Deep learning算法在多个轻量级硬件平台的实例算法。华为企业导师，针对轻量化的NBIoT平台在物联网新技术的应用创新，atlas平台在无人驾驶技术的应用创新。通过全球顶尖科技公司企业工程师的联合培养教育，同学生一同扩大AI平台的视野。

在“十三五”教育规划当中，国家提出了“高校实践育人共同体建设计划”和“信息化2.0平台建设计划”，对于新时代的高等教育发展具有重大指导意义［7］。实践教育包含了创新教育和创业教育实践，它们对学生学科专业的研究方向和研究水平有着重要的影响。

作为教育者不仅要思考传统学科对学生知识体系的集成发展、更要思考从传统创新中找寻开启学生创新素养发展的原动力［8］。在实际教学反馈中，发现学生们的创新精神发展经历大体可以分成4个阶段［9］，从低级到高级依次为：漫无目的的创新精神，动机指引的创新精神，自我实现的创新精神，超越的创新精神。在教学过程当中，在反思如何将以人为本的教学理念在教育培养的双创平台上落地生根。通过自身精神层级的提升能够帮助其自身知识学习动力的提升。从没有主导方向和目标，到有计划步骤地完成创新实践实例，再到自我反思反省自我修正，最终能够在社会主流价值下来推动服务人群。

人才培养、科学研究、社会服务和文化传承创新都是高等学校的基本职能，它们之间有着内在的逻辑关系，不是此消彼长的关系，而是相辅相成的关系［10-11］。让学生们找到自身在社会中的作用，并不是要弱化其他能力。发展学生每一个方面的进步都会体现为办学水平的提升，最终也必然会转化为人才培养质量的提升，以及人才在社会中的积极作用。

4 多元化培养模式创新实践的培养效果

学生创新中心作为“国家双创”实践基地，承载着我校创新实践航母的动力和使命，要协调各方资源，孵化青年人的创新梦想。学生创新中心的优势，为全校80家科创工作室提供实验场地、讨论室；发挥学生创新中心的设备优势，为全校130余项其他竞赛（见图3）提供实验设备。

图3 学生创新中心举办上海赛

2018年5月，学校在学生创新中心挂牌中美青年创客交流中心（见图4），通过中美青年创客的交流，进一步深入推动中美青年创客大赛成果落地。

图4 中美创客交流中心挂牌

中美青年创客大赛以“共创未来”为主题，倡导参赛者关注社区、教育、环保、健康、能源、交通等可持续发展领域，结合创新理念和前沿科技，打造具有社会和产业价值的全新作品。通过打造两国创客文化与生态的建设，助力我国创客创新社区及众创空间生态环境的不断优化，并充分体现中美人文交流特色，为青年们搭建交流沟通的平台。

为了加速创新平台的建设，学生创新中心自2017年开始开启了企业合作互助平台。平台营旨在为学生和合作企业提供相互近距离接触的机会，着力推动多元化创新能力、人本先行认知和AI先行认知建设。部分创新教学成果如表1所示。从70多家合作企业到现阶段400多家合作企业，这些企业为创新教育起到了关键的作用。

每个企业都对应中心所属的学生社团来辅导建设。学生社团组织是广大学生自主组织、自发活动的团体性组织，同时也是非功利性非营利性组织。学生创新中心结合各个不同fab-lab中心：机器人中心、无人机中心、IT网联中心、智能制造中心、3D建模中心。每个中心联合企业建设了很多学生社团，比如百度AI社团，腾讯AI社团，智能出行社团，RM社团，无人机社团，新能源大数据社团，游戏设计社团等。社团活动涉及高校乃至社会实践的各个方面，它既是高校课堂向课外延伸的体现，也是校园文化的有效载体［12］。

表1 创新教学评价统计表

企业通过对社团的指导孵化，能够促进创新生态系统的成长，从而加速培养前沿科技的领军人物，尤其在关注项目设计和团队精神培养方面，着重强调对现实社会复杂问题的回应，理论联系实践［13］。通过发现问题，解决问题，问题建模等方法，从人本的角度再次回馈人工智能，从而达到优化互补［14］。建立全球先进技术的知识框架结构和理念。而全球性团体的理念发展注重社会问题和学科布局，对以人为本的推广模式和组织结构来展开多维探索，从可持续发展中寻求在运行效率和适应能力之间取得平衡。这些社团关注社会公益，是高校的重要组成部分，也是大学生素质教育、实践能力教育的重要平台［15］。公益社团的可持续发展，能够切实满足当地社区居民物质、精神生活需求，还能带动社区建设，促进社会文明，达到自身的最大理想价值。

5 结 语

多元化创新实践培养模式，作为“双创建设”的探索模式之一，通过对学生的培养，提高学生的学习实践创新能力。学生创新中心打造的开放式学生创新实践基地能够对创客活动起到很好的支撑，为各类原型设计提供了有利条件。通过校企合作的前沿课程与技术培训，搭建了良好的生态系统。

多元化创新培养学生过程中，运用了很多前沿技术，比如：人工智能、深度学习、机器学习、虚拟现实等，同学们的作品体现了当前社会热点，更体现了AI先行和人本先行的思维。通过多元化创新培养和吸引更多学院的同学，比如文创专业甚至管理学院、文科类、医学类的学生，促进学科交叉，激发同学的学习兴趣，培养创新实践能力。借鉴国内外最新的创新创业平台建设经验，搭建一流创新创业孵化和科技成果转化平台，为学生提供创新创业的生态区、加速区和接力区，打造新常态下的人才培养航母。