自动化专业本科生的交互式创新型人才培养模式研究

张红涛 谭 联 吴松涛 张雨鑫

近年来，以人工智能、智能制造、机器人等为代表的新兴产业得到了蓬勃发展，新经济和新产业对人才培养提出了新的要求，同时也需要大量工程实践能力强、具有创新精神的复合型优秀人才[1-4]。传统的高校人才培养模式侧重于知识理论的教学而忽略了实践能力的培养，导致人才培养过程缺乏系统性的创新实践环节，无法满足当前社会对创新型人才培养的需求。故而，应不断加快探索创新型人才培养模式的进程。

根据以往的教学经验，传统自动化专业本科生的人才培养模式缺乏有效的信息反馈渠道，难以对培养方案和培养机制进行实时的动态调整和改进。华北水利水电大学通过对当前自动化专业本科生培养过程中存在的问题进行分析，探讨了创新能力构架与创新型人才体系之间的内在联系，从培养机制、评价体系和科研成果转化等方面入手，构建并实践了交互式创新型人才的培养模式，为相关专业的改革提供了良好的范例。

一、自动化专业本科生人才培养过程中存在的问题

自动化专业具有应用驱动、多学科交叉、跨行业、宽口径的鲜明特点[5]。虽然华北水利水电大学原有的自动化专业人才培养体系已经比较完备，但是面对新形势下的创新型人才培养要求，仍存在以下几点问题。

第一，创新型人才培养理论的可操作性不强。在原有的创新型人才培养模式下难以建立精准的量化评价指标，很难对学生的实践成果评定做到量化考核，并且教学内容与现实需求相脱节，导致人才培养过程缺乏连续性、针对性和灵活性，并且在实践过程中的可操作性不强，无法满足社会对创新型人才培养的要求。

第二，创新实践平台资源匮乏。创新实践平台在创新型人才培养过程中扮演着至关重要的角色。学生的创新能力及创新意识在很大程度上有赖于实践过程中的平台资源。然而，目前华北水利水电大学的创新实践平台资源匮乏、整体水平偏低，导致学生的理论学习与创新实践活动相互割裂。

第三，创新实践活动缺乏专业化的组织管理。原有的创新实践体系缺乏专业化的组织管理，创新实践的各个环节相互割裂，导致在创新型人才的培养过程中，学生所学到的知识无法得到有效整合，不利于学生创新意识的培养。

二、交互式创新型人才培养模式的构建

《中国教育现代化2035》中明确提出了要加强高等学校创新体系建设，全面提升高等学校原始创新能力的新要求[6]。华北水利水电大学以自动化专业特点为依托，从创新型人才的概念着手，构建了大学生创新能力培养体系，并对培养体系的建立和实践过程进行了深入研究，搭建了从创新能力架构到创新型人才培养体系之间的桥梁，为交互式创新型人才培养模式的建立奠定了理论基础。

（一）构建注重个性化与有序性的反馈式创新型人才培养模式

1.合理规划，阶梯渐进式地培养自动化专业本科生的创新能力

科学的课程体系和先进的教学内容不仅可以为学生提供专业所需的完整知识结构，同时也能满足学生自身发展的需求，是提高人才培养质量的重要保证[7]。因此，华北水利水电大学结合创新实践活动的特点，综合考虑不同阶段学生的知识基础和实践需求，构建了“基础培养、素质提升、创新实践”的阶梯渐进式培养机制。在基础阶段以传统课堂教学为主，教师除了讲授常规的知识内容之外，还引入了翻转课堂，将传统教学模式中的“先教后做”转变为“先学后做”，弱化“教”的环节，强调“学”的过程，突出“做”的重要性[8]。在素质提升阶段，教师引导学生对所学知识进行迁移，由知识点形成知识面，建立了整体的创新观念。教师除了开展传统的验证性实验之外，还组织学生根据学科特点自主拟定实验项目，充分调动学生的学习积极性，培养学生的自主创新意识。在创新思维发挥阶段，教师积极鼓励学生在专业教师的指导下根据自身兴趣参与科研创新项目，包括但不限于创新科技比赛和加入相关课题组等。

2.因材施教，通过个性化培养方案造就拔尖人才

传统的自动化专业本科生培养方案主要采用大班教学模式对学生开展无差异化教学，学生所接受的知识层面较为宽泛且无法精于对某一知识结构的研究，导致培养出的学生无法满足当前社会对创新型人才的需求。创新型人才培养的对象是学生，而学生的兴趣爱好、实践能力和创新能力存在较大的差异，因此必须避免“一刀切”的传统教育理念。华北水利水电大学坚持因材施教的教育理念，在结合学生知识基础和特长的基础上，根据学生的个人兴趣设计不同的人才培养路线，通过制定具有针对性的个人培养方案培养创新型人才。

（二）建立系统性的评价体系

华北水利水电大学根据“产”“学”“研”三者之间的辩证关系，注重创新素质和实践能力的全面培养，建立了系统性的评价体系，通过闭环反馈的方式对个人培养方案和创新型人才培养体系进行修正与更新，力求制定的人才培养体系全面深入且具有针对性。具体的评价体系如图1所示。

图1 评价体系

培养方案的制定是为了提高创新型人才的培养质量，传统的培养方式往往难以达到理想的效果，因此必须对原有的人才培养模式进行改进，以真正契合学生的特点。华北水利水电大学以自动化专业本科生人才培养过程为背景，结合自动化教研室长期的教学经验，提出了具有层级递进特点的基于评价反馈的创新型人才培养体系：第一级为培养方案的制定，通过个性化培养模式建立具有针对性的个人培养方案。第二级为教学实践环节。该环节以课程学习为主，通过创新实践活动锻炼学生的综合素质。第三级为评价环节。通过构建教师评语、学生自评、创新成果、考试成绩、就业情况和升学情况的立体式评价体系，从知识基础、实践能力、思维意识和人文素质四个角度全方位、综合客观地评价学生个人和整体的发展情况。第四级为反馈环节。构建动态的信息反馈通道可以有助于对人才培养模式进行动态调整，从而制定出全面可行且具有针对性的培养计划。

（三）科研资源与成果的转化机制

习近平总书记在党的十九大报告中指出，“加快建设创新型国家”，明确“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑”。因此，为满足社会和国家对创新型人才的需求，应加快推进实验教育教学改革，建设大学生创新实践平台，建立并完善创新科研成果向创新实践平台的转化模式及科研资源与成果的自发转化机制，综合培养大学生的创新实践能力。华北水利水电大学自动化专业设有专业实验室共20 个，大学生创新创业实践基地共2 个。

课题组在建立创新实践平台的过程中，保障了创新环节的完整性，始终将专业知识与创新思维放在首要位置，在实践过程中使学生深入理解创新的步骤与理念。同时，课题组还引入了专业学习机制，在开展教学实践的同时设置激励机制，使学生之间形成良性竞争，提升学生的实践质量。此外，指导教师还与学生共同设计了理想模型，并鼓励学生自主制定实践计划。华北水利水电大学对创新实践能力比较突出的学生进行了鼓励与资助，在理论创新通过专业教师的评估后，学生可以通过向学校申请资源或借助平台资源，促进学习创新实践成果的转化。自动化专业还鼓励相关指导教师利用科研经费资助大学生开展创新性实验研究活动，要求所有实验教学示范中心、各级重点实验室对参与项目的学生全部免费开放，为学生开展创新研究提供条件保障。

（四）探索并构建交互式创新实践活动运行模式

华北水利水电大学基于评价反馈的创新型人才培养方案，提出并构建了交互式创新实践活动运行模式。该创新实践活动运行模式以科技竞赛、创新创业项目、科研课题为依托，结合学生的个性化培养方案，使学生尽可能多地参与创新实践活动。在此过程中，指导教师主要根据学生的兴趣及个性特点进行引导与启发，对不同层次的学生提供具有针对性的指导，通过互动式的教学模式使学生参与创新实践活动的各个环节，包括课题的选择、研究方法的确定以及解决方案的设计。教师通过引导学生进行质疑、反思与总结，可以全面提升学生的自主创新能力。

相较于传统的创新实践运行模式，该运行模式有效提高了创新实践活动的弹性和自由度，有利于发挥学生的自主性，能最大限度地发挥学生的个性化特征和自主创新实践能力。

三、教学改革成果的应用及效果

通过不断的研究与实践，交互式创新型人才培养模式日趋成熟。从开展该人才培养模式教学实践以来，自动化专业本科生的创新能力和综合素质得到了显著提升：学生参与科研工作的热情提升，以2017 届学生为例，共有34 人不同程度地参与到课题组教师主持的国家自然科学基金等国家级项目中；在学生就业方面，自动化专业的本科生有22.1%的学生前往国有企业就业，有64.6%的学生参加了考研，有13.3%的学生在私有企业就业或进行自主创业。华北水利水电大学的毕业生从事的工作岗位多为技术研发岗位、算法工程师岗位等核心岗位，从部分国有企业对华北水利水电大学自动化专业本科毕业生的就业反馈情况来看，81.3%的国有企业认为华北水利水电大学的自动化专业毕业生可以妥善地完成工作任务，并且希望华北水利水电大学可以为其输送更多优质人才。在创新创业成果方面，华北水利水电大学积极组织学生参加全国大学生智能汽车竞赛和“挑战杯”等科技竞赛活动，获得国家级、省级等各层次奖项达34 余项。

综上所述，在创新型人才培养的探索与实践的过程中，华北水利水电大学提出了交互式创新型人才培养模式。通过近五年的教学实践，课题组不仅提升了学生的创新能力与综合素养，而且也提升了教师的教学水平和人才培养经验。虽然自动化专业交互式创新型人才培养模式的研究与实践已取得阶段性成果，但是站在时代的前沿，如果要切实开发出满足国家需要的人才培养体系，则需要进行不断的探索与实践。因此，自动化专业的教师要以更长远的眼光做到产学研相结合，从教学方式、实验安排、研究课题、培养机制等方面入手，不断完善当前的人才培养模式，以更好地满足国家对创新型人才培养的要求。