新工科本科人才创新能力培养模式的实践探索

胡 源，付跃刚，王世峰，田 明

(长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022)

我国新时代背景下对工科人才培养提出的高标准和新要求，创新能力培养是其中的核心。现有工科专业实践环节是培养学生创新能力的重要手段，但是实践环节的实施过程中面临如下诸多问题：（1）学生对本专业没有产生兴趣，主动学习动力不强，学习兴趣不高、且缺乏对工程环节的重视。（2）企业对学生实践环节不感兴趣，工程实践如生产实习环节流于形式；校内工程实践环节脱离实际工程状态。（3）工程实践按照统一流程，学生处于被动状态，不能根据自己的爱好和特长进行个性选择，主观能动性低。（4）创新人才的培养模式一直比较模糊，没有形成清晰的体系化模式。

面对上述问题，长春理工大学光电工程学院从2009年开始初步探索创新人才培养路径，在学生创新协会、科技实验室等相关创新载体陆续运行成熟后，于2015年提出创新能力培养“五部曲”，实践以学生为主体、课内外结合的个性工程实践培养改革，开展递进式、个性化的五个层次创新人才培养探索，并逐步建立了相关管理机制，同时整合创新教育资源，积极开展与行业相关企业合作，引导学生科技创新社团和开放实验室有机结合，吸引校内外交叉学科的学者、教师进入培养计划，不断完善和实践创新人才培养模式。

1 创新能力提升培养“五部曲”

新时代对新工科人才创新能力培养提出更高要求，其体系化制度化建设至关重要。创新能力的体系化培养是人才培养的最关键因素，是制度化建设的重要依据。长春理工大学在创新人才培养的探索和实践中，相继出台了《光电工程学院创新创业工程人才培养实施方案》和《光电工程学院本科生创新创业学分实施方案》。前者对“五部曲”创新培养机制的具体实施方法进行了详细的规范，特别是对于每项计划的达成评价方法进行了明确。后者进一步明确了参加各项培养计划所获得的创新创业学分，与现有的本科生学分体系挂钩，将“五部曲”创新人才培养方法融入学校人才培养机制中。

根据“人才培养实施方案”规定，“五部曲”从学生的基础训练即专业软件的应用开始到要求最高的创业活动，分别有对应的培养模式和机制，着力解决新工科人才的创新能力培养，同时兼顾不同层次的本科生，做到因材施教各得其所，让每个人都实现不同层次、不同程度的提升。“五部曲”的五个培养层次的内涵如下：

（1）本科生创客空间（简称“创客空间”）。主要面向具有科技开发能力，且具备一定的技术和团队成熟度的学生。以公司注册和企业初创为导向，提供适当的创业辅导和更具针对性的培训，并衔接一些社会资源和平台，为学生走向社会开展创业活动打下基础。

（2）本科生培优科研训练计划（简称“培优计划”）。主要面向具有一定创新基础的高年级学生，在教师的指导下完成某项科研任务并发表一定层次的学术论文。着重培养学生基础学术研究的能力。

（3）本科生创新创业竞赛计划（简称“学生竞赛”）。学生参加的创新创业项目、各种学科竞赛项目、挑战杯等实践环节，可向学院各创新实验室或其协会申请进入实验室完成。由创新实验室提供场地、仪器设备和教师指导。根据学生参与的不同竞赛内容，根据比赛要求和时间进度进行掌握和安排。

（4）本科生创新工程实验室开放计划（简称“实验室开放计划”）。主要面向具有一定工程实践基础的各年级学生，培养学生的工程实践能力。由学院的科研及教学实验室制定开放计划，包含招收学生数量、培训目标、培养计划等，学生进入实验室完成指导教师指定的实验或利用实验室设备完成自拟实验内容。

（5）本科生工程基础培训计划（简称“菜鸟计划”）。学院每年定期举办专业软件的应用培训，包含光学设计软件、光学仿真软件、结构设计软件、结构分析软件、电路仿真、设计软件、图像处理等。采取学生报名，学院统一安排培训的方式，培训结束后统一进行考核。

在2015年首届“实验室开放计划”发布之后，“五部曲”人才培养机制陆续开展运行，至今已实践6年。其中“菜鸟培训计划”的讲授采用“学生参与+老师辅导+企业共建”的组织模式，至少一年开展两期软件培训。讲课人通过招募的形式，不局限于本校和本学院，相关专业或交叉学科的老师、博士硕士研究生均可申请成为“菜鸟计划”的讲课人。同时，还引入上海迅技光电科技有限公司、德国Light-Trans 公司、上海欧熠光电科技有限公司等行业知名企业合作开展专业软件培训。培训内容为FRED、VirtualLab、CodeV、LightTools、SolidWorks 等行业主流工具软件。在参加培训并通过考核之后，由相关企业为其颁发相关软件培训证书。该培训提升了学生在就业领域的竞争力，缩短了企业的人才培养周期，同时也提升了继续深造学生的科研能力。因此，该培训深受学生欢迎，每年报名踊跃。

“实验室开放计划”将17 个科研和教学实验室面向学生开放，把科研项目和教学实验室建设中实际操作实验过程或虚拟仿真模拟实验等环节，拟成培训计划。学生通过申请参与实验过程，可以进一步了解科研和教学试验过程，强化独立解决工程问题的能力，加深对专业知识的理解，最终以完成实验为结题标准。

“创新创业竞赛计划”及时向学生发布创新创业相关竞赛通知，调动学生热情。学生科技协会借助自主运行的创新创业实验室，为学生参加竞赛提供必要的硬件技术条件以及营造创新创业的氛围。

“培优计划”开展需要经过跨学院范围的项目征集、学生申请、指导教师面试等流程，面向有一定专业基础、对科研感兴趣的学生，目前已运行5 期。通过该项目，大批对科研兴趣浓厚的学生得到了专业的指导，发表了多篇SCI、EI 等收录的高水平论文。

“创客计划”旨在进行创新人才的高阶培养。在2019年凭借“智能便携红外热成像仪”项目成功培育了本科生的初创公司成立，并与艾睿光电科技有限公司进入投资洽谈阶段。

在“五部曲”实践的6年中，学校通过学院网站、微信公众号的发布宣传，学生科技协会、创新实验室的扶植支持，相关规章制度的引导，以及企业的积极参与，现已形成学生主动积极参加各种层次创新创业培养的氛围。近几年，除因为疫情导致2020年计划未正常开展外，每年均有大批量学生主动报名参与其中。

2 构建多元化协同创新人才培养平台

吸引企业、研究所联合组建旨在为本科生提供创新实践活动的实验室，联合举办创新活动；引导学生科技社团加入国际学术组织，通过学生自主管理维持科技社团和创新实践基地的日常运行。

2.1 与国际学术组织协同组建的学生科技社团

学生科技社团是创新实践实验室的人员管理形式及保障机制。发挥学生的主观能动性，以科技社团为组织形式实现自我管理与发展，成员的吐故纳新，精英选拔全部由社团自行开展。所有科技社团在校团委进行注册核准，学校和学院并不参与学生社团的日常内部管理。

5 个科技社团分别为羽良工作室、光电科技协会、OSA&SPIE&COS&IEEE 学生分会、人工智能与光电检测协会、光电精密仪器创新创业协会。其中OSA&SPIE&COS&IEEE学生分会为美国光学学会（OSA）、国际光学工程师学会（SPIE）、中国光学学会（COS）以及国际电气电子工程师学会(IEEE)的长春理工大学学生分会。

上述学生科技社团日常主要组织学生进行光电领域学术研究，参与“五部曲”创新创业人才培训活动。组织光电相关学术论坛对前沿光电技术进行研讨，并邀请国内外光学专家举办学术报告与前沿技术讲座。开展光学软件培训和软件实习活动，组织有兴趣的学生学习专业软件，并结合科研任务应用这些软件。就光电前沿领域的某一创新课题成立科研小组，以设计、实验或软件模拟的形式探究和完成课题，并以论文、专利、报告等形式展现科研成果。

2.2 与企业协同组建的学生创新实验室和创客空间

依托光电工程国家级实验教学示范中心，建成了用于学生创新创业以及科技社团活动的9 个学生创新实践实验室，分别为长理—大恒光电设计竞赛培训基地、羽良工作室、光电科技协会、OSA&SPIE&COS&IEEE学生分会、探测与信息工程系创新实验室、人工智能与光电检测实验室、光电精密仪器创新创业实验室、高精度智能光电仪器创新实验室以及“歌尔创客空间”。9 个学生创新实践实验室全部配置办公设施和基础实验设备保障，并配备指导教师。

实验室的日常管理以学生为主体，通过科技社团开展运行，学生在实验室开展竞赛项目的开发与实践。由于该实验室运行良好的示范作用，多家行业内的知名企业均开展了与学校的校企联合实验室的合作，并正在按照计划实施和建设。

2.3 研究所、企业协同组建的创新创业竞赛

除和企业、研究所联合建立创新实践基地之外，学校还积极与极米科技、歌尔集团、宇瞳光电、航天研究所等行业知名企业院所设立校级创新创业竞赛项目。如“极米光影挑战赛”“歌尔杯”“光学·精密机械设计竞赛”“宇瞳光电设计竞赛”等。所有竞赛题目均由企业和研究所根据当前市场产品情况给出设计需求，紧密联系实际，让学生提前与社会需求接轨。竞赛过程中，由企业或研究所派出专业技术人员联合在校老师参与比赛评比，并给学生以指导和点评，让学生进一步了解实际生产中的需求。

3 结语

针对新工科对人才培养的需求以及当前高校在人才创新能力培养中的问题，以为高校提供能够有效融入现有人才培养体系的创新教育环境和氛围为着力点，提出以学生为中心的“五部曲”新工科人才创新培养模式，评价方式与高校原有学分授予制度结合；构建以学生为主体的运行模式多元化协同创新人才培养平台，最大限度激发创新行为的内生动力。

“五部曲”面向不同培养阶段不同层次人才制定多层次的制度体系，鼓励学生创新能力的发挥；明确了不同层次的创新评价方法，融入原有本科教学体系的学分授予制度，不仅能够实现学生技术要素和非技术要素培养的有机结合，还实现了学生的自我培养与国家社会经济发展的高度结合，最终达成不同层次递进式创新人才培养。

校企所协同建设创新实践活动基地，提供独立工作空间和设施与“五部曲”创新制度平台的软推动相结合，支撑创新人才培养制度的落实；企业院所全程参与联合举办创新创业竞赛，让学生提前与社会需求接轨；引导学生科技社团加入国际学术组织，开展学术交流，拓展国际视野；通过学生自主管理进行科技社团和创新实践基地的日常运行，激发学生创新动力，实现自主创新能动性的极大释放。

创新人才培养体系的实践，能够有效提升学生的创新能力，缩短创新人才的培养周期，提升社会效益，满足社会发展对工科人才的迫切需要。