地方高校复合型人才培养模式改革与实践

李 华， 杜晓霞， 梁永波， 朱健铭， 邓洁琼， 肖文香

（桂林电子科技大学生命与环境科学学院，广西桂林 541004）

0 引 言

高校是培养社会经济发展所需人才的摇篮，肩负着为国家重大战略进行人才培养的重大使命。当前，以信息技术＋互联网技术为核心的全球范围内新一轮科技革命方兴未艾，推动了新技术、新产品和新经济的快速迅猛发展。瞄准新一代人工智能、大数据、互联网等新兴信息技术，“中国制造2025”“工业4.0”“一带一路”“网络强国”等国家重大战略决策相继出台，这对高校的工科教育提出了更高的要求。在此背景下，2017 年2 月和4 月，教育部在复旦大学和天津大学分别召开了综合性高校和工科优势高校的新工科建设研讨会，形成了新工科建设的“复旦共识”和“天大行动”［1-2］。2017 年6 月，教育部又在北京召开新工科研究与实践专家组成立暨第一次工作会议［3］。从“复旦共识”到“天大行动”，再到“北京指南”，形成了新工科建设的“三部曲”，为我国工程教育改革发展指明了路线图。新工科建设是国家和社会对高校工科专业发展的迫切要求和殷切期望。同时，为更好促进我国工程教育的发展，实现工程教育的国际互认，2016 年6 月，我国成为《华盛顿协议》（The Washington Accord，WA）第18 个正式成员，由此揭开了我国工程教育的新篇章［4］。近几年来，我国高校各工科专业都积极进行工程教育专业认证的准备和申报工作，工程教育专业认证已经成为工科专业教学改革的热点和方向［4-6］。

新工科建设的内涵是建设新的工科专业、新内容和培养新型工程技术人才，提高学生适应变化能力与工程创新能力，提高工程技术人才培养质量，提高国际竞争力［7］。工程教育专业认证的核心理念则以学生为中心、成果导向和持续改进的原则，考查“教育产出”，其最终目的是提高工程教育质量，促进工程教育和企业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性［8］。由此可见，新工科和工程教育专业认证具有关联性，目标一致，都是为了促进我国高等工程教育的改革，提高工科专业人才培养质量，加强高校与企业界的联系，更好地适应信息技术与各产业的深度融合条件下提高工科专业人才培养新要求［9］。

新工科具有面向新产业、面向创新前沿、有显著的理科背景、基于学科交叉和知识集成、协同研发5 大特征［10-11］。教育部在《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》中明确提出：“鼓励高校探索多学科交叉融合的工程人才培养模式”。可见，学科交叉融合是“新工科建设”的核心要求。目前，各高校都高度重视新工科的建设，提出了一系列的教育教学方法和改革措施。代福等［12］提出在新工科背景下大学物理课程教学要能够培养学生的批判性思维及自拓展的知识结构。白菁等［13］提出了新工科背景下教学质量监控体系改进的措施与建议，更好地满足新工科背景下提高地方高校工程人才培养质量的要求。殷仕淑等［14］提出新工科背景下传统教学内容结合项目制的教学方法，帮助学生更好地适应新经济产业对人才的要求。唐娜［15］提出新工科背景下盐行业创新型人才培养的新模式。吕敏等［16］提出新工科背景下应用型本科高校创新创业教育的探索与实践。

围绕工程认证标准的相关要求，不同的工科专业进行了相应的教学改革。何秋生等［17］基于OBE 理念对单片机课程的实验教学进行了改革，将理论教学和目前生产实际中的工程问题相结合。曹钊等［18］对工程认证背景下专业的人才培养方案进行了改革，形成“跟踪-评价-反馈-改进”的毕业生社会跟踪反馈机制。赵世伟等［19］以工程教育专业认证标准为目标，融合CDIO 教学模式加强课程建设。张高文等［20］基于OBE理念构建与实施了人才培养目标评价机制。彭文庆等［21］对复杂工程问题的特征进行了界定，并就如何培养学生具有解决复杂工程问题的能力进行了深入分析。马慧子等［22］结合成果导向教育（OBE）理念和混合式教学方法对实验类课程教学模式进行了重构。刘银萍等［23］在工程专业认证背景下对电工电子实验教学改革进行了深入探索。

在工程教育专业认证的各项指标中，具有解决复杂工程问题的能力是学生工程实践水平最有力的体现，也是工程教育专业认证各项指标体系中最难满足、评估专家最关注点，而复杂工程本身就是一个多学科的交叉和融合体。因此，无论对于新工科建设，还是工程教育专业认证中解决复杂工程问题的能力培养，如何实现学科融合发展都是其中的关键核心问题。

虽然以上研究从多个方面对新工科的建设和工程教育专业认证工作的开展提出了不同思路，但对于地方高校的不同工科专业在新工科和工程教育专业认证背景下如何进行教学改革，难以提供一种放之四海而皆准的模式和方法。因此，如何基于地方普通高校工科专业自身的特点和现有教学资源，进行有效的教学改革，以适应新工科的要求并实现专业的工程教育专业认证顺利通过，是目前一项紧急而迫切的任务。现以创新实践基地为载体，在学科交叉型人才培养模式改革实践方面进行了有益的探索。

1 创新实践基地建设内容

我校“四创中心”打造创新、创意、创造与创业4大综合实践平台，构建“产、教、研、学、用”深度融合的创新创业教育“生态圈”。生物与环境工程创新实践基地和生物电子创新实践基地位于“四创中心”内，是生命与环境科学学院培养学生电子信息技能的重要平台，由学院投入200 余万元建成。从学院的环境工程和生物医学工程2 个多学科融合的专业特点出发，着重探索在新工科和工程教育专业认证的背景下，如何充分发挥生物与环境工程创新实践基地和生物电子创新实践基地的独特优势，将其打造成本科生创新能力培养的平台；深入研究将教师、学生、理论课、实践课等依托创新实践基地进行有机整合的新模式；探寻将企业和工程实践相关教学内容引入专业人才培养体系的有效途径；使专业的人才培养模式真正符合新工科建设和工程教育专业认证的理念，最终实现专业建设的工科“新”内涵，推动专业通过工程教育专业认证。

1.1 多学科融合的创新实践基地建设和管理

打破生物与环境工程创新实践基地和生物电子创新基地之间的条块分割，实现学院教学资源利用的最大化。学院将2 个创新实践基地的建设和运行进行统筹规划，根据环境工程专业和生物医学工程专业的专业内涵和学校的“电子信息”优势特色，实现2 个基地之间电子和生物化学培训内容的有机整合；基于创新实践基地，探寻实现多学科融合特色专业培养的有效途径，发挥创新实践基地在新工科建设、人才培养、专业工程教育专业认证中的更大效力。

1.2 构建跨专业、跨年级的课程体系

针对目前由各个专业的教研室对课程进行安排、专业培养方案中各课程之间缺乏前后关联、不同专业的类似课程没有有效整合等问题，对不同专业、不同年级的课程进行分类、组合，使培养方案中各门课程能形成一个有机整体。研究课程设置和管理的有效办法，使课程设置真正面向工程实践，着眼于解决复杂工程问题的需求，摆脱“因人设课”“一课定终身”等顽疾。对标创新实践基地在学生培训中的相关内容，探索组建跨专业师资教学团队的形式和途径，为课程体系和创新实践基地提供师资保障。

1.3 实现创新实践基地与实践教学的有效对接

在创新实践基地有效管理和课程体系完善的基础上，改变目前创新实践基地的培训和实践教学“两张皮”的局面，充分利用创新实践基地在实验实训方面的优势条件，为实践教学提供有力保障，实现实践教学和创新实践基地的交叉融合。研究实践教学中哪些课程和内容适合在创新实践基地完成，特别是对综合运用知识能力较高的课程设计、毕业设计等，如何在课程知识、工程实践要求和学生能力之间达到一定平衡，从而避免实践教学内容太浅达不到要求、专门讲授工程问题太深学生又很难接受等问题。

1.4 探索创新实践基地与企业合作的有效模式

“问产业需求建专业、构建工科专业新结构”是新工科建设和工程教育专业认证的基本要求。因此，加强创新实践基地与企业的联系，将企业的工程实践内容引入人才培养体系，是必然要求。如何有效加强校企合作办学，使企业与创新实践基地在合作过程中实现双赢，是创新基地建设的另一项重点内容。通过研究创新实践基地运行新模式，明确合作双方的“责权利”，变“学院求企业合作”为“企业寻求学院合作”，使创新实践基地真正成为学生了解行业的窗口，同时，为工程教育专业认证在提高师资队伍的工程背景、实践实习基地建设等方面提供切实有效的帮助。

1.5 增强课堂教学与信息技术的深度融合能力

人才培养模式的改革离不开课堂教学，课堂教学改革的推动者在教师。在信息化时代，教师应该与时俱进，主动拥抱信息技术，学习掌握最前沿的新媒体、新技术，并将这些技术应用于课堂教学，提高课堂教学的质量和效率。深化课堂教学改革，加速教师教学理念和教学能力的提升，离不开信息技术与课堂教学的深度融合。基于专业特色、学生的接受能力、学科的发展，探讨如何通过信息技术推进课堂教学方法改革，是创新基地建设的另一项重要内容。

2 创新实践基地建设方案

2.1 多学科融合的创新实践基地建设和管理

创新实践基地不同于学院的本科教学实验室，具有其特定的属性和运行特点。创新实践基地要实现多学科融合的人才培养功能，使基地的学生初步具有解决行业内复杂工程问题的能力，必须在管理模式、运行机制等方面进行改革创新。

（1）创新实践基地的管理模式改革。创新实践基地目前实行基地负责人制度，基地负责人接受校院两级管理，负责基地日常运行的管理，创新实践基地每年的运行经费也由基地负责人负责支配，这就容易形成学院的各个基地资源分散、各自为政的情况。因此，必须从学院的层面统筹规划，协同推进。

实施过程中，对生物与环境工程和生物电子创新实践基地进行统一管理，充分调动学院各方资源，对创新实践基地进行重点建设，如图1 所示。由于创新实践基地涉及教学、本科生、质量监控等方面，因此，将基地的管理由单一的基地负责人管理上升为学院统筹管理，由学院教学副院长、学工和基地负责人等共同管理，广大教师积极参与，其中基地负责人负责基地的日常管理和运行，基地的重大事项，包括培训内容、经费使用、基地成员招新等则由学院统一安排。2 个基地的相关工作由学院统筹安排，步调一致。

图1 创新实践基地管理模式

（2）基地培训内容的交叉融合。环境工程和生物医学工程专业都强调具有电子信息的桂电特色，同时，环境工程和生物医学工程专业的专业内涵和工程实践还都要求毕业生具有一定生物化学基础，生物医学工程专业还要求学生具有一定的医学基础。因此，作为多学科融合的创新实践平台，对生物与环境工程和生物电子创新实践基地进行交叉培训。生物与环境工程创新实践基地的成员以生物化学技能为主，同时在生物电子创新基地接受基本的电子技能训练；生物电子创新基地以电子训练为主，同时在生物与环境工程创新实践基地掌握基本的生物和化学基本实验训练。在此基础上，再由企业工程师对行业内的相关产品进行技术讲解。通过在2 个基地间的交互式训练，真正实现学科的交叉融合，有利于学生毕业后具有综合的解决工程问题的能力，在职场上具有更好的发展前景和后劲，具备冲击更高职位的能力和水平。

（3）探索基地运行新模式。基地的运行，既要加强管理，又要给学生一定的自由度，使之成为学术思想自由、创新创业氛围浓郁的平台，成为对学生具有强烈吸引力的学习和实践场所。

基地面向全院师生开放，经过考核选拔的学生可进入基地，同时，学院根据师资和基地培训管理的需要，选配相应的教师进入基地，指导学生参加各类竞赛、申报大创项目等，在年终分配、岗位聘任、职称评审中予以倾斜。基地遵循“学院主管，面向行业，企业参与”的总原则，采取“兴趣引领、分类培训、竞赛驱动、自主管理、特色培养、持续发展”的运行机制，见图2。兴趣引领是指学生根据自己的兴趣自愿报名，经过考核合格后进入基地。分类培训则是在学生个人兴趣的基础上，因材施教，根据学生的基础和个人兴趣分别选入硬件组、软件组、结构设计组、生物组、化学组等，在此基础上，基地成员组成研发小组，进行一系列专题培训，包括单片机开发、3D打印、APP开发、机器人控制、人体体温检测、血压检测、水体PH值检测等；竞赛驱动是指以各类竞赛为抓手，调动学生的学习积极性，同时在竞赛中锻炼提高，将平时所学应用于实践；自主管理是指学生在基地实现自我管理，每个基地选择一个学生为基地负责人；特色培养是指基地的培训紧贴专业特色，不是单纯的电子和化学生物技能训练，而是与专业紧密结合，从而有利于增强学生的专业认同感和提高就业竞争力；持续发展则是指基地秉承“老带新”“强帮弱”的优良传统，加强团队合作，建立新生的招聘机制，不断补充新鲜血液，使基地的发展能够稳步向前，不断壮大。

图2 基地运行模式

2.2 构建跨专业、跨年级的课程体系

多学科融合工科专业人才培养体系是一项系统工程，不能一蹴而就，牵涉到理论教学、实践教学、实习实训、工程训练等多方面，需要通过系统、科学、逐次推进式的培养而形成。在课程体系方面，本项目拟通过构建一体化多层次的教学体系来实现。

（1）跨专业的课程群建设。多学科融合工科专业的特点是具有多个功能确定的课程模块。生物医学工程专业培养方案中的主要模块有：基础课（高数、英语、物理等）、电子类课程（数电、模电、电分、单片机等）、软件类课程（C 语言、算法与数据结构、汇编语言等）、生物化学类课程（生物化学、分子生物学、生物材料、人体解剖学等）、专业类课程（生物医学工程概论、医学仪器原理、医学图像处理等）。环境工程专业培养方案中的主要模块有：基础课（高数、英语、物理等）、电子类课程（数电、模电、电分、单片机等）、软件类课程（C语言、算法与数据结构、汇编语言等）、化学类课程（分析化学、有机化学、物理化学等）、专业类课程（环境监测、水污染处理工程、环境工程原理等）。

当前2 个专业课程建设的主要问题是各个课程群内部的课程之间缺乏有效的前后关联和衔接，没有形成一个结构合理、层次清晰、彼此连接、相互配合、深度融合的连环式课程集群。在教学过程中经常出现同一个内容，在课程群内的不同课程之间反复讲授，例如“生物化学”“分子生物学”“人体解剖生理学”这3 门课程中前面部分内容都有所重复，既浪费了宝贵的教学资源，也给学生带来了负面影响。

通过对2 个专业所有的课程群进行重新规划和建设。对课程的教学大纲、授课计划等进行重新修订，解决课程的碎片化、大杂烩问题。聚焦核心素养，聚焦育人目标，聚焦课程目标，用“培养方案矩阵”来确定课程与目标之间的交互效应。对课程间重复的内容进行整合，脱节的内容进行弥补，进而把具有相关性的不同课程编排到一起，组成一个“集群”进行系统学习。

（2）跨专业的教学团队建设。基于上述不同功能的课程模块，打破专业之间的束缚，由学院统一调配师资力量，将学有所长的教师组成不同的教学团队。不同教研室的教师可以不受专业、教研室的限制，加入相应的课程群建设。抽调相关师资，在全院范围内组建电子类课程教学团队、软件类课程教学团队和生物化学类课程教学团队。在环境工程和生物医学工程专业内部，分别组建各自的专业类课程教学团队。学院对每个教学团队任命相应的团队负责人，课程的教学大纲和授课计划必须由教学团队负责人和教研室主任审核后方可执行。由学院投入经费对每个教学团队予以建设支持。

（3）融入学校专业群课程建设。环境工程和生物医学工程专业都是学校电子信息专业群建设范畴内。积极组织专业负责人和相关教师，融入学校电子信息专业群建设。①指导学生选取产业发展所急需、学院师资较欠缺、而兄弟学院具有优势的课程，如“通信原理”“测控系统与仪器设计”等。②依靠学院专业在医学电子、生物化学等方面的优势，在专业群内开设“生物传感器原理”“普通化学”等相关课程。使学生不仅对本专业的专业知识有基本全面了解，对产业所需的相关知识也有必要的储备。

2.3 实现创新实践基地与实践教学的有效对接

实践教学是提高学生动手能力、将理论知识理解和应用的重要途径。创新实践基地作为重要的实践锻炼平台，是实践课程的有益补充。学院将实践教学和创新实践基地进行有机结合，发挥各自优势，达到良好的教学效果。

创新实践基地拥有较完善的实验平台，具备制作简单电路板、焊接、测试、生化实验等功能。目前，多门课程和毕业设计的学生借助创新实践基地完成相关作品，由于没有纳入规范管理，存在着请人代做、耗材浪费严重等问题。学院发挥基地的设备和人员优势，统一协调，将需要借助基地完成的相关实践课程进行梳理，并组织授课教师与基地管理人进行提前沟通，同时组成互助小组，基地成员在电路板制作、电路测试、生化实验等方面进行指导，从而发挥基地的示范辐射作用，提高所有学生的综合实践能力。使创新实践基地与实践课程相关的对接（见表1）。

表1 基地对应的实践课程

2.4 探索创新实践基地与企业合作的有效模式

在创新基地建设过程中，加强与企业的联系，充分结合行业对人才的需求特点，鼓励开展与专业内涵和特色相关、与行业和地方经济发展紧密联系的选题研究。

（1）构建不同的合作模式。生物电子创新实践基地主要面向生物医学工程专业。生物医学工程专业是运用工程学的原理和方法解决生物医学问题，提高人类健康水平的综合性学科。其专业特色是医疗电子仪器，特别是进行人体参数检测的无创／微创医疗电子仪器。因此，学生要有基本的医学基础知识，才具备进行医疗器械研制、销售等工作的能力。对于生物电子创新实践基地，除了引入医疗器械的研发、生产、销售相关的企业外，还需要医院参与，才能更深入地培养学生的综合技能，即构建“校企医”合作模式。目前，基地已与桂林优利特集团有限公司、桂林医学院附属医院等开展相关合作，加强在医学基础方面的培训。

生物与环境工程创新实践基地主要面向环境工程专业。其专业特色是环境检测仪器方向，因此，基地主要和环境监测类企业开展合作，培养学生的工程技能和解决复杂工程问题的能力。

（2）制度先行。创新实践基地无论采取哪一种合作模式，都涉及企业、学院、医院等各方的“责权利”。对于企业和医院，主要涉及资金、人员、相关产品设备等，对于学校，主要是场地、国有资产设备、学生等。因此，校企医各方在合作之前应就各方的责权利签订合作合同。学院借助企业、医院等加强社会资源的引入，培养学生的工程实践和解决复杂工程问题的能力；企业、医院则借助创新实践基地平台“近水楼台先得月”，培养和选拔更多高素质创新型后备人才，降低人力资源招聘、培训等成本，同时可扩大知名度，产生隐形的广告效应。总之，合作双方本着责权利共担原则，实现合作共赢，从而可达到持续开展合作。

（3）创新文化建设。创新实践基地不同于本科教学实验室，是面向行业未来、具有一定类似企业模式的实训平台。因此，应加强基地的创新文化建设，提高学生将专业技能转化为职场能力的知识转化能力，培养学生的职场精神。与企业联合开展企业模拟招聘、产品模拟研发等活动，提前让学生感受企业文化，加强职业道德培养，切实提高职场能力。具体研究方案，见图3。依托创新实践基地平台，将企业、医院和学院的各方面资源进行有机整合，多学科交叉融合，形成人才培养的强大合力。

图3 依托创新实践基地的人才培养模式示意图

3 建设成效

创新基地的建设紧紧抓住多学科融合这个新工科专业发展及解决复杂工程问题能力，实现专业发展和建立人才培养体系，在推动教学改革、提高大学生综合素质等重要作用。同时，教学相长，不断提高教师的教学水平，推进工程认证工作的进展。2019 年和2021年，生物医学工程专业和环境工程专业分别入选国家级一流本科专业建设点；环境工程专业构建的人才培养体系获得2019 年广西教学成果奖一等奖；“电路分析”“环境监测”“医学电子仪器设计”等6 门课程被认定为广西一流本科课程。在大力推进专业建设和工程教育认证工作稳步向前的过程中，专业建设和课程教学改革既收获了成果，又彰显了特色。生物医学工程专业入选“广西本科高校特色专业及实验实训教学基地（中心）建设项目”（2018 ～2020）年，环境工程专业通过工程教育专业认证。

此外，依托校内外产学研合作平台以及教师的科研资源，加快创新基地的内涵建设，实现学生第2 课堂与专业实践有机融合，提升了学生的专业工程实践能力和创新创业水平，人才培养质量稳步提高，创新基地的成员成为企业招聘和研究生保送的“香饽饽”，彰显了专业人才培养特色。近3 年来，获“互联网＋”大学生创新创业大赛广西赛区金奖3 项、全国决赛铜奖2项；“挑战杯”广西区特等奖1 项，一等奖2 项，以及其他省部级以上奖励80 余项。近年均有保送和考取中山大学、西安交通大学、吉林大学、香港理工大学等名校的研究生。此外，毕业生就业率保持在95%以上。

4 结 语

在新工科和工程认证背景下，提出一种以生物与环境工程创新实践基地和生物电子创新基地为载体，实现工科专业多学科融合的人才培养模式。该模式打破了专业的界限，实现教学资源的优势互补，为人才培养和教学管理提供了新的工作思路。通过打破固有利益的篱笆，在教学资源、师资、资金、实验场地、政策等多方面进行统筹，改变目前的不良局面，发挥创新实践基地对人才培养的创新引领作用。从教学工作的整体出发，打破了利益的壁垒，进一步推动教学改革，提高人才培养质量。