新工科背景下“五融入”创新人才培养模式研究——以“机器学习”课程为例

王兴梅，杨东梅，蔡成涛

（哈尔滨工程大学计算机科学学院 黑龙江 哈尔滨 150001）

“新工科”于2016 年6 月由教育部首次提出，做好新工科建设是我国工程教育改革的重要方向，更是我国日后赢得国际竞争不可或缺的法宝。在中国共产党第二十次全国代表大会上，习近平总书记提出推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能等一批新的增长引擎[1]。大数据和云计算等技术不断发展，人工智能也发展迅猛，在此背景下，“机器学习”课程逐渐成了各高校人才培养方案的核心课程。推广“机器学习”课程不仅使高校顺应时代发展潮流，而且有利于推动各个领域现代化智能化发展。通过将思政元素融入机器学习课程教学，培养信念坚定、德才兼备、拥有民族自信、自尊和自豪感的时代新人[2]。

本文针对“机器学习”研究生课程，提出了新工科背景下机器学习课程“五融入”创新人才培养模式，重点解决人才培养与社会需求高度契合的问题，注重理论基础与实践创新精神的平衡，着力推进知识传授、能力培养与思想引领高度融合的培养理念，以确保教学内容与人才培养目标定位、企业需求以及国家需要相符，使教学模式便于培养学生在人工智能技术研究与应用方面的适应能力，从而培养能适应新技术发展需要的新工科复合型人才。

1 新工科研究现状

针对“新工科”，哈尔滨工业大学从实践中出发，形成了“哈工大新工科‘型’方案”，加强通识教育与专业教育，实行“学院+书院”体制[3]。王世斌等人提出为培养新工科人才核心素养，应融入思想道德教育和价值观教育涵养学生关键品性，注入情境式教育和实践教育、设置课程模块培养学生的深度学习能力[4]。刘堃参考麻省理工学院培养创新创业人才模式[5]。2020 年1 月，教育部于正式印发《教育部产学合作协同育人项目管理办法》，指出应在教学过程中引入产业和技术的最新进展、行业对人才培养的最新要求，推动高校更新教学内容[6]。机器学习得到了全世界的广泛关注，《Nature》和《Science》先后推出了机器学习专刊，讨论机器学习为科研领域带来的全新机遇与挑战。

综上，基于新工科背景，开展机器学习课程创新人才培养模式研究与探索是当前高校高度重视的热点问题。该研究能实现全过程、全方位的教学育人模式，对我国各院校开展人工智能领域教学模式改革、课程思政融入机制探索、拓展企业资源融入课程资源，强化机器学习课程建设水平具有重要意义和参考价值。

2 新工科背景下机器学习课程“五融入”创新人才培养模式体系

推动科学精神融入课程教学强化课程思政建设、科研成果融入教学内容强化科研育人、科创实践融入教学实践强化课程实验实战性、企业资源融入课程资源强化课程建设水平、SPOC微课堂融入课程模块丰富课程教学手段，确保教学工作满足国家需要、社会需求，培养学生的社会主义核心价值观，使人才能与国家、社会、企业接轨。

为实现上述研究目标，本文提出新工科背景下机器学习课程“五融入”创新人才培养模式。在国家发展战略和新工科人才培养需求的时代背景下，通过课程基础和企业合作基础的结合，先推动“科学精神融入课程教学”，强化课程思政建设，并推进“科研成果融入教学内容”，强化科研育人，随后开展“科研实践融入教学实践”，强化课程实验实战性，然后拓展“企业资源融入课程资源”，强化课程建设水平，进而推进“SPOC微课堂融入课程模块”，丰富课程教学手段。

3 工科背景下机器学习课程“五融入”创新人才培养模式

3.1 推动“科学精神融入课程教学”，强化课程思政建设

在课程实施过程中，融入科学精神，培养学生的担当意识、使命感、科学家精神，学会做人做事做学问。通过讲解机器学习与人工智能发展历程和相互关系，强化学生的大局意识、国家站位、课程认同和民族情怀；通过讲解科学家的成长轨迹和科研经历，在传授技术知识同时，向学生讲解技术知识下科学家们所具有的科学精神；通过讲解社会热点和身边鲜活事例，帮助学生坚定初心使命，树牢四个意识，践行社会主义核心价值观，使学生更好成长、更好融入国家发展战略。

针对研究科学精神融入课程思政模式，在课程中选取切入点、融入点、需求点融入思政元素，以时事热点为切入点，以榜样事例为融入点，提高学生对自身的要求和定位，激发对科研的爱好和热情，厚植学生的爱国情怀；同时以“卡脖子”难题为技术需求点，鼓励学生实现人生价值，服务于国家的发展战略和民族的振兴事业。通过将“科学精神融入课程教学”，着力解决好为谁培养人、培养什么人的问题。建立“科学精神融入课程教学”人工智能前沿理论基础的课程思政体系。使学生更好成长、更好融入国家发展战略。

3.2 推动“科研成果融入教学内容”，强化科研育人

任课教师与社会的科研成果融入课程教学内容，使研究生教学内容处于基础和前沿相融合的状态。教学与科研有机结合、相互融合。使授课教师承担起知识创新者的重任，建立好“从实验室到课堂上”的知识通道，对自己实验室的最新研究成果进行讲述，为学生传授知识，开阔学生的视野，让学生真真切切感受到所学知识的用处就在身边。

针对“科研成果融合课程内容”模式，在研究国家发展政策、调研相关大学和企业院所的基础上，理清新工科背景下人工智能领域发展对人才的需求和标准之后，在“机器学习”课程授课过程中逐步更新教学内容，使学生不仅具有扎实的基础知识，而且能了解科技前沿和行业需求，为人才培养打下坚实的理论基础，更好地支撑和服务社会发展以及国家需求。建立“科研成果融入教学内容”的内容更新运用机制，使学生不仅具有扎实的基础知识，也能为其打下坚实的理论基础，丰富科技素养。

3.3 开展“科研实践融入教学实践”，强化课程实验实战性

在新工科背景下，注重创新创业方面能力的培养，构建理论实践互动融合的弹性课程考核方式，即理论知识考核（文献的阅读理解掌握程度）+团队考核（设计成果的深度成效展示）+过程考核（教学环节的节点表现）。从多方面多层次评价学生对课程学习的成绩，重点培养学生的创新能力和实践能力，着力培育领军人才和卓越工程师，促进学生创新创业精神能力的发展。

针对研究“科研实践融入教学实践”模式，将教学内容应用到科研之中，既达到向研究生传授知识，又能通过科学研究中对前沿问题的追寻和对真理的探索，引导学生有所发现、有所创新，培养学生的创新能力和创新素质。构建科研实践与教学实践一体化的互动融合机制，通过学生参加科研实践代替教学实践的弹性课程考核方式，夯实高层次创新创业人才的底色。

3.4 拓展“企业资源融入课程资源”，强化课程建设水平

推进新工科背景下企业资源融入机器学习课程教学，是实现将专业知识应用于实践，学习与应用相匹配，培养高素质人才的重要途径。通过推动企业资源融入课程教学，利用企业中的具体实施案例结合课程学习的相应专业知识进行匹配教学，使人才培养与产业需求相融合，将所学的理论知识与实际项目相接轨，激发学生应用其所学理论知识的热情，从而培养出一批适应新技术需求，洞悉专业知识落脚方向的高精尖型专业人才。最终达到在良性互动中提高合作意识，在探索实践中调整合作模式，在互相监督中实现可持续性发展的效果。需要注意的是，为保证高质量企业资源融入课堂，学校需要审慎地选择合作企业，对企业的规模、实绩、文化、师资队伍等多方面进行考量。

针对研究内容拓展“企业资源融入课程资源”模式，在推进新工科背景下企业资源融入机器学习课程教学中，面向实际需求的项目应用于课程实验实训题目，构建理论实践互动融合的弹性课程考核方式，在新工科背景下更注重学生综合知识、实践能力、创新思维、交流合作能力的发展。鼓励学生对企业案例的选取、企业教师的授课方式等提出建议，完善教学反馈机制，实现校企合作的可持续发展。从而培养出一批适应新技术需求，洞悉专业知识落脚方向的高精尖型专业人才。

3.5 推进“SPOC微课堂融入课程模块”，丰富课程教学手段

发展“SPOC 微课堂”助力课程教学，促进教学手段多样化。丰富互动交流形式，关注学生的学习效果、锻炼学生的学习能力、挖掘学生的科研潜力，能够满足新技术发展和社会需求。可以帮助学生随时随地学习，满足学生的需求，在讲述知识的同时，注重学生思想和各方面的能力发展，为培育出一批新工科复合型、堪当时代大任，满足科技发展坚持“四个面向”的要求的人才做出贡献。

针对研究内容“建设SPOC 微课堂助力课程教学”模式，合理规划好线上学习与线下学习教学内容，探索线上与线下相结合的混合式教学模式。在教学过程中使教的方法、学的方法和考的方法相结合，突出课程特色，关注学生学习效果、锻炼学生学习能力、挖掘学生科研潜力，助力机器学习课程教学取得新成效。打造“SPOC 微课堂融入课程模块”的新媒体教学模式，进一步促进教学手段多样化，使微课堂在教学中发挥更多样化、多彩化作用。

4 结语

在新工科背景下，传统工科课程教学模式改造升级已势在必行。本文以培养人工智能领域人才的核心课程“机器学习”为例，研究探讨了课程“五融入”创新人才培养模式，即将科学精神、科研成果、科研实践、企业资源和SPOC微课堂融入课程，从而在思想政治、科研素养、创新实践能力、理论落地能力等多领域助力新工科复合型人才的培养。后续将把研究重点放在如何选择合适的大学教师与企业教师参与新工科背景下机器学习的建设，以及在这个过程中，如何保持学校与企业的良好合作关系，以确保课程正常有序地进行。