多維驅動下“三位一體”新工科創新型人才協同聚力培養

邵桂芳 楊帆 王穎 劉暾東 文玉華

摘? 要：鑒于當前研究生教育存在學科壁壘導致的牢籠化培養，難以滿足高端創新人才的社會需求，團隊從學術氛圍營造、多維能力培養及協同融合等三個方面探索新工科創新人才培養機制。提出開放共享學術生態環境構建策略，以學生為中心，融合多種方案，建立學生志趣與社會需求、應用能力與理論創新的多樣化與個性化協同的階梯式個性化綜合素質培養模式，以及項目驅動的校企合作平臺協同育人機制，并給出實際應用案例與培養成效。

關鍵詞：創新型人才;新工科;協同教育;多維驅動;產學研協同

中圖分類號：C961? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）01-0047-04

Abstract： Current graduate education becomes to a cage like cultivation due to the discipline barriers， which result in the social requirement of innovative talents can't be satisfied. Therefore， we investigate the new engineering innovative talent cultivation mechanism from three aspects， academic atmosphere building， multi-dimensional capacity cultivation and collaborative fusion. First， a strategy for building an open sharing academic ecological environment is put forward. Then， we take the student as the core， a cascading individuation comprehensive quality training mode based on the collaboration of student interests and social needs， the application ability and theoretical innovation. Finally， a collaborative education mechanism is based on university enterprise cooperation platform and project driving. The actual design method and student cultivating results are also discussed.

Keywords： innovative talent; new engineering; collaborative education; multi-dimensional drive; university-industry cooperation

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，深入推進產學合作、產教融合及科教協同。

教育部辦公廳發布的《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，要求深入推進產學合作、產教融合及科教協同。將產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入教學過程，提高綜合國力和國家發展戰略的核心是建設創新型國家和提高自主創新能力，而研究生階段正是創新思維、創新能力比較活躍的時期，創新型的研究人才已經成為實現我國科技進步和社會經濟發展不可或缺的重要力量。目前研究生教育普遍存在如下四個突出問題：①學校獨霸教育主體，缺乏開放共享，如何面向社會需求，結合政府導向、企業利益與研究院所的優秀成果資源，有效推進政產學研協同育人體系建設至關重要;②知識結構單一，培養方案固化，需要權衡綜合素質與個性化培養，結合問題式引導與柔性化方案，構建全方位多角度的核心能力培養體系，提升主動性與創造性;③學科壁壘限制，學生思維方式僵化，需要探索避免導師學術專制與學生被動教育，結合互動交融與國際經驗引入，培養學生的探究式自主學習創新意識，提升培養質量;④與產業脫節，校企合作參與度低，需要探索面向產業需求構建深度產教融合的校企合作人才培養模式，在以往共建生產實習與實訓基地基礎上，基于協同開發提升人才工程實踐能力，促進校企共生。

為此，國內眾多高校開始探索研究生培養新模式，如王軍超等[1]以協同視角探索了校企深度合作人才培養。高海濤[2]分析了高校新工科創新型人才培養協同路徑。胡放榮等[3]分析了國內外科教協同育人現狀，并從高校與企業和科研院所合作，利用教師科研項目及校內基金等方面提出新工科創新人才培養模式。方靜等[4]指出創新實踐基地建設對新工科人才的工程實踐培養具有重要意義。余楊等[5]分析了研究生人才培養存在的問題，針對海洋裝備創新人才培養提出通過學科交叉融合與校企雙向流動機制等措施。高井祥等[6]分析了“雙一流”背景下新工科研究生人才培養目標與定位，提出優化培養方案等培養措施。黃明福等[7]提出本碩博一體化并以重大研究需求為導向的研究生能力培養模式。楊洪勇等[8]提出橫向協同，縱向創新的研究生協同創新聯合培養模式。徐曦等[9]提出需要政府、企業、科研院所與高校等多方協同創新的專業碩士研究生培養模式。覃斐章等[10]指出學科交叉在研究生培養中的重要性。薛文濤等[11]提出面向產業創新需求的基于創新實踐平臺的人才培養。雖然已有研究分別從導師團隊、實踐平臺、教學體系及多方融合等方面開展了研究生創新人才培養的相關研究。但是，還缺少我們所分析的四個問題對應的可推廣可借鑒的培養模式探索。

針對上述問題，圍繞“如何融合多方資源，培養新工科創新人才”，本著高校學生培養應滿足社會需求的宗旨，立足地方經濟發展，特別針對福建省主要經濟支柱產業為民營企業存在研發力量薄弱的問題，探索融合高校、企業及政府等多方資源，加強產學研用深度融合，促進民營經濟創新發展的新模式，協同培養具有理論與實踐創新能力、實踐應用能力及國際競爭能力的高素質復合型人才。

因此，在團隊多年人才培養經驗基礎上，面向教育部辦公廳發布的《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》及《高等學校人工智能創新行動計劃》，圍繞學生為培養主體，探索通過研究生參與或承擔科研項目的科學精神與研究興趣培養;摸索校企聯合實驗室運營機制，以培養學生的創新實踐能力與工程開發應用能力，從而適應經濟社會發展的高質量工程技術人才需求;同時，借助學會、科協等平臺營造創新創業教育改革氛圍，以提升學生創新創業能力。

一? 研究生培養遇到的難題

研究生除了培養其科學研究與創新實踐能力，更應該重視其學以致用、有社會責任擔當的培養。為突破象牙塔式培養的學科壁壘，需要探索開放共享與多方聚力的創新型人才培養模式，并將其落到實處。

（一）? 適應新時代人才培養的新理念

國無德不興，人無德不立。育人之本，在于立德鑄魂。傳統簡單說教與理論學習并不適合研究生立德樹人培養。因此，如何解決如下問題至關重要：①認識思政與研究生培養的關系;②如何將“祖國為上，人民為先，責任為重”的理念融入人才培養中;③如何將思政融入科學研究的日常點滴中。

（二）? 突破學科壁壘，避免象牙塔式人才培養

隨著科技技術的快速發展，傳統專業內導師培養已無法滿足學生多元化能力培養需求。因此，需要解決如下問題：①單一導師制造成的學術思維僵化問題;②導師學術專制與學生被動教育問題;③如何融合多方資源，實現不同層次的交叉培養。

（三）? 產學合作落到實處

創新人才培養最突出的問題是如何真正實現與企業的協同與合作，實現雙贏，并在此基礎上融入多方資源，實現互利共贏。因此，如下問題的解決具有決定性的作用：①研究生科研成果脫離實際，經常被束之高閣、無法產業化的普遍現象;②政、產、學、研、用多方合作缺乏統一的平臺和著力點的問題;③缺少學以致用的持續長效培養。

二? 創新人才培養舉措探索

堅持以學生為中心，從政產學研多方協同的培養環境構建、學生多維能力培養及校企合作平臺的應用能力提升等三個方面展開項目研究工作，希望能探索出適合推廣普及的多方協同聚力、產教融合、校企合作新模式。

（一）? 探索政產學研多方協同，實現教育開放共享

基于資源共享優勢互補原則，通過政產學研有機結合，聯合營造學生培養氛圍，實現技術應用、理論探索與創新創造等多種能力協同培養。

1）以學會為中間載體，政府指導，聯合開展學術論壇、共建實驗室營造學術氛圍，實現政教合作。

2）基于校企聯合開發機制，實現科研緊跟實際需求，復雜工程人才培養，服務地方經濟建設。

3）政府對企業實施政策引導，企業與高校以項目為依托實現聯合技術攻關，實現科技創新。

4）發揮科研院所平臺資源優勢，依賴聯合培養機制，分段管理方式，實現資源共享，培養拔尖創新人才。

5）以開放的思維方式，結合學術交流與遠程指導，建立國際合作學生前瞻思維培養新模式，提升創造能力。

如圖1所示，本措施致力于以學生為中心，協同高校、企業、政府、科研院所、學會及國際同行等，采用共建創新平臺、聯合分段培養、協同科技創新、舉辦學術會議等各種機制，實現學生多維能力培養。

（二）? 實踐多維“三位一體”柔性化培養，面向綜合素質與個性化協同培養

探索具有推廣性的動態可協調多角度多層次人才培養方案，兼顧個性化選擇與核心能力培養。

1）本、碩、博分層次。本科基于智能車與創新創業等科創競賽注重創新思維引導， 碩士研究生結合校企合作與學科交叉培養工程應用與實踐創新復合能力，博士研究生依賴校際交叉與國際合作實現視野前瞻的高層次人才培養。

2）開發、表達與思維分角度。低年級基于校企合作平臺項目式培養動手能力，高年級結合學術成果鍛煉動筆動嘴能力，任務式培養貫穿始終鍛煉動腦能力，三者結合多角度豐富個人能力。

3）應用、理論與創新分階段。遵循創新來源于實踐，服務于實踐宗旨，以企業實際需求項目任務鍛煉學生應用開發能力，以前沿探索與學術交流提升理論水平，理論算法應用于實際需求技術瓶頸問題實現實踐創新。

4）項目、競賽、任務分目標。項目長期、發散培養解決問題的系統性能力，競賽短時、快速培養自主學習創新能力，任務驅動培養創新應用能力。

5）梯隊、分工、角色分作用。建立高低年級梯隊式項目小組，基于組長負責制，結合定期角色互換，培養學生相互學習、協調及合作能力。

圖2展示了多維“三位一體”的柔性化培養方案，從不同角度兼顧多種方法與多方合作實現對學生的研究方法及創新能力等多方托舉。

（三）? 共建校企合作創新平臺，突出工程實踐應用能力培養

基于互利共贏理念，建立校企聯合實驗室，結合項目式管理，滿足產業發展需要智力驅動與學生培養需要切合實際的需求，在保障企業技術前沿攻關的基礎上，培養鍛煉學生的應用創新能力。如圖3所示，本方案是基于學生培養瓶頸與高校企業發展實際需求而設計的，而校企合作創新平臺的有效運營有利于學生、學校、企業等多主體能力提升，特別是企業在市場運作中的綜合能力提升。

1）平臺組建機制，采用企業設備投資，高校場地建設方式。

2）平臺運行機制，以企業需求項目立項結合學科競賽與雙創教育開展日常工作。

3）平臺保障機制，企業派工程師長駐以提高溝通效率，學生進駐企業了解應用現場與實際需求，確?？蒲芯o密聯系實踐。

4）平臺成效機制，四方共贏，學生在平臺鍛煉下達到應用開發、工程思維、團隊協作及協同創新等能力提升目標，而企業通過與高校合作，也達到了技術瓶頸攻關、應用開發、前沿探索及產品研制等競爭力提升目標，高校助力產業創新與多層次人才培養取得實效，社會區域經濟發展與產業轉型升級得到保障。

三? 應用案例分析

在上述創新人才培養理念形成后，團隊近年來開展了實際探索，不僅形成了可借鑒可推廣的培養方案，學生能力也得到了有效提升。

（一）? 協同聚力多融合平臺的構建

為了給研究生創新能力培養提供舞臺和可靠保障，構建了三個層次的跨學科、跨專業、跨領域技術平臺。

一個層次是政府部門參與的科技平臺，以大數據智能優化與產業分析發展為方向，創建了“廈門市大數據智能分析與決策重點實驗室”，廈門市科學技術局授牌并每年投資50萬元經費。

一個層次是企業參與的產學研平臺，以工業機器人、3D打印、光纖傳感、機器視覺及物聯網等行業企業的技術創新需求為牽引，牽頭組織校企雙方共建了5個創新實踐平臺，企業投資900萬，學校投入400萬及相應場地，探索出一條校企產學研深度合作與人才培養的新模式，獲得了“2018中國產學研合作創新獎”。

一個層次是行業學會參與的融合平臺，聯合自動化、計算機、系統工程、計量監測及標準制定等廈門市六家相關學會，發起成立福建省第一個學會聯合體“廈門市信息科技與先進智造學會聯合體”。

在工業機器人創新平臺上，學生團隊自主研發了工業機器人控制系統、AGV控制系統和調試系統，該系統可用于四軸機器人、六軸機器人、SCARA機器人和Delta機器人等控制，參加了2017廈門工博會展覽，特別是針對“澆筑扒皮去渣”系統的定制化開發，為泉州市微柏工業機器人研究院有限公司打開了在澆筑行業40家企業成功應用的新局面。在機器視覺創新平臺上，學生通過相機拍攝，實現坐標標定、特征提取及模板匹配定位識別，以實現生產線上的快速產品測量、引導、檢測與識別，從而保質保量地完成生產任務，為四川航天世東汽車部件有限公司研發了焊接機器人焊縫自動跟蹤識別系統;為福建省鯉東精密機械有限公司研制了自動搬運識別系統;為江蘇太倉寶祥有色金屬制品廠研制了自動碼垛識別系統;為泉州市港威五金制品有限公司研發了鋁水自動澆注系統;為蘇州寶麗潔公司研發了蜘蛛手機器人濕紙巾自動識別貼蓋系統;為晉江的沃鞋服有限公司研發了鞋模自動跟蹤噴膠系統。

（二）? 開放共享學術氛圍的營造

為了提供與學術前沿和業界發展技術需求緊密跟蹤的氛圍，通過每年組織大型學術年會與論壇等營造學術環境。自2015年開始，在廈門市科學技術協會的支持下，以廈門市自動化學會為依托，牽頭組織了題為“高校研究+企業應用+學生科研”“智能制造產業升級與發展規劃”及“互聯網+與智能調度”的學術年會。并在2018年8月22—23日組織承辦了中國自動化學會主辦的“2018新一代人工智能高峰論壇”，會上中國科學院院士吳宏鑫、中國人工智能產業發展聯盟副秘書長張雪麗等600余人就“智能新一代·海西新作為”展開了探討;2019年8月26日再次承辦了“2019新一代人工智能與自動化論壇”，會上中國工程院院士孫玉及清華大學計算機科學與技術系教授任豐原，以及產業界人士近400人共同討論“人工智能賦能創新創造創業”。在開放共享學術氛圍的影響與帶領下，僅課題組的研究生在7年時間內就發表交叉學科論文85篇，其中SCI論文51篇，1篇ESI高被引，6個領域Top期刊。

（三）? 多維能力培養成效

在以校內、校際及國際的重大學科問題為需求牽引的學科交叉融合創新人才培養下，學生學術研究能力得到快速提升，包括學科前沿發展跟蹤能力、寫作能力與表達能力。在科技攻關與系統研發方面能力也提升很快，共研發了產品18項，其中1項獲得鑒定。其中，所研發的手機屏幕缺陷檢測各類算法為企業帶來利潤182萬，授權發明專利1項，軟件著作權4項。所研發的桌面級3D打印機研發和光固化工業級3D打印機，申報發明專利2項，實用新型專利4項，軟件注冊2項，產品已投入市場。所研發的工業機器人控制器系統有70套用于六軸工業機器人控制，并應用于10家企業。還開發了8個工具包用于生物信息領域專家計算。

四? 結束語

為助力行業企業應對新一輪科技革命與產業變革、支撐服務創新驅動發展，團隊探索了跨學科、多平臺、政產學研用協同聚力的全方位創新性人才培養模式。經過多年實踐，不僅建立了多個學科交叉培養團隊，引領學生開展學術研究取得了多項研究成果。同時還與多家企業合作建立創新實踐平臺，完成多項產品研發，鍛煉了學生創新實踐能力。

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基金項目：中國高等教育學會2020年度專項課題“產學研創新平臺與思政導學協同聚力的新工科人才多維能力培養”（2020CJ02）;福建省本科高校教育教學改革研究項目“基于學科交叉導師組的研究生學術生態環境構建與創新能力培養模式探索”（FBJG20170278）

第一作者簡介：邵桂芳（1978-），女，漢族，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授。研究方向為人工智能與模式識別圖像處理。