融合项目制创新团队构建的新工科创新人才培养模式探索与实践

［摘 要］ 针对新工科背景下创新人才培养模式存在的不足，对融合项目制与创新团队构建的新工科创新人才培养模式进行了探索和思考，该模式以项目制为载体，以创新团队发展为依托，以学生学习能力与专业技能培训为基础，以学生创新能力培养为目标。通过对融合项目制创新团队构建的新工科创新人才培养模式实施效果分析，发现这种创新人才培养模式显著提升了学生的专业素养和创新能力，对提升创新人才培养质量起到了极大的促进作用。

［关键词］ 项目制；创新团队；新工科；创新人才培养

［基金项目］ 2021—2023年四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“新工科背景下专创融合创新教育模式研究——以机械电子工程专业为例”（JG2021-638）；“‘多维融合’视域下专业教育与创新创业教育教学模式研究”（JG2021-639）；“新工科背景下机械基础类课程‘六度空间’教学模式探究与实践”（JG2021-587）；2023年度西南石油大学（南充）市校科技战略合作项目“基于‘课程+项目+竞赛’三位一体的专创融合实践课程教学模式研究”（23XNSYJG0003）

［作者简介］ 龙 樟（1992—），男，四川南充人，硕士，西南石油大学机电工程学院讲师，主要从事机器人技术及创新创业教育研究。

［中图分类号］ G649.21 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）02-0121-04 ［收稿日期］ 2022-11-15

习近平总书记在中央人才工作会议上强调，深入实施新时代人才强国战略，全方位培养、引进、用好人才，加快建设世界重要人才中心和创新高地。［1］面向新工科的人才培养就是要培养面向未来多种类型、创新型卓越工程人才［2］。高等院校需要着眼于未来开展新工科建设，培养适应新经济、新业态以及新技术发展，并能解决未来科技发展创新需求的新型工科人才。如何培养新工科的创新人才已成为高等院校工科专业的核心问题之一［3］。西南石油大学在新工科创新人才培养方面开展了个性化、多样化的人才培养模式改革探索，成立了面向机器人领域的机器人创新实验室，创新人才培养模式，探索基于创新团队的项目制机器人领域的创新人才培养模式。本文将重点介绍其构建思路、实施方法与经验以及改进思考。

一、面向机器人领域创新人才培养的师生团队建设

机器人创新实验室是学校机器人领域创新创业型人才培养和教育教学改革的重要平台。实验室坚持以实践育人、追求卓越为人才培养理念，以培养科研兴趣为核心、激发创新潜力为导向，以个性化发展为主旨的人才培养思路。机器人方向作为新工科中最具发展意义的学科，具有突出的多学科交叉融合的特点。因此，在师生团队建设过程中需要围绕多学科交叉这一特点进行因地制宜的建设。

（一）校内外导师联合的师资团队建设

教师是人才培养过程中的参与者、协作者和引导者，教师的创意意识与创新能力对创新人才培养具有巨大的影响。面向未来的新工科创新人才培养要求具有一定的前沿性、前瞻性［4］。在师资队伍建设方面，面向相应研究方向选用富有创新能力、专业研究特长的专业教师作为校内导师，并利用校企合作平台以及专业教师资源聘用行业工作经验丰富、技术一流的人员作为校外导师，再将校内外导师分成学生管理导师、专业技术导师。从校内导师中遴选一名学生管理、学习引导能力突出的导师作为班主任负责学生学习及日常管理；专业技术导师负责创新教育、专业技术教育以及项目制指导；校外导师负责学生专业行业发展动态及前沿讲解并参与学生项目指导。通过校内外导师联合，形成多学科交叉、优势互补的师资团队。

（二）多专业融合的学生团队建设

面向新工科机器人领域创新人才的培养，要求学生具有机械、电子、计算机、通信等不同学科交叉融合以及跨界整合的能力［5］。因此，建立多专业融合的学生团队有助于扩展各个专业学生的视野，促进多学科交叉融合能力的培养。机器人创新实验室每年面向机械电子工程、电气工程与智能控制、电子与计算机工程、光电信息科学与工程、电子信息工程等工科专业大一新生进行招生，新生在大一学年进行培训及选拔，采用考核制与推荐制结合的方式确定团队正式成员。培训采用导师培训及高年级学生培训相结合的方式，大一上学期结束后培训考核合格者成为预备成员，大一下学期结束培训考核合格成为正式成员。在培训过程中，表现突出获得教师或两位以上高年级学生推荐可提前破格成为正式成员。正式成员每学期结束考核一次，考核不合格者淘汰。学生选拔全面从严，突出兴趣特长，采用过程淘汰与动态调整机制。

在学生团队中设立实验室主任、学习培训部部长、项目部部长、公共关系部部长和物资文档部部长五位学生管理人员，分别负责实验室日常管理、培训组织、项目开展、活动组织以及物资文档管理相关工作，通过师生协同管理促进团队发展以及学生综合能力的培养。

（三）团队资源平台建设

学习环境及资源是促进学生高效学习的基础［6］，因此需要打造优良的学习氛围，并给予学生足够的学习资源支持［7］。构建学习、实践一体化的实验室环境，规划了专业学习室、公共学习室、开发制作室及会议室，为促进学习环境的充分利用，实验室采用开放管理制度。构建专业化、系统化线上自学资源库。借助大学生慕课网、网易公开课、B站等网上教学资源，整理并制定机器人结构设计、智能传感与检测、硬件系统设计、智能控制算法设计、机器人运动规划、人工智能方向理论学习与软件学习由浅入深学习资源库及自学指南。

（四）师生考核与激励机制

建立以参与度、责任度、提升度为评价标准的教师多元评价体系。参与度主要考核教师参与团队学生授课、学术报告情况；责任度由所带项目团队学生进行评价，考核教师对项目指导付出情况；提升度主要考核所带团队学生所获得的成果及能力提升情况。对团队建设中表现优异的教师在第二课堂工作量划分、指导学生奖励绩效分配方面进行倾斜。建立面向学生全面发展的评价机制，打造富有特色的学生表彰体系，设立最佳团队负责人、星秀奖、突出贡献奖、耕牛奖等个性化奖励体系以激励学生在管理能力、专业能力、团队贡献、刻苦钻研方面发展。并对学生在团队教学与项目考核中获得合格以上的学生进行第二课堂学分认定。

二、进阶式项目制运行机制构建

项目制教学是一种理论与实践紧密结合的教学方式，是培养学生创新能力与创新思维的最有效手段之一［8-9］。项目课题通常涉及多学科知识，学生通过团队开展协作项目，发现问题并进行方案调研、学习与分析从而论证出解决问题的合理方案。学生在项目开展过程中边学边做，在学与做中找到自己的研究兴趣方向，既明确了职业发展方向，又提升了知识储备、扩展了学科视野。

（一）递进式项目制构建

为构建由实践能力到创新能力的能力培养体系，设置了两期项目制训练模式。一期项目为技能训练项目，如巡迹小车制作、基于机器视觉的目标识别与跟踪、越障小车设计与仿真等；二期项目为创新探索类项目，如个性化绿篱修剪机设计、自主分离式蛇形机器人设计、茶叶嫩芽识别与采摘点定位算法研究等。技能训练项目主要用于锻炼学生对基础理论、软件及开发工具的使用。创新探索类项目主要用于培训学生文献调研、方案认证、方案创新及实践等综合能力。项目题目主要来源于学科竞赛、教师科研项目以及师生根据现实问题自拟，通过层层递进的项目制训练模式，全面提升学生的综合素质。

学生从大一下学期进行一期项目选题，暑假至大二上学期结束为一期项目的开展周期。一期项目开展过程中提供相关案例资料，便于学生快速掌握项目开展过程中的基本技能。对于在每年10月招新表现突出而提前确立为正式成员的学生可加入高年级项目跟随高年级学生学习或自主选题进行一期项目训练。大二上学期结束后，在寒假进行二期项目选题，大二下学期至大三上学期结束后进行二期项目开展。从时间安排上避免了影响学生后续考研或找工作。大四毕业设计可选择在实验室开展。

（二）项目保障机制构建

将实验室项目制在教务处备案建立第二课堂课程，并构建导师制、监督制、传帮带相结合的保障机制。一个项目指定一位项目相关领域的导师进行项目开展过程中的相关技术指导。项目技术部组织项目开题、周进度与月进度汇报、中期检查及结题汇报，学期中非期末考试周2周进行一次项目进度、问题总结，一月进行一次汇报，形成项目开展过程中双向闭环。设定寒暑假项目集训机制，指定科研能力突出、成果丰硕的高年级学生参与低年级项目的引导开展，并进行项目经验分享、技术培训，从而形成团队传帮带的优良传统。

设置专门的项目开发房间，并提供基础开发工具、仪器设备，为项目开展提供良好的平台。为确保项目开展过程中的耗材需求，除实验室定期购买常用零件、器件外，指导学生运用项目申请学校课外开放实验项目及大学生创新创业训练计划项目，获得学校的经费支持。设置项目成员参与度+项目成果+项目成员能力提升度的项目成员成绩多元评价体系，并作为年终评奖评优成绩组成部分，对成绩优异的团队成员在年终大会上进行奖励，激励团队成员向优秀者学习。

三、多元化创新人才教学模式构建

（一）以需求为导向的多元个性化创新教学模式

构建师生参与制多元教学模式。传统教学模式主要以教师为教授主体，学生为接受对象，难以实现以学生为中心的教学方式［10］。机器人创新实验室构建了老师教、学长学姐教、同级学生分享、专家讲座的多元教学模式。老师教主要教授理论性强的知识，如《科研基本方法》《创新方法》《学术论文写作》；学长学姐教主要遴选专业技能突出的高年级学生教授低年级学生常用的开发软件工具及实验室仪器设备的使用，如三维建模软件（SolidWorks）、仿真软件（Adams）、数值分析软件（Matlab）、3D打印机、示波器等；同级学生分享主要遴选同级同学中学习成绩突出的学生分享学习经验；专家讲座主要邀请校内外学者开展学术讲座，以扩展学生视野。每学期开学前统计学生对前沿技术的学习需求，列入学期教学计划，请校内外专家开展相关讲座。在学生组织的教授及分享过程中为确保学生的积极性及重视度，建立了教师参与及监督点评制，通过教师参与及对学生讲授或分享过程中的优秀表现进行表扬、存在的问题进行纠正，从而激励优秀的学生积极参与到师生互动的创新人才培养教学模式中来，确保学生教授及分享的质量。

（二）“三学制”学习模式构建

创新人才的核心素养是具备学习再学习的能力［11］，因此为促进学习能力的培养，构建基于自主学习、合作学习、探究学习的“三学制”学习模式。每学期布置文献阅读、公开课学习等学习任务，促进学生形成自主学习习惯，并通过学习分享监督自主学习成效。建立实验室各个研究方向学习兴趣小组，由相关研究方向指导教师带领一起学习，给小组成员分配研究方向下相关的学习内容，通过每个成员学习资料整理+分享+汇报形成相互学习、共同提高的合作学习机制，从而提升学习效率。探究学习通过引导学生开展自主发现问题、调研、信息搜集与处理、实验、表达与交流等探索活动，获得知识和技能，促进学生探索精神与创新能力的发展，借助创新课题的开展，让学生带着问题学，在探索实践中自主解决问题。

四、创新人才培养成效与改进思考

自2018年12月机器人创新实验室成立及基于融合项目制+创新团队构建的创新人才培养模式实行以来，已完成四届学生招生，每届招生25人左右，2017级与2018级两届学生已培养毕业。目前团队学生共荣获学科竞赛排行榜大赛全国一等奖7项、二等奖12项、三等奖9项、省级金奖及一等奖23项、省级其他奖多项；立项国家级大学生创新创业训练计划7项、省级大学生创新创业训练计划项目8项、校开放实验重点项目4项、校普通项目多项；申请国家专利近30项，发表学术论文11篇，学生获得成果逐年提升。已毕业两届学生中超过80%的学生进入“双一流”大学读研深造，人才培养质量也在逐年提升。机器人创新实验室已成为学校创新人才培养的重要基地。在新工科创新人才培养的新征程中，还需反思基于融合项目制创新团队构建的创新人才培养模式存在的不足，改进相关环节，提升人才培养质量，为我国创新人才培养模式建设贡献力量。