新工科数字化人才培养的多维协同模式探究

［摘 要］ 培养新工科数字化人才是当前高校面临的紧迫任务，通过对高校数字化人才培养工作进行分析，提出构建新工科数字化人才培养的多维协同模式。以科研兴趣培养为导向，高水平学术竞赛为依托，挖掘教育教学新模式，同时用好学科交叉融合的“催化剂”，以自主开展系统性科研实训等途径构建新工科数字化人才的培养新模式，从而实现高校新工科数字化人才培养与国家需求协调发展。重构新工科数字化人才培养模式，深层次革新传统工科的教育理念和教育思维，深化高校新工科数字化人才培养模式的改革，从而实现高校人才培养与企业社会需求的协调发展。

［关键词］ 新工科；数字化人才；人才培养；多维协同

［基金项目］ 2022年度哈尔滨工程大学教改项目“新工科数字化人才培养的多维协同模式探究”（JG2022B0604）；2022年度黑龙江省教育科学“十四五”规划重点课题“新工科背景下机器学习课程思政建设的研究及推进策略”（GJB1422115）；2021年度黑龙江省教育教学改革研究项目“多元协同，四位一体 研究生学术竞赛创新创业实践能力培养探索”（SJGY20210222）

［作者简介］ 杨东梅（1979—），女，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院副教授，主要从事人工智能和大数据技术研究；张 越（1987—），男，河南南阳人，博士，哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院副教授（通信作者），主要从事人工智能研究；王兴梅（1978—），女，黑龙江尚志人，博士，哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院教授，主要从事大数据技术和图像处理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）29-0157-04 ［收稿日期］ 2022-09-28

新工科是面向世界范围科技革命和产业变革浪潮奔腾而至给出的教育应答，是超前识别、积极应变、主动求变给出的时代应答［1］。着眼于当今社会工业体系发展的需求，培养新工科数字化人才是高校教育的核心任务，面对新工科的新背景、新理念、新内容、新要求，人才培养模式的创新迫在眉睫。

2017年教育部启动了新工科建设，以新技术、新业态、新模式、新产业为特点的新经济呼唤新工科建设［2］。而新工科数字化人才是为新兴产业、新经济发展服务的复合型人才，需要具有更强的实践能力和创新能力。人才培养模式的创新意味着人才培养内容也需要与时俱进，重构课程体系，分类优化人才培养内容，改进人才培养方法，许多方面都需要进行跟进和配套完善［3］。研究新工科数字化人才培养的机制创新与实现路径，提高新工科数字化人才培养质量，实现数字化人才培养供给和数字经济发展的全方面对应。

一、高校新工科数字化人才培养困境

目前高校新工科数字化人才培养面临的困境主要包括专业设置与企业需求脱节，课程体系缺乏系统设计，课程碎片化，教学模式缺乏创新，数字化人才培养目标不协同等方面问题［4-5］。

（一）专业设置与企业需求脱节

高校专业型的教育一般具有统一规范，这在一定程度上限制了交叉学科的发展，使新工科课程建设存在一定难度。新工科建设如果采用守旧的专业教育形式，会导致工程技术人才支撑我国制造业转型升级能力不强。人才培养中存在的学科专业交叉融合不够、传授方式有待创新等深层次的问题。

（二）课程体系缺乏系统设计，课程碎片化

课程体系缺乏系统设计，课程呈现碎片化，部分课堂学习的内容在企业中无法使用，而真正应用技术的校园教学效果不显著，严重制约了学生的创新能力，与新工科数字化人才需求存在差距［6］。

（三）教学模式缺乏创新

目前高校的教学方式还是以“灌输式”讲授加操作为主，教学过程中以教师为主，教学模式缺乏创新，容易让学生觉得乏味。教学模式未能针对传统的工科教育，结合企业的数字化战略和数字化发展需求，强化实践环节，真正实现在人才培养上的产教深度融合。因此，在新工科建设大潮中亟须改革教学模式。

（四）数字化人才培养目标不协同

当前高校创新创业融合育人机制中院校与社会企业联合育人目标不协同，各取所需，协同育人流于形式且融合度较低，也缺乏企业中团队开发协作精神和模式的培养。培养的人才也与社会企业需求有一定脱节，达不到内外联动、双向促进的育人成效，资源内耗严重。

二、新工科数字化人才培养现状分析

2017年欧委会委托欧洲标准化协会，联合欧洲400多家行业协会和大型企业制定出台了《数字能力框架3.0》，为培养交叉复合型数字化人才提供了指南［7］。德国联邦教育研究所根据对企业的调研，提出了数字化职业人才应具备的八项具体数字能力。

如何迎接人工智能时代的挑战和拥抱数字经济，珠三角、长三角等经济发达地区的高等院校都加快了数字人才培养的步伐。提出基于多维分层数据素养模型的现代大学数字化人才培育机制，通过构建多维度分层模型，探讨现代大学人才数据素养培育模式，为数据驱动背景下数字化人才培养模式创新提供理论指导和现实借鉴。

福建商学院王娟等［8］提出五型定位、五新路径培养新商科数字化人才。数字化人才的主要方向是确立复合型、本土型、国际型、实践型和创新型的“五型”目标定位，根本要求是探索新专业、新模式、新课程、新内涵和新技术的“五新”实现路径。

杭州电子科技大学苑嘉航等人提出四种新型模式：基于“互联网+”的培养模式、基于创新创业导向的培养模式、基于OBE的培养模式和基于智库联动的培养模式，并对这四种人才培养模式进行了评价。

从数字化人才培养现状看，与数字化人才培养的强烈需求相比，高校培养模式稍显落后，主要问题有如下：专业的局限性，课程设置交叉融合不紧密，教学方式缺乏创新，缺乏企业中团队需要的开发协作精神。综上所述，对新工科数字化人才培养模式进行探究是必要的，提出新工科数字化人才培养的多维协同模式，从而实现高校人才培养与企业社会需求的协调发展。

三、新工科数字化人才培养的多维协同模式

传统的培养模式与新工科课程建设要求相结合，在全球数字化、智能化发展的大趋势下，落实培养新工科数字化人才是当前高校面临的紧迫任务。研究新工科数字化人才培养的多维协同模式，以科研兴趣培养为导向，以开展国际高水平学术竞赛为依托，基于数据挖掘的线上线下相结合的教学模式，同时用好学科交叉融合的“催化剂”，自主开展系统性科研实训，构建新工科数字化人才的培养新模式。新工科数字化人才培养的多维协同模式如图1所示。

（一）科研兴趣培养为导向

科研兴趣是开展并顺利完成科研工作最重要、最持久的条件，依托兴趣开展的研究工作可以迸发出学生无穷的动力，对于感兴趣的事物，学生便会投入极大的精力和热情去思考、探索、论证直至成功。若学生无明确的兴趣点，后续的科研工作便无的放矢，无从开展。因此，只有依托于兴趣开展的科研工作，学生才能够充分调动其工作的积极性和热情。

如何激发学生的科研兴趣是开展新工科数字化人才培养的第一步，教师以科研兴趣培养为导向，充分尊重学生的主体地位，努力创造条件让学生参与到科研活动中，并逐渐成为科研活动的主体，从而让学生热爱科研，逐渐提高对科研的兴趣。

（二）国际高水平学术竞赛为依托

以国际高水平学术竞赛为依托，从如何充分调动学生主动性和积极性、提高创新实践能力等方面进行一系列探索和实践。

1.搭建学术竞赛平台。根据不同学科学术竞赛对专业能力的基本需求，搭建学术竞赛平台，使学生从入学阶段的理论课开始，就能同时得到实践能力的锻炼。学术竞赛平台应根据不同专业的理论课开设，授课团队根据学生不同学情量身定制课程，将国际高水平学术竞赛融入专业课程和科学研究中，建立“理论学习+学术竞赛+工程实践”的培育方式。开展的高水平国际学术竞赛自成体系，既充分利用学生的业余时间，又是对学校教学的一种有益补充。

2.自主选择指导教师。采取以学生为主体开展的国际高水平学术竞赛，一改以往教师传授、学生操作的教学方式，锻炼学生自主学习的同时，培养学生的科学思维能力和创新实践能力。对于导师，将竞赛指导教师选择权交给学生，由学生自主选择指导教师。学生在指导教师的指导和协助下开展自主选定的参赛课题。通过学生自主选择指导教师的方式，也吸引一批优秀的青年教师投身到高水平国际竞赛的指导和相关领域的科学研究中，为新工科数字化人才培养提供保障。

3.以赛促教、以赛促学。一个学术竞赛题目涉及多种学科的知识，应建立多学科交叉平台，使参加竞赛的学生得到多专业教师的指导，以国际高水平学术竞赛为依托，达到以赛促教、以赛促学，从而提升新工科数字化人才的培养水平。

4.营造国际化学术氛围。借助国际高水平竞赛的契机，通过邀请国际知名专家来校讲座、与国际名校学生互动，进一步营造国际化学术氛围，提升学生的核心竞争力。

（三）基于数据挖掘的线上线下相结合的教学模式

大数据时代教师教学不仅仅局限于多媒体线下教学，也可以采用线上线下结合的教学方法，使得教学具有延伸性。线上线下结合的教学方法有利于教师了解学生的学习过程，及时反馈教学。

1.以学为中心多平台融合的设计思路。采用以学为中心多平台融合的教学模式，共分成资料准备、课前审查、课前模拟、课前发布、课前预习、课堂讲授、课后检查与反馈、辅助支撑及备案等八个环节来实现注重与学生互动的人才培养模式。

以学为中心的多平台融合实现学生线上自主学习、碎片化学习、互动式学习。对交互式教学平台中学生的交互学习方式、教学资源使用、课前模拟和课后反馈等方面进行大数据分析，总结出普遍性规律，并将其应用于重构线上线下混合的人才培养环境中［9］。

2.教师通过大数据分析学生行为。在大数据时代，大数据技术要求教育开放化，通过大数据去分析学生的行为，同时利用大数据对不同专业的学生进行细分，依托大数据指导教学。

任课教师通过学生反馈、线上学习进度、测试及实验操作情况，迅速掌握学生学习进展情况。任课教师据此进行下一步有针对性的讲解及指导，选择适合不同专业课堂教学案例，有针对性地开展个性化教学。

（四）用好学科交叉融合的“催化剂”

习近平总书记在清华大学考察时指出，要用好学科交叉融合的“催化剂”，加强基础学科培养能力，打破学科专业壁垒，对现有学科专业体系进行调整升级［10］。

重组理、工、文、管结合，工学一体，产教融合的新专业，大力营造学科交叉文化，对现有学科专业体系进行调整升级。新工科数字化人才培养要把握协同信息的共享性，打通学科间、学院间的层级关系，满足新工科知识跨界融合、技术更新迭代加速等特点，对现有学科专业体系进行调整升级，瞄准科技前沿和关键领域，创建一个服务于各主流专业、助力学生培养与发展的新工科公共服务体系，从而实现新工科背景下数字化人才培养和服务社会经济社会发展的同频共振。

（五）自主开展系统性科研实训

通过对学院的学科方向涉及的科研训练进行调研，从开放式校企合作实验室出发，从战略上选择科学研究的主攻方向，为学生进行科学选题。以学科专业发展需求为主导，确定研究课题的过程和方法，科学利用校企合作教育创新及学术交流平台，从而自主开展系统性科研实训。

系统性科研实训要求学生有扎实的理论基本功，科研实训进展才顺心应手，从而提高学生科研素养和创新能力，加快新工科数字化人才培养。

结语

高校数字化人才培养应遵循新工科改革的教育理念，深化高校新工科数字化人才培养模式的改革，提出了新工科数字化人才培养的多维协同模式，挖掘出传统工科教学、学习与评估等符合学生实际与教学实际的情况，从深层次革新传统工科的教育理念和教育思维。充分发挥大数据技术在培养数字化人才中的作用，形成培养新工科数字化人才的战略方案，从而实现高校数字化人才培养与企业社会需求的协调发展。