新工科人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新研究

羅剛，李芹，趙曉彥，裴秋明

［摘 要］ 新工科建設是提升我國高校人才培養(yǎng)質量和輸送國家重大戰(zhàn)略服務人才的重要途徑，其核心在于以創(chuàng)新為驅動，構建政策導向、體制改革、模式創(chuàng)新、協(xié)同發(fā)展和持續(xù)改進的頂層設計方案。西南交通大學地質工程專業(yè)強調樹立“地質過程—力學機理—工程技術”“三位一體”的教學理念，基于CDIO工程教育模式，通過優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，構建“學科交叉—產教融合—協(xié)同創(chuàng)新—科創(chuàng)訓練”的教育教學實踐途徑。改革實踐可作為交通類高校人才培養(yǎng)模式的參考范本。

［關鍵詞］ 新工科；地質工程；CDIO工程教育模式；培養(yǎng)方案；課程體系

［基金項目］ 2021—2023年四川省高等教育人才培養(yǎng)質量和教學改革項目“服務‘一帶一路建設，軌道交通領域工程地質國際化人才培養(yǎng)模式研究與實踐”（JG2021-752）；2021—2023年四川省高等教育人才培養(yǎng)質量和教學改革項目“面向‘雙碳戰(zhàn)略目標，城市環(huán)境系統(tǒng)模擬與優(yōu)化研究引領的創(chuàng)新教育研究與實踐”（JG2021-280）；2021年度西南交通大學教改項目“對標國際一流的地質工程專業(yè)培養(yǎng)方案架構研究”（20201024）

［作者簡介］ 羅 剛（1984—），男（滿族），甘肅天水人，工學博士，西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院副教授，主要從事培養(yǎng)方案和課程體系設計研究；李 芹（1984—），女，四川宜賓人，碩士，西南交通大學外國語學院講師，主要從事教育教學方法研究；趙曉彥（1977—），男，河南延津人，工學博士，西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院教授（通信作者），主要從事國際化背景下課程思政和人才培養(yǎng)模式研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）11-0045-04 ［收稿日期］ 2022-05-18

引言

高校是人才培養(yǎng)、科學研究和社會服務的重要基地，也是推動國家重大戰(zhàn)略實施的關鍵力量［1］?；趧?chuàng)新驅動的新工科建設，通過創(chuàng)新教育理念和培養(yǎng)模式，有望造就一批面向產業(yè)、面向未來，以及具有創(chuàng)新能力、跨界整合能力、高素質的交叉復合型卓越工程科技人才，支撐服務新經濟建設［2］。

西南交通大學肇建于1896年，是中國近代建校最早的高等學府之一，素有“東方康奈爾”之稱。伴隨我國“一帶一路”倡議和高鐵“走出去”戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進，西南交通大學始終堅持軌道交通辦學特色，秉持促進學生個性發(fā)展的核心教育理念，不斷深化軌道交通人才培養(yǎng)模式的理論創(chuàng)新與實踐探索，為國家軌道交通行業(yè)持續(xù)輸送創(chuàng)新人才［3］。

然而，由于歷史發(fā)展和辦學定位等因素影響，學校工程地質人才培養(yǎng)存在交叉研究受限、對接國家需求不緊密、人才培養(yǎng)質量不高等問題［4］，主要表現為：（1）學科知識體系單一，學生跨學科思維和視野受限，難以解決系統(tǒng)性的復雜問題。（2）科創(chuàng)實踐教學學時較少，學生感性認知多、動手參與少，難以將所學知識與實踐相融合。（3）課程的國際化和前沿性不夠，產教融合創(chuàng)新活力不足，學生能力與實際工作有差異，難以適應社會快速變化的需要。

為了破解人才培養(yǎng)困局，本專業(yè)基于CDIO工程教育模式開展了一系列人才培養(yǎng)創(chuàng)新和教育教學改革［5］。其中，CDIO表示構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）。同時，提出以“創(chuàng)新驅動發(fā)展”為導向，堅持“重視地質基礎知識、強化工程實踐訓練、培養(yǎng)創(chuàng)新思維和能力”的培養(yǎng)目標［6］，持續(xù)強化“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”和“實踐教學”，通過優(yōu)化重塑課程體系、“訓賽科創(chuàng)”提升人才培養(yǎng)質量。

一、明晰人才培養(yǎng)目標

對比分析國內外一流大學（康奈爾大學、賓夕法尼亞大學、東京大學、科羅拉多礦業(yè)學院、中國地質大學〔武漢〕、中國礦業(yè)大學〔徐州〕、南京大學、吉林大學、成都理工大學）地學專業(yè)的培養(yǎng)方案，發(fā)現本專業(yè)培養(yǎng)方案（2016年版）中的培養(yǎng)目標存在趨同化明顯、學科交叉不夠、課程國際化與前沿性不夠、創(chuàng)新實踐學分偏低等問題。因此，2020年版的培養(yǎng)目標明確培養(yǎng)適應新時代中國特色社會主義現代化建設需要，德、智、體、美、勞全面發(fā)展，獲得基本工程訓練、具有創(chuàng)新精神的地質工程專業(yè)技術人才。畢業(yè)生主要從事與工程地質相關的規(guī)劃、勘測、設計、施工、科技開發(fā)、經營管理等方面的工作。經過五年左右的工作鍛煉，畢業(yè)生具備地質工程師的實際工作能力，成為能夠勝任生產、科研與工程設計崗位的技術骨干和經營管理崗位的人才。

二、拓寬國際視野

依托國際化示范學院建設平臺優(yōu)勢，緊密圍繞“一帶一路”鐵路互聯(lián)互通建設存在的突出問題和鐵路國際合作市場發(fā)展的未來趨勢，聚焦“知識—能力—素養(yǎng)—價值”培養(yǎng)的新向度，深化教育教學改革，加快帶動師資、課程、教材、平臺等鐵路國際化教育教學資源的有效組合與優(yōu)化升級，全面提高人才的國際視野和全球勝任力，突破中國鐵路“走出去”的人才規(guī)模與質量瓶頸。

1.選拔成績優(yōu)異和能力突出的學生組成國際班，與美國俄克拉荷馬州立大學、英國利茲大學協(xié)同建設線上教學平臺，開設全英文選修課程和短期培訓。

2.聘任8名國外知名大學和科研機構的兼職外籍學者，引進12名國外優(yōu)秀博士畢業(yè)生加入工程地質系，并邀請優(yōu)秀外籍學者開展線上線下講座，指導本科生申報國際交換生項目，鼓勵并帶領本科生參加國際會議和短期培訓交流。

3.組織撰寫地質工程培養(yǎng)計劃及全部課程大綱中英文匯編，優(yōu)化地學類專業(yè)通識—專業(yè)基礎—工程實踐教育體系，逐步建設雙語課程、全英文課程和高水平英文教材。

4.通過咖啡屋、節(jié)慶和體育活動，加強學生與外籍教師的交流。

三、優(yōu)化課程體系

基于CDIO模式，以知識精選構建課程體系、增加實踐學分、開展學科交叉融合、加強師生聯(lián)系、進行多平臺教學等措施優(yōu)化課程體系。

1.基于“通專融合+跨界培養(yǎng)”的新工科人才培養(yǎng)內涵，精選知識，構建“6模塊”課程體系，即通識教育課程模塊、公共基礎課程模塊、學科與專業(yè)基礎課程模塊、專業(yè)課程模塊、實習實踐教學模塊以及多元化融合課程模塊。

2.增加主干課程實驗、工程實踐與畢業(yè)設計（論文）的學分，重點培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、數理思維、計算機應用能力。目前，實習和畢業(yè)設計共增加至18個學分，并構建了鐵路邊坡山體崩塌運動模式虛擬仿真實驗平臺，實現學生的自主探究式學習。

3.為滿足“寬口徑”的要求，積極發(fā)揮西南交通大學地學學科集群優(yōu)勢，以“成因分析—效應研究—工程控制”為主線，開展測繪、環(huán)境、地質、土木等多學科的交叉融合，突破學科壁壘，重塑學生知識體系。比如，增加了通識教育選修課，如“交通天下”“地學思考”“地質素描基礎”和“地學漫談”等。主干課程內容增加了環(huán)境生態(tài)保護、國土空間整治和城市規(guī)劃與景觀設計等教學內容。及時將學術研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程，拓展教學內容的廣度和深度，增加課程知識的前沿性和開放性。

4.根據畢業(yè)能力、素質要求與課程要求之間的矩陣對應關系，專業(yè)課程任課教師梳理了課程知識要點和達成度，并與“數學”“化學”“物理”等基礎課程任課教師溝通，優(yōu)化相關基礎課程教學內容，促進前后課程的有效銜接。

四、提升協(xié)同育人能力

1.構建“學?！髽I(yè)—科研團隊”多級聯(lián)動教育教學體系。利用本校陸地交通地質災害防治技術國家工程實驗室、中鐵一院軌道交通工程信息化國家重點實驗室的科教引領作用，向學生展示國家科技發(fā)展成果和重大工程攻關進展，在學生心中種下科研的種子。

2.針對人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)的問題，構建基于成果導向的實踐教學體系，打造產教融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺，以科研課題和工程項目為實踐載體，形成“學生—專業(yè)教師—企業(yè)導師”協(xié)同發(fā)展的實踐教學團隊。將團隊在研的國家級、省部級科研項目細化分解并轉化為“大學生創(chuàng)新性實驗計劃”“大學生科研訓練計劃（SRTP）”“畢業(yè)論文及畢業(yè)設計”等實踐項目，逐步實現由“教師中心”向“學生中心”的轉變，多層次、立體化、全周期地培養(yǎng)學生解決復雜問題的綜合能力和創(chuàng)新思維。

3.增加野外實習實踐的挑戰(zhàn)度?；贑DIO教育模式的構思、設計、實現、運作四個板塊，設計了研究性、創(chuàng)新性、綜合性、開放性和探究性的實習內容，鼓勵學生團隊合作，突破習慣性認知，深度分析、大膽質疑、勇于創(chuàng)新。帶隊教師通過提前備課、野外實操、晚間復課、集中討論、成果匯編、分組答辯、持續(xù)改進等手段，提升野外實習的教學質量。嚴格考核考試評價，通過給資料收集、案例分析、方案研討、動手實驗、專業(yè)輔導、結題答辯等環(huán)節(jié)打分，增強學生經過刻苦學習收獲能力和提高素質的成就感。

4.堅持大學生科技月活動，組織豐富多彩的科創(chuàng)計劃項目、學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，滿足學生個性化發(fā)展、求知探索、強化專業(yè)技能和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的實際需要。全天候開放實驗室，鼓勵不同學科背景的師生形成攻關團隊，協(xié)作完成研究性、開放性和啟發(fā)式的成果報告與科技論文。

5.加強畢業(yè)論文（設計）選題與國家發(fā)展戰(zhàn)略的契合度，密切結合科研和工程需求，真題真做。加強全過程監(jiān)控，培養(yǎng)學生的自主學習意識、發(fā)散性思維、勇于創(chuàng)新的精神和解決復雜問題的綜合能力，為畢業(yè)后快速適應工作奠定基礎。

6.針對學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足的問題，探索構建以“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練+科創(chuàng)競賽”為牽引，以賽促教、以賽促改、以賽促創(chuàng)的任務驅動教學模式，全方位提升學生的“4C”素養(yǎng)：創(chuàng)造能力（Creativeness）、批判能力（Criticalness）、交流能力（Cooperativeness）與競爭能力（Competitiveness）。

五、強化師資隊伍建設

1.邀請國家教學成果獎獲得者、國家級教學名師、國家講課比賽獲獎者開展系列教育教學專題講座、培訓、示范和訓練活動，促進教師教學理論和教學質量的提升。

2.學院每學期開展12期教育教學指導活動，深入挖掘蘊含于專業(yè)知識中的思政元素，實現教學內容與思政元素的融合、通專的融合。

3.因材施教，實行小班化授課方式，大力推進現代信息技術與教學深度融合，積極探索啟發(fā)式、探究式、互動式、討論式與參與式的教學方式。

4.基于教師授課質量評價系統(tǒng)，將CDIO教學理念深植教師內心，助力教師提升授課質量。

5.設立教改項目和教材專項經費，鼓勵教師開展教育教學研究與改革，出版高水平教材。

6.課程責任人（教授）組織任課教師制訂并落實教學方案，完善課程教學設計，優(yōu)化授課內容，加強非標準化、綜合性的評分比例。

六、完善質量保障體系

1.制度保障：建立創(chuàng)新教育PDCA質量保障體系（決策P—運行D—監(jiān)控C—改進A），基于學科專業(yè)國際評估、工程專業(yè)認證、校院系三級質量管控，科學構建符合多學科融合的創(chuàng)新教學質量標準，及時反饋學生的學習效果，不斷完善與優(yōu)化創(chuàng)新教育質量保障體系。

2.機構保障：建設考慮中外理念差異的管理協(xié)調機制，規(guī)范管理組織規(guī)章制度，完善管理組織機構，構建黨委領導下的具有中國特色的地學國際化教育管理體系，增設本科生、研究生的教育教學質量保障、后勤保障、基礎設施建設等工作委員會。

3.經費保障：學校每年劃撥專項資金，優(yōu)先保障人才培養(yǎng)方案的執(zhí)行，包括專項獎學金、活動經費、學生實習交通經費；獲獎學金的學生人數不少于總人數的75%等。

4.環(huán)境保障：營造科學育人和國際化的環(huán)境氛圍，優(yōu)化師生間和諧交流的人際環(huán)境，構建高水平的創(chuàng)新教育生態(tài)體系。

結語

根據《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》《“十四五”時期教育強國推進工程實施方案》和《深化新時代教育評價改革總體方案》的文件精神，面向國家重大戰(zhàn)略需求，堅定學科辦學特色和師資優(yōu)勢，西南交通大學地質工程專業(yè)確定了“知識—能力—素養(yǎng)—價值”為內涵的人才培養(yǎng)目標，聯(lián)合學校和企業(yè)制訂了新的培養(yǎng)方案（2020年版），探索破解地質工程培養(yǎng)方案趨同化明顯、學科交叉不夠、課程國際化與前沿性不夠、學生創(chuàng)新實踐能力偏弱等根本性問題的措施。

該方案聚焦“強基礎、重創(chuàng)新、寬口徑”，基于科教融通和產教融合，以“知識精選、課程體系重塑和多層次、立體化、全周期能力培養(yǎng)”為主線，通過“學?！髽I(yè)—科研團隊”多級聯(lián)動、“學生—專業(yè)教師—企業(yè)導師”協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)學生的跨學科思維，擴展學術視野，實現知識與實踐融合、能力與實操統(tǒng)一，最終提升學生的綜合能力與工程素養(yǎng)。

參考文獻

［1］陳永春，朱帆.新時代高校服務國家重大戰(zhàn)略的思考［J］.中國高等教育，2021（10）：51-53.

［2］林健.面向未來的中國新工科建設［J］.清華大學教育研究，2017，38（2）：26-35.

［3］馮曉云.“一帶一路”中國鐵路工程國際化人才培養(yǎng)體系研究［J］.大學（研究版），2018（5）：45-47.

［4］鄭淳.“一帶一路”倡議背景下鐵路行業(yè)特色型高校國際化人才培養(yǎng)模式的探索與實踐：基于西南交通大學的案例研究［J］.廣西教育學院學報，2020（4）：177-182.

［5］查建中.論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式［J］.高等工程教育研究，2008（3）：1-6+9.

［6］裴秋明，趙曉彥，王世明，等.新形勢下的地質工程專業(yè)巖礦類課程教學改革探索：以西南交通大學地質工程專業(yè)為例［J］.教育教學論壇，2021（4）：43-47.

Innovation of Emerging Engineering Talent Training model： Taking the Educational Reform Practice of the Geological Engineering in Southwest Jiaotong University as an Example

LUO Ganga， LI Qinb， ZHAO Xiao-yana， PEI Qiu-minga

（a. Faculty of Geosciences and Environmental Engineering， b. School of Foreign Languages， Southwest Jiaotong University， Chengdu， Sichuan 611756， China）

Abstract： The construction of Emerging Engineering is an important way to improve the quality of talent training in colleges and universities and to provide talents in major national strategic services. Its core lies in building a innovation-driven top-level design scheme involving policy orientation， system reform， model innovation， collaborative development and continuous improvement. The geological engineering major in Southwest Jiaotong University emphasizes the trinity teaching philosophy of “geological process-mechanical mechanism-engineering technology”. Based on the CDIO engineering education model， the educational teaching practice approach of “interdisciplinary-integration of industry and education-collaborative innovation-scientific innovation training” is constructed by optimizing the talent training scheme and innovating talent training model. The reform practice can be used as a reference model for talent training model in transportation colleges and universities.

Key words： Emerging Engineering; geological engineering; CDIO engineering education model; talent training scheme; curriculum system