1. 引言
当前，世界范围内新一轮的科技和产业革命正在驱动着新经济的形成与发展，对高等工程教育的变革发展提出了新的挑战，不仅要求我们从战略高度创新高等工程教育的理念，推动高等工程教育的学科专业和人才培养模式建设，更为重要的是，还要求我们重新认识高等工程教育的本质和内在发展规律[1]-[3]。从20世纪末开始，国际工程教育改革风起云涌，“回归工程”、“工程教育范式转移”、“再造工程教育”等口号的提出[4]-[6]，无不反映出创新工程教育的国际发展趋势。
因此，教育部高教司原司长张大良曾提出，我国工程教育要以提高人才培养质量为核心，树立创新型、综合化、全周期工程教育“新理念”，构建新兴工科和传统工科相结合的学科专业“新结构”，探索实施工程教育人才培养的“新模式”，打造具有国际竞争力的工程教育“新质量”，建立完善中国特色工程教育的“新体系”，加快推进我国从工程教育大国走向工程教育强国。
在此背景下，为适应新经济、中国制造强国战略、“一带一路”倡议等对人才培养的新要求，湖南科技大学计算机科学与工程学院结合自身实际情况提出一种新的人才培养模式改革方案，也是对工程教育改革实践的一次主动探索。
2. 改革背景与意义
我国拥有世界上最大规模的工程教育，计算机类专业作为工程教育的重要组成部分，其发展趋势逐渐从传统的软件开发向智能化、数据化方向转变。与此同时，全球范围内的人才供需状况呈现出多样化和复杂化的特点。根据2024年的研究报告，计算机类专业的学生需求呈现持续增长趋势，尤其是在人工智能和大数据领域[7]。与此同时，我国工程教育改革发展面临的外部环境正在发生快速的变化。从国际看，近年来主要发达国家都在推动发展新经济，抢占产业和科技革命的制高点，“工业4.0”、分享经济、虚拟现实和人工智能技术的发展风起云涌。从国内看，我国经济正处在新旧动能转换的关键时期，新经济是发展新动能的源泉，主要发展趋势表现为：一是互联网深刻改变各行各业。二是创新型企业正在异军突起。三是新技术催生壮大新产业。四是制造业智能化的趋势方兴未艾。五是“双创”厚植新经济的发展沃土。这些新经济发展趋势对工程技术人才提出了新的要求[8]-[10]：一是要进一步落实工科专业创新创业教育的具体要求，充分发挥工程教育在师资队伍、实践平台、行业协同等方面的优势，广泛搭建创新创业平台，营造创新创业教育氛围，推动创新创业教育全方位贯穿、深层次融入专业教育。二是在人才培养定位上就要体现人才多样性的要求，既面向新一代信息技术、现代交通、航天工程、通讯工程等领域培养一定规模的高端工程科技人才，也面向劳动力密集的加工制造等领域培养大规模工程科技人才。三是我国高等教育面对的是世界上最大规模的独生子女群体，也是世界上最大规模的互联网时代“原住民”，他们的人生目标更加多样，价值观更加多元，接受新思想新知识的渠道更多。必须尊重学生作为个体“人”的发展需要，充分考虑每一个学生的个体差异，给所有学生以充分的机会来达成学习成果。四是要借鉴CDIO工程教育理念，深入实施产教融合、科教结合、校企合作的协同育人，建立从理论学习、动手实践再到探究学习的教学链条，把设计活动贯穿于实践教学全过程，实现理论教学与实践教学的交叉螺旋进行，实践能力培养不断线，使学生获得有意义的综合设计体验，通过主动实践和做中学，形成未来工程师的综合品质和工程能力。
3. 改革方案
本改革旨在探索一种能够适应新时代技术需求、以“理论与实践并重、创新与工程结合”的新型培养框架，提升学生实践能力和创新能力的计算机类人才培养模式。在CDIO培养模式中，强调将工程问题解决能力融入课程体系中，注重学生的创新能力和实践应用能力。然而，该方案在理论知识传授方面较为薄弱，可能导致学生缺乏对计算机学科本质的深入理解。而Triple Helix模式强调跨学科教育、校企合作和行业导向，能够培养学生的综合能力。但其实践环节相对单一，未能充分结合工程教育的核心理念。
Figure 1. Integrated general and specialized education model
图1. 通专融合的培养模式
因此，本培养模式的创新体现在强化理论与实践的融合，构建“模块化课程体系 + 实践导向教学”的新框架；引入双导师制(理论导师和实践导师)，提升学生的综合能力；建立动态评价机制，全面考核学生的学习效果。
(1) 培养模式
针对原培养课程设置过于注重理论知识，缺乏与实践结合的实际应用能力培养、教学方法单一，学生创新能力有限、就业竞争力不足，无法满足市场需求这些问题，主动适应以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济对工程科技人才的需求，积极探索实施“通识教育 + 专业基础 + 实践创新”的培养模式(图1)。该模式建立“学堂–学生–专业”耦合的通专融合教育体系；生态共建，畅通“教室、学生社区、科创活动、社会实践和网络育人”本科人才培养链；多措并举，全面推进优良学风建设。通过开展通识讲坛、师生开放交流、生涯规划、朋辈教育等活动，拓展学生文化视野、训练理智、陶冶情操，培养学生批判性和创造性思维。通过系统性的知识整合与能力培养，帮助学生构建全面的知识体系，并具备解决复杂问题的能力。
(2) 课程体系
构建高水平学科和行业资源集约机制，形成促进学科专业课程一体化发展课程体系(图2)，课程涵括了人文素质能力、职业基础知识、职业核心能力、职业扩展能力方面的课程，包括人文与社会科学类、数学与自然科学类、工程基础类、专业基础类、专业类、工程实践类、课外实践类课程。
Figure 2. Course system featuring integrated development of discipline and professional courses
图2. 学科专业课程一体化发展的课程体系
依托国家级、省部级一流人才团队和一流学科教学平台，建立“高端人才引领、科教平台支撑、科研项目牵引”科教融合机制；与行业企业紧密合作，形成“三链(需求链：建立企业技术路线图与课程目标的动态映射机制；供给链：实施‘基础实验→模块化项目→综合创新’三级进阶培养；协同链：打造校企联合实验室、产业学院等实体化平台。)协同”的人才培养新范式，实现“工程教育–项目实践–联合培养”全面贯通。打造可持续发展特色专业群，构建契合计算机行业发展需求的专业群更新迭代动态机制。
4. 实施方法
(1) 打造基于“大工程观”的综合工程实践训练平台
基于“大工程观”的综合工程实践训练平台，就是要实现课程与工程、理论与实践、知识与能力的连结、转化与超越，从时间、空间、深度和广度4个维度去考虑。在时间上，让学生尽早参与工程实践，使进程安排符合实践的认知规律；在空间上，开展校企合作培养，为课程实施提供真实的工程实践情境；在深度上，强调工程知识的集成性，体现工程的知识基础和实践特性；从宽度上，强调能力的包容，体现工程的产业性和时代特征。贯彻“工程教育回归工程”培养理念，在一个人才培养周期中将课程课内实验、实验课程、科研训练、实习实训、创新创业等所有实践环节进行有机融合。
(2) 建立理论教学、科研和实践教学相结合的教学团队
学院设置实验中心进行集中管理的模式在资源优化配置方面起了关键作用，但在工程教育人才培养方面已逐渐暴露了弊端：如理论和实验相脱离；实验课程内容陈旧；特别是受体制的限制，理论课教师和实验课教师在教学实施上沟通不畅；实验课教师业务水平不高，设计性、创新性与综合性实验有形无实；实践教学队伍建设落后；实践教学手段方法陈旧，改革始终停留在表面。为此，构建新型青年教师队伍培养体系，明确以青年教师为重点，以提高工程实践训练能力为核心的教师培养方针，加强对青年教师培养工作的系统思考和整体设计。融合学科实验室与本科教学实验室、打通理论教师与实验教师界限，构建按层次化教学体系，专兼职结合、由学术水平较高的教授或副教授负责的理论和实验相结合的教学团队是基于“大工程观”的综合工程实践训练平台顺利运转的保证。
(3) 创建提高学生自主管理能力的开放式管理模式
实现真正意义上的全方位开放必须建立完善的管理机制，在实验内容上提供足够数量的实验项目及相配套的教材、讲义及CAI课件；在硬件方面提供数量充足的仪器设备和元器件；在实验时间上包括所有可工作的时间。通过举办科技讲座和实施综合导师制，引导学生走进实验室，在科研团队中学习交流，激发研究兴趣，启发创新思维。组织学生积极参加大学生创新创业计划和科技竞赛，其间，学生自主探究、教师引导、时间开放、实验环境开放，项目执行情况与创新学分成绩挂钩。
5. 改革成效
面向人工智能与深海开发产业链，瞄准协同创新与协同育人双目标，通过“校内、校企、校际”协同，拓展学校资源范畴和能力边界，更大范围内整合人才、资金、场地、技术、设备和管理等创新要素，实现产教资源的对接、集约、优化、提质、增效，真正实现“1 + 1 > 2”的多方共赢，形成了如下成效：
(1) 开展了丰富多样的产教融合、校企合作工作。不断深化产教融合，逐步提高行业企业参与办学程度，全面推行校企协同育人，探索多元化办学；与企业共同申报建设科技创新平台、共建了5个湖南省大学生创新创业基地、合作开展科研课题67项。
Table 1. Comparison of student satisfaction survey results
表1. 学生满意度调查结果对比
满意度指标 |
改革前平均值 |
改革后平均值 |
课程内容相关性 |
75% |
85% |
教学方式创新性 |
68% |
82% |
实践机会丰富性 |
70% |
83% |
(2) 建立了保障产教联合培养创新的长效机制，实施教科产深度融合机制，通过师生双向选择，设置学段贯通的本科生全程导师，实现每个本科生都有导师、每个本科生都参与项目实践、全部仪器都向本科生开放，全面提升学生的创新思维和实践能力。通过满意度调查，改革后的学生普遍表示课程内容更加贴近实际工作需求，学习兴趣显著提高(表1)。毕业设计学生参与教师科研课题的比例达33%，使学生的工作能力得到明显提高。通过对学生在参加课题工作中的表现考察，选拔优秀学生参加ACM程序设计、全国大学生数学建模、“挑战杯”等大赛，获得全国大学生挑战杯银奖、全国大学生信息安全竞赛一等奖、ACM亚洲区域赛金、银、铜奖励等30余项。培养的学生由于基础理论和专业知识扎实、工作踏实、专业适应性强、实践能力强，改革后的毕业生就业对口率显著提高，表明其具备较强的工程化能力(表2)，在计算机工程领域具有较强的竞争优势，毕业生一次就业率均保持在95%以上，深受用人单位好评。
Table 2. Comparison of employment matching rate survey results
表2. 就业对口率调查结果对比
毕业生去向 |
改革前 |
改革后 |
对口率 |
81% |
93% |
就业类型 |
教育/科研、企业 |
企业/IT |