新工科人才培养模式创新研究...学地质工程教育改革实践为例_罗刚.pdf

45-2023 年 3 月第 11 期Mar.2023No.11教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM新工科人才培养模式创新研究以西南交通大学地质工程教育改革实践为例罗 刚a，李 芹b，赵晓彦a，裴秋明a（西南交通大学 a.地球科学与环境工程学院；b.外国语学院，四川 成都 611756）摘 要 新工科建设是提升我国高校人才培养质量和输送国家重大战略服务人才的重要途径，其核心在于以创新为驱动，构建政策导向、体制改革、模式创新、协同发展和持续改进的顶层设计方案。西南交通大学地质工程专业强调树立“地质过程力学机理工程技术”“三位一体”的教学理念，基于CDIO工程教育模式，通过优化人才培养方案，创新人才培养模式，构建“学科交叉产教融合协同创新科创训练”的教育教学实践途径。改革实践可作为交通类高校人才培养模式的参考范本。关键词 新工科；地质工程；CDIO工程教育模式；培养方案；课程体系基金项目 20212023年四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“服务 一带一路 建设，轨道交通领域工程地质国际化人才培养模式研究与实践”（JG2021-752）；20212023年四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目“面向 双碳 战略目标，城市环境系统模拟与优化研究引领的创新教育研究与实践”（JG2021-280）；2021年度西南交通大学教改项目“对标国际一流的地质工程专业培养方案架构研究”（20201024）作者简介 罗 刚（1984），男（满族），甘肃天水人，工学博士，西南交通大学地球科学与环境工程学院副教授，主要从事培养方案和课程体系设计研究；李 芹（1984），女，四川宜宾人，硕士，西南交通大学外国语学院讲师，主要从事教育教学方法研究；赵晓彦（1977），男，河南延津人，工学博士，西南交通大学地球科学与环境工程学院教授（通信作者），主要从事国际化背景下课程思政和人才培养模式研究。中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1674-9324（2023）11-0045-04 收稿日期 2022-05-18引言高校是人才培养、科学研究和社会服务的重要基地，也是推动国家重大战略实施的关键力量1。基于创新驱动的新工科建设，通过创新教育理念和培养模式，有望造就一批面向产业、面向未来，以及具有创新能力、跨界整合能力、高素质的交叉复合型卓越工程科技人才，支撑服务新经济建设2。西南交通大学肇建于1896年，是中国近代建校最早的高等学府之一，素有“东方康奈尔”之称。伴随我国“一带一路”倡议和高铁“走出去”战略的稳步推进，西南交通大学始终坚持轨道交通办学特色，秉持促进学生个性发展的核心教育理念，不断深化轨道交通人才培养模式的理论创新与实践探索，为国家轨道交通行业持续输送创新人才3。然而，由于历史发展和办学定位等因素影响，学校工程地质人才培养存在交叉研究受限、对接国家需求不紧密、人才培养质量不高等问题4，主要表现为：（1）学科知识体系单一，学生跨学科思维和视野受限，难以解决系统性的复杂问题。（2）科创实践教学学时较少，学生感性认知多、动手参与少，难以将所学知识与实践相融合。（3）课程的国际化和前沿性不够，产教融合创新活力不足，学生能力与实际工作有差异，难以适应社会快速变化的需要。为了破解人才培养困局，本专业基于CDIO工程教育模式开展了一系列人才培养创新和教育教学改革5。其中，CDIO表示构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate）。同时，提出以“创新驱动发展”为导向，坚持“重视地质基础知识、强化工程实践训练、培养创新思维和能力”的培养目标6，持续强化“创新创业教育”和“实践教学”，通过优化重塑课程体系、“训赛科创”提升人才培养质量。一、明晰人才培养目标对比分析国内外一流大学（康奈尔大学、宾夕46-教育教学论坛2023 年 3 月法尼亚大学、东京大学、科罗拉多矿业学院、中国地质大学 武汉、中国矿业大学 徐州、南京大学、吉林大学、成都理工大学）地学专业的培养方案，发现本专业培养方案（2016年版）中的培养目标存在趋同化明显、学科交叉不够、课程国际化与前沿性不够、创新实践学分偏低等问题。因此，2020年版的培养目标明确培养适应新时代中国特色社会主义现代化建设需要，德、智、体、美、劳全面发展，获得基本工程训练、具有创新精神的地质工程专业技术人才。毕业生主要从事与工程地质相关的规划、勘测、设计、施工、科技开发、经营管理等方面的工作。经过五年左右的工作锻炼，毕业生具备地质工程师的实际工作能力，成为能够胜任生产、科研与工程设计岗位的技术骨干和经营管理岗位的人才。二、拓宽国际视野依托国际化示范学院建设平台优势，紧密围绕“一带一路”铁路互联互通建设存在的突出问题和铁路国际合作市场发展的未来趋势，聚焦“知识能力素养价值”培养的新向度，深化教育教学改革，加快带动师资、课程、教材、平台等铁路国际化教育教学资源的有效组合与优化升级，全面提高人才的国际视野和全球胜任力，突破中国铁路“走出去”的人才规模与质量瓶颈。1.选拔成绩优异和能力突出的学生组成国际班，与美国俄克拉荷马州立大学、英国利兹大学协同建设线上教学平台，开设全英文选修课程和短期培训。2.聘任8名国外知名大学和科研机构的兼职外籍学者，引进12名国外优秀博士毕业生加入工程地质系，并邀请优秀外籍学者开展线上线下讲座，指导本科生申报国际交换生项目，鼓励并带领本科生参加国际会议和短期培训交流。3.组织撰写地质工程培养计划及全部课程大纲中英文汇编，优化地学类专业通识专业基础工程实践教育体系，逐步建设双语课程、全英文课程和高水平英文教材。4.通过咖啡屋、节庆和体育活动，加强学生与外籍教师的交流。三、优化课程体系基于CDIO模式，以知识精选构建课程体系、增加实践学分、开展学科交叉融合、加强师生联系、进行多平台教学等措施优化课程体系。1.基于“通专融合+跨界培养”的新工科人才培养内涵，精选知识，构建“6模块”课程体系，即通识教育课程模块、公共基础课程模块、学科与专业基础课程模块、专业课程模块、实习实践教学模块以及多元化融合课程模块。2.增加主干课程实验、工程实践与毕业设计（论文）的学分，重点培养学生的创新思维、数理思维、计算机应用能力。目前，实习和毕业设计共增加至18个学分，并构建了铁路边坡山体崩塌运动模式虚拟仿真实验平台，实现学生的自主探究式学习。3.为满足“宽口径”的要求，积极发挥西南交通大学地学学科集群优势，以“成因分析效应研究工程控制”为主线，开展测绘、环境、地质、土木等多学科的交叉融合，突破学科壁垒，重塑学生知识体系。比如，增加了通识教育选修课，如“交通天下”“地学思考”“地质素描基础”和“地学漫谈”等。主干课程内容增加了环境生态保护、国土空间整治和城市规划与景观设计等教学内容。及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程，拓展教学内容的广度和深度，增加课程知识的前沿性和开放性。4.根据毕业能力、素质要求与课程要求之间的矩阵对应关系，专业课程任课教师梳理了课程知识要点和达成度，并与“数学”“化学”“物理”等基础课程任课教师沟通，优化相关基础课程教学内容，促进前后课程的有效衔接。四、提升协同育人能力1.构建“学校企业科研团队”多级联动教育教学体系。利用本校陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室、中铁一院轨道交通工程信息化国家重点实验室的科教引领作用，向学生展示国家科技发展成果和重大工程攻关进展，在学生心中种下科研的种子。2.针对人才培养与社会需求脱节的问题，构建基于成果导向的实践教学体系，打造产教融合的创新创业教育平台，以科研课题和工程项目为实践载体，形成“学生专业教师企业导师”协同发展的实践教学团队。将团队在研的国家级、省部级科研项目细化分解并转化为“大学生创新性实验计划”“大学生科研训练计划（SRTP）”“毕47-第 11 期业论文及毕业设计”等实践项目，逐步实现由“教师中心”向“学生中心”的转变，多层次、立体化、全周期地培养学生解决复杂问题的综合能力和创新思维。3.增加野外实习实践的挑战度。基于CDIO教育模式的构思、设计、实现、运作四个板块，设计了研究性、创新性、综合性、开放性和探究性的实习内容，鼓励学生团队合作，突破习惯性认知，深度分析、大胆质疑、勇于创新。带队教师通过提前备课、野外实操、晚间复课、集中讨论、成果汇编、分组答辩、持续改进等手段，提升野外实习的教学质量。严格考核考试评价，通过给资料收集、案例分析、方案研讨、动手实验、专业辅导、结题答辩等环节打分，增强学生经过刻苦学习收获能力和提高素质的成就感。4.坚持大学生科技月活动，组织丰富多彩的科创计划项目、学科竞赛和创新创业比赛，满足学生个性化发展、求知探索、强化专业技能和创新创业的实际需要。全天候开放实验室，鼓励不同学科背景的师生形成攻关团队，协作完成研究性、开放性和启发式的成果报告与科技论文。5.加强毕业论文（设计）选题与国家发展战略的契合度，密切结合科研和工程需求，真题真做。加强全过程监控，培养学生的自主学习意识、发散性思维、勇于创新的精神和解决复杂问题的综合能力，为毕业后快速适应工作奠定基础。6.针对学生创新意识和创新能力不足的问题，探索构建以“创新创业训练+科创竞赛”为牵引，以赛促教、以赛促改、以赛促创的任务驱动教学模式，全方位提升学生的“4C”素养：创造能力（Creativeness）、批判能力（Criticalness）、交流能力（Cooperativeness）与竞争能力（Competitiveness）。五、强化师资队伍建设1.邀请国家教学成果奖获得者、国家级教学名师、国家讲课比赛获奖者开展系列教育教学专题讲座、培训、示范和训练活动，促进教师教学理论和教学质量的提升。2.学院每学期开展12期教育教学指导活动，深入挖掘蕴含于专业知识中的思政元素，实现教学内容与思政元素的融合、通专的融合。3.因材施教，实行小班化授课方式，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极探索启发式、探究式、互动式、讨论式与参与式的教学方式。4.基于教师授课质量评价系统，将CDIO教学理念深植教师内心，助力教师提升授课质量。5.设立教改项目和教材专项经费，鼓励教师开展教育教学研究与改革，出版高水平教材。6.课程责任人（教授）组织任课教师制订并落实教学方案，完善课程教学设计，优化授课内容，加强非标准化、综合性的评分比例。六、完善质量保障体系1.制度保障：建立创新教育PDCA质量保障体系（决策P运行D监控C改进A），基于学科专业国际评估、工程专业认证、校院系三级质量管控，科学构建符合多学科融合的创新教学质量标准，及时反馈学生的学习效果，不断完善与优化创新教育质量保障体系。2.机构保障：建设考虑中外理念差异的管理协调机制，规范管理组织规章制度，完善管理组织机构，构建党委领导下的具有中国特色的地学国际化教育管理体系，增设本科生、研究生的教育教学质量保障、后勤保障、基础设施建设等工作委员会。3.经费保障：学校每年划拨专项资金，优先保障人才培养方案的执行，包括专项奖学金、活动经费、学生实习交通经费；获奖学金的学生人数不少于总人数的75%等。4.环境保障：营造科学育人和国际化的环境氛围，优化师生间和谐交流的人际环境，构建高水平的创新教育生态体系。结语根据 统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案 “十四五”时期教育强国推进工程实施方案 和 深化新时代教育评价改革总体方案 的文件精神，面向国家重大战略需求，坚定学科办学特色和师资优势，西南交通大学地质工程专业确定了“知识能力素养价值”为内涵的人才培养目标，联合学校和企业制订了新的培养方案（2020年版），探索破解地质工程培养方案趋同化明显、学科交叉不够、课程国际化与前沿性不够、学生创新实践能力偏弱等根本性问题的措施。该方案聚焦“强基础、重创新、宽口径”，基于科教融通和产教融合，以“知识精选、课程体系重塑和多层次、立体化、全周期能力培养”为主线，通罗 刚，等 新工科人才培养模式创新研究48-教育教学论坛2023 年 3 月过“学校企业科研团队”多级联动、“学生专业教师企业导师”协同发展，培养学生的跨学科思维，扩展学术视野，实现知识与实践融合、能力与实操统一，最终提升学生的综合能力与工程素养。参考文献1陈永春,朱帆.新时代高校服务国家重大战略的思考J.中国高等教育,2021(10):51-53.2 林健.面向未来的中国新工科建设 J.清华大学教育研究,2017,38(2):26-35.3 冯晓云.“一带一路”中国铁路工程国际化人才培养体系研究 J.大学(研究版),2018(5):45-47.4 郑淳.“一带一路”倡议背景下铁路行业特色型高校国际化人才培养模式的探索与实践：基于西南交通大学的案例研究 J.广西教育学院学报,2020(4):177-182.5 查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式 J.高等工程教育研究,2008(3):1-6+9.6 裴秋明,赵晓彦,王世明,等.新形势下的地质工程专业岩矿类课程教学改革探索：以西南交通大学地质工程专业为例 J.教育教学论坛,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 ExampleLUO 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.Keywords:Emerging Engineering;geological engineering;CDIO engineering education model;talent training scheme;curriculum system