“新工科”背景下行业特色专业方向建设的改革与实践以北京交通大学卓越人才培养为例.pdf

工业和信息化教育Industry and Information Technology Education2023年8 月刊“新工科”背景下行业特色专业方向建设的改革与实践以北京交通大学卓越人才培养为例刘真，李红辉，刘峰，白岩慧，熊，雷应龙，李慧3（1北京交通大学计算机与信息技术学院，北京10 0 0 8 1；2曙光信息产业（北京）有限公司，北京3中国科学院计算技术研究所，北京100080;100086)【摘要】为探索以推动创新与产业发展为导向的工程教育新模式，在北京交通大学的计算机科学与技术（铁路信息技术）特色专业方向的已有建设基础上，探讨了以产学研结合，“新工科”创新育人为导向的卓越人才培养改革途径和具体举措，提出了“以行业需求为导向，以胜任力模型为基础，以校企合作为手段、产学研协同为抓手”的“卓越”人才的创新型培养模式，并总结了改革成效。【关键词】新工科；铁路信息技术；卓越工程师；产学研协同【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】2 0 9 5-50 6 5（2 0 2 3）0 8-0 0 2 8-0 6收稿日期：2 0 2 1-5-17作者简介：刘真（19 7 7 一），女，江西南昌人，博士，教授，研究方向为云计算与边缘智能、轨道交通智能运维；李红辉（19 6 4 一），女，湖南长沙人，硕士，研究员，研究方向为轨道交通智能运维；刘峰（19 6 1一），男，山西太原人，博士，教授，研究方向为高铁信息化技术；白岩慧（19 8 4 一），女，山东泰安人，硕士，实验师，研究方向为故障诊断和预测；熊（19 8 1一），男，陕西汉中人，博士，教授，研究方向为无线通信、移动物联网；雷应龙（19 9 7 一），男，陕西安康人，硕士，工程师，研究方向为高性能计算、行业信息化；李慧（19 8 0 一），女，山东德州人，博士，助理研究员，研究方向为计算机系统结构。基金项目：2 0 18 年教育部“新工科”研究与实践项目“智慧交通大数据学院“新工科，协同育人模式改革与实践”（项目编号：暂无）；2 0 2 0 年北京交通大学教学改革建设项28目“计算机科学与技术（铁路信息技术）特色专业方向的改革与实践”（项目编号：13319 2 52 2）。0引言我国轨道交通运输行业正处在一个前所未有的黄金发展时期。我国高速铁路客运专线建设技术取得了重大突破，铁路重载运输技术达到世界先进水平，高原铁路建设技术达到世界一流水平。交通运输业作为国民经济的基础设施和支柱产业，正在发挥着至关重要的作用。从全国高等教育体制改革至今，原铁路所属的10 余所高校早已划转到教育部和地方省（市）。原铁路高校大多已有百年历史，已经形成相应的学科优势，为人才培养和机制创新2023年8 月刊TalentTraining&Mechanism Innovation铁路系统输送了大量高级专门人才。然而在轨道交通行业高速发展阶段，围绕“一带一路”倡议、交通强国等国家重大战略需求，如何继续保持铁路学科特色优势，为铁路服务，为中国铁路走向世界服务，对高等学校铁路特色专业人才培养，无论是在素质、能力、知识要求，还是教育内容、专业课程体系、教学条件等方面都提出了更高的要求。北京交通大学计算机与信息技术学院2 0 10 年设立了国内首个计算机科学与技术专业（铁路信息技术）专业方向。依托“计算机科学与技术”一级学科和“通信与信息系统”二级学科，该专业方向建立了以本科生“计算机科学与技术（铁路信息技术）专业”、硕士生“现代铁路信息技术”和博士生“高速铁路信息技术”研究方向为基础的“本、硕、博”一体化的信息技术人才培养体系。1计算机科学与技术（铁路信息技术）专业方向建设基础2010年计算机科学与技术（铁路信息技术）专业方向成立，当年进人教育部首批“卓越工程师计划”（以下简称“卓越计划”）。该专业方向也是北京交通大学6 个“卓越计划”支持方向之一，学院实行了主管院长和责任教授联合实施“卓越计划”的组织和管理工作的模式。得到原铁道部科研开发计划课题“高等学校铁路特色专业建设与行业指导一一铁路信息技术专业”等多项省部级教改项目的支持。在IEEE-CS/ACMCC2005中新增的“信息技术”专业框架体系指引下，制定了具有行业特色的铁路信息技术专业规范，并进一步制定了北京交通大学计算机（铁路信息技术）卓越工程师培养标准和北京交通大学计算机（铁路信息技术）卓越工程师培养方案。作为“卓越计划”建设专业，其培养目标强调了分析与解决复杂工程问题能力的培养，也突出了终身学习途径拓展知识的能力培养，对“卓越计划”的11条通用标准进行了覆盖。参照铁路信息技术专业规范中提出的课程体系的要求，重点建设了“铁路信息技术导论”等6 门铁路信息技术特色课程。为了更进一步体现“卓越计划”在解决复杂工程问题上的能力，突出行业特色的专业特色，构建了切实可用的产学研相结合的实践体系支撑环境，包括认知实习、企业实习等实践实训环节。2“新工科”背景下的工程教育发展现状分析2.1国国外工程教育现状工程科技改变世界，工程教育领跑创新。近代以来，工程科技直接把科学发现同产业发展联系在一起，成为经济社会发展的主要驱动力。从全世界范围来看，无论中国还是国外，教育改革动静最大、影响最深远的，还是工程教育。MIT发布的全球一流工程教育发展的现状报告指出，工程教育进入了快速和根本性变革时期，如德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网战略”、法国的“新工业法国”、日本的“日本再兴战略”等，一系列战略实施均对工程教育作出了安排。为了迎接挑战，工程教育正在进行改革，而且是全球化的行动。华盛顿协议国际工程教育组织、欧洲工程教育认证系统（EUR-ACE）、中国工程教育专业认证协会（CEEAA）等组织以专业认证为载体，推动了全球工程教育改革，标准实质等效、模式和而不同 1-3。2 0 16 年6 月，我国成为华盛顿协议组织的正式成员，标志着全球工程教育里中国开始成为重要的参与者、贡献者，甚至在某些方面我国开始领跑。2.2国内工程教育现状国内工程教育有5个特点：生源优秀，工科专业依然吸引许多优秀中学生；工科毕业生占29工业和信息化教育Industry and Information Technology Education中国高等教育的最大体量，也占全世界的最大体量；中国工程教育与国家经济社会发展同频共振、高度耦合；中国工程教育注重理工结合；国际率先探索建设“新工科”。“新工科”理念是把学科导向变成产业需求导向，破除专业分割壁垒、进行跨界交叉融合，把被动适应变成主动支撑引领 2。2018年，教育部出台关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见（以下简称意见），指出“构建全方位全过程深融合的协同育人新机制”，提出“推进校企深度融合，加快发展“新工科，探索以推动创新与产业发展为导向的工程教育新模式”，同时提出了切实做好高水平本科教育建设工作的要求，围绕高水平本科教育建设，加大政策支持力度，制订实施“六卓越一拔尖”计划2.0。3“新工科”背景下铁路信息技术专业的改革方向“新工科”和“卓越工程师教育培养计划2.0”提出的新要求，也反映了专业方向尤其是结合行业特色的专业方向建设中，卓越工程师教育理念、创新和创造力的培养标准等方面需要持续改进 3-6。对标“新工科”和“卓越计划”2.0 的新要求，铁路信息技术专业方向的主要问题如下。卓越人才培养的质量标准、评价标准和政策机制导向仍不够聚焦。在校企深度融合方面，在创新与产业发展为导向的引领方面，工程教育模式还不到位。“新工科”建设强调建设产业急需的新兴工科专业、体现产业和技术最新发展的新课程，在课程体系的构建和教学方式方法上既要保持专业核心内容，也需要与时俱进。“新工科”既包括新的工科专业，又包括工科的新要求，即建设产业继续的新兴工科专业，体现产业和技术最新发展的新课程等。因此专业的理念、内容、标准、方法技术都需要更新改造。2023年8 月刊4“新工科”背景下铁路信息技术专业改革的新举措为了贯彻意见精神，以“六卓越一拔尖”计划2.0 为重要抓手，加强“新工科”建设，计算机科学与技术（铁路信息技术）专业方向进一步在人才培养标准、创新课程体系和实践平台、多元化教育教学方法等方面开展了新模式的改革与实践。4.1保持行业特色，立德树人增强专业优势完善人才培养标准强调办学层次与人才培养规格的定位应该以增强专业优势和铁路行业特色为主，以身国内先进行列、提高国际知名度为目标。（1）培养目标。在原有培养目标基础上，进一步强调积极适应国际发展新趋势，对接国家发展新需求和高等教育改革新要求，以立德树人为根本，以行业特色为引领，依托学院的优势学科，突出专业的交叉融合，构筑扎实理论基础，强化创新实践能力，培养能够进行专业技术研究、开发及应用的高级专门人才。（2）毕业要求。对专业中的毕业要求和卓越工程师的通用标准11条进行了扩充，将爱行业教育、挑战行业中的关键问题等思政教育内容要求纳入毕业要求的指标点，一共13条总体标准，并细化和分解了31条能力指标点，明确到相应的支撑课程体系中。4.2又对标国际标准，构建铁路信息技术胜任力模型强化培养方案（1）构建铁路信息技术专业胜任力模型。国际ACM/IEEE计算课程体系规范（ComputingCurricula，C C）是美国计算机学会（ACM）和美国电气和电子工程师协会一计算机协会（IEEE-CS）联合组织全球计算机教育专家共同制定的计算机类专业课程体系规范，具有很高的权威性。是国内外一流计算机专业制定课程体系时的重要30人才培养和机制创新2023年8 月刊TalentTraining&Mechanism Innovation指导，我国教育部计算机类教指委和国内一流高校计算机学院持续跟踪CC规范的更新。该规范已历经IT2017等多个重要版本直至CC2020版本，集成了近年来计算学科各领域学科规范。其中，CC2020采纳了IT2017的胜任力模型，强调元学科规范（Meta Curricula），融合知识、技能、性情3个方面的综合能力培养，加强了对职业素养、团队精神等方面要求，鼓励各教学机构根据自已的定位设计具体培养方案。以上这些新的学科规范和课程体系都对实现我国“新工科”建设所强调的“以能力培养促进工程科技创新和产业创新”的目标有着重要的促进作用。专业建设团队同时对2 0 12 一2 0 16 级的已毕业学生和在校学生发放了调查表，就原培养方案的实施情况进行了调研。通过问卷的分析、总结，可以看到培养方案具备了专业课程内容较为丰富、时间安排较为合理、小学期实践计划周全并且内容丰富的优势，但是还存在实践环节不足、基础理论知识课程安排较多而前沿的技术课程较少、学生参与教师科研不够、理论和实践没有得到很好地结合等问题。笔者提出铁路信息技术的胜任力模型，如表1所示。从铁路领域复杂工程问题的求解和抽象能力、铁路信息处理的算法能力、铁路数据处理的编程能力、铁路信息系统的设计能力及铁路信息系统的评估和优化能力5个维度形成对铁路信息技术能力的要求。这5个维度的能力又分别包括相应的知识、技能、职业素养、团队精神等方面的具体要求。（2）培养方案。工程文化教育是当今高等工程教育的一个薄弱环节，其实施是一个复杂的系统工程，需要在培养方案中落实、在校企合作和胜任能力铁路领域复杂工程问题的求解和抽象能力铁路信息处理的算法能力铁路数据处理的编程能力铁路信息系统的设计能力铁路信息系统的评估和优化能力实践教学中强化 7-8。按照铁路信息技术的胜任力模型，专业建设团队对计算机科学与技术（铁路信息技术）培养方案进行了修订，主要根据铁路行业对人才知识的需求、信息技术的发展，并配合学校本科培养计划的整体规划、建设要求。其中2 0 10 2 0 14 级5届共17 0 名学生已经毕业。他们或继续深造或已就业，例如，2 0 14 级2 0 名毕业生中，11名学生继续国内外深造，深造率超50%；9名就业学生中有5名学生就业各铁路局，1名学生就业城市地铁公司，轨道交通行业就业比例高达就业人数的6 0%，在轨道交通行业就业的学生获得用户的广泛好评。