新工科建设作为中国“十四五”规划的重要组成部分，突出以“工”为本质、以“新”为导向，强调知识不是教学的终极目标，而是人的发展。只有最大限度地发挥学生的专业知识、创新能力，引导学生内化知识、内化能力为自身素质，培养学生学习习惯和分析问题、解决问题的能力，才是教学的基本使命。新工科为新理念、新模式、新思维的工科教育发展提供了新思路[1]。因此，应聚焦卓越工程师“增知识、提能力、重素质”三位一体化的综合素质养成，各地高校培养专业人才亟须解决的课题就是从知识、能力和素质三个角度进行工科人才实践创新能力的提高[2]。智能科学专业以标准化、专业化、系统化的人才培养方案为重点，在满足社会对创新驱动发展的需求方面具有独特优势，同时具有聚焦人才培养的特殊意义，进而为我国 2030 年成为全球人工智能创新中心贡献力量。（湖北研楚教育咨询有限公司）

1 当前人才培养模式存在的问题

1.1 偏重理论教学

人才培养方案未能充分将“知识+能力+素质”作为教育的核心，偏重理论且忽视实践[3]。此外，课程思政元素的挖掘尚不充分、课堂教学形式不够丰富[4]，与当前智能专业领域的技术和应用存在一定程度的脱节。

1.2 教学与产业发展的结合不够紧密

校企合作模式需进一步强化，专业未能有效地将教学理论与实际需求结合，在运用多学科交叉知识创新地解决行业发展过程中遇到的问题上，学生还存在一定的困难。

1.3 智能科学专业人才培养质量保障机制尚待完善

学生“知识+能力+素质”的培养质量，赛项驱动、多主体多维度的主客观综合考核体系，以及智能评价方法还需进一步探索。

1.4 学生综合素质的培养较为欠缺

学生多学科交叉知识应用能力[5]、创新能力和独立思考能力的培养不足，这在一定程度上影响了他们的科研能力和解决实际问题的能力。此外，学生的社会责任感、职业道德教育，以及对学生综合素质的培养也有待进—步强化教育。

2 智能人才培养模式设计方案

将纵横交叉的教学方式应用于课程教学中，纵向通过优化智能专业培养方案、创新多元融合教学模式、加强校企协同育人模式[6]和科学构建培养质量保障机制；作为优化培养过程的重要手段，在保证教学过程连贯的基础上，在不同环节中横向逐层嵌入知识、能力、素质的强化培养理念，最终实现“优化知识体系—创新教学模式—深化校企合作培养—构建培养质量科学保障机制—循环推进教改优化”的层层迭代、不断完善，以达到从多层次多维度进行智能科学新工科人才培养的目的。现存的教学挑战和多层次多维度培养方案如图 1 所示。

3 人才培养实践

3.1 改进培养计划

调整由产业需求驱动的分层、多元知识交叉的培养计划。实现优质专业教育的重要前提是科学合理的培养策略。参照智能科学工程的认证标准，将行业和技术的最新进展、行业对人才“增知识、提能力、重素质”培养的最新需求融入培养策略。以太原科技大学智能科学与技术教研室为例，结合山西省装备制造业的发展目标和学校对装备制造行业的支持定位，调整“偏重理论忽视实践”的课程比例和部分专业课程对毕业要求的支持程度，梳理主要课程的关系结构，避免课程间教学内容的重复，明确课程与毕业生能力要求的对应关系，平衡各层次的能力培养。此外，强调专业应用特色，增加多学科知识的交叉融合[7]，扩大学生的专业学习知识面，如软件工程、智能制造、信息安全、项目管理等。

3.2 创新多元整合的教学模式

尽管当前的教学模式已经涵盖了实践与理论教学两部分，但依然有如下几个问题：①教学过程中课程思政的占比不高[8]；②课程教学的内容与形式不够丰富，仍偏向于教师向学生传授知识的传统模式[9]，学生主动学习的意识不够强；③学生无法将课堂内容同专业发展前景进行联系，学习的目标性不足。此外，教师与学生的即时互动是影响教学品质的一个核心因素，基于传统教学中师生间存在有效沟通不足、学生课堂参与度低等现状，应该在教学过程中加强知识的交叉和师生的互动反馈。通过 BOPPPS[10] 、 TBL[11] 、实验驱动的有机结合，构建反馈式闭环教学模式，即“教学目标—教学行为—学习活动—课程—实践—教学评价—教学目标”的循环过程。在教学过程中采用横纵交叉的教学方式，纵向保持原有教学结构的整体连贯性；打破传统的学科界限和知识体系，将教学内容与时代背景紧密联系，将课程思政、专业知识、人工智能应用等板块横向嵌入章节教学的不同环节。这种符合人工智能学科综合特点的横纵交叉教学法的应用，更能在课堂上同步强化学生的智力教育和道德教育能力。

以计算机组织与结构课程中 CPU 的结构和功能这一章内容的教学为例，介绍多元互动闭环式教学模式。总共分为课前、课中、课后 3 个阶段 6 个步骤。①课前阶段的导入、学习目标和前测内容。第一步是章节导入环节，由教师通过把 CPU 比作计算机的“大脑”的情景模拟引入课前预习，以此来激发学生对计算机如何通过 CPU 与其他部件共同配合完成特定任务的类比思考，借助这一实例向学生传达团队合作的重要性。第二步是设立章节学习目标，包括专业技能目标、思政目标和智能化关联性目标，旨在除了将教学大纲规定的基础知识教给学生外，还要引入当今时代下 CPU 芯片对于国家发展的重要性，启发学生不断关注前沿学科的发展情况，努力做到在自己的领域勇于创新。第三步是课堂前测，教师提出问题，如“ CPU 有哪些组成部件”，引导学生进行小组讨论和组间交流，以了解学生的知识预习情况。②课中阶段的参与式学习。第四步是基于多元互动闭环式教学模式的参与式学习，教师讲解 CPU 的相关基础知识；在流水线时空图的绘制过程中，鼓励学生进行小组讨论，培养团队意识，教师则进行指导和答疑；然后教师对学生的团队学习成果进行评价，指出正确答案，并扩展 CPU 的应用优势等相关前沿知识。③课后阶段的章节测试和章节总结。第五步是章节后测，教师提出问题，如怎样提高 CPU 的运算效率，让学生回顾所学知识并进行反思。第六步是章节总结，教师带领学生以树形结构归纳本章知识脉络，介绍人工智能热点，提高学生的学习兴趣，引导学生树立科技兴国的观念。

3.3 加强校企协同育人

首先，需要加强以工程创新能力和素质提升为目标的产教深度融合案例设计和平台建设。以产业界真实需求为依托，设计实用案例，填补原有课程知识与最新研究之间的“断层”，将智能领域的最新学术进展及时、源源不断地注入课堂。同时，针对人才培养中存在的理论与实践脱节、多学科交叉知识运用能力不足、实践创新能力缺乏和专业素质较低等问题，鼓励学生参与企业实际项目，形成校内课堂教学与校外实践有机结合、进一步增强学生学习兴趣的人才培养模式。其次，通过整合课程任务、增强师生间的课堂互动讨论[12]、调整课堂组织形式、鼓励学生参与竞赛等方式，深化赛项驱动人才能力素质培养模式，在实际教学设计环节中引入项目驱动方法[13]。选择规模适中、典型性、创新性的企业实际需求项目或模拟竞赛项目作为题目，鼓励学生参加国家级、省部级、校级各类竞赛和项目。贯彻“教、学、做、赛、评”的教学方式，真正做到学以致用，使学生在有效提高实践创新能力和业务素质的同时，切实感受到专业技能学习与今后所从事的专业岗位的关联性，增强了学生的实践创新能力。“赛项驱动”式智能科学人才培养模式如图 3 所示。

3.4 科研反哺教学，构建培养质量科学保障机制

一方面，构建一个全面的人才培养评价体系，旨在实现知识、能力和素质的协调发展，同时也关注校企合作育人的多维度培养效果。结合智能科学专业课程体系，设计包括“基础知识、能力单元、素质特性”在内的主观和客观、多样化、层次化的分级考核指标，以此提高评价体系中指标的综合性和科学性。通过科学赋权和全过程的量化考核，对学生在各个阶段的基础知识掌握、多学科交叉知识应用、实践创新能力、专业素质等进行综合评价。多层次多维度教学模式下的育人成效评价体系见表 1 。另一方面，利用深度学习模型挖掘离散样本特征[14-15]，最终实现学生综合培养成效的科学监督、评价，及时反馈并调整改革中出现的问题，确保对智能人才“知识+技能+素质”综合培养质量的保障。

4 人才培养成效

4.1 专业发展和教学改革水平显著提升

经过 5 年的时间，在太原科技大学计算机科学与技术学院 6 个相关专业中应用和推广新人才培养模式取得成效：获批省一流课程 2 门、出版国家级教材 3 本(其他本科教材 4 本)。课程团队采用多层次多维度交叉融合的人才培养模式，成功协助学院计算机科学与技术专业获批国家级一流本科专业并通过工程教育认证、软件工程专业被批准为省级一流专业。同时，课程团队主持省部级教研项目 10 项、校级项目 5 项，在 SCI 二区、国际教育信息化会议、北大核心等国内外高质量期刊/会议发表教研论文 19 篇，授权教研类国家发明专利 1 项、软件著作权 5 项。通过成果的推广、论文发表、教材出版等途径，为智能科学、计算机、电子信息等人才培养提供有益的借鉴和帮助。

4.2 校企联合深化，协同培养效果显著

设立省级联合培养示范基地、省级智能检测产业技术研究院等校企协同育人基地，近 5 年与企业签订或共同申报横向项目超过 40 项。基于企业需求和横向项目，建立智能专业院级人工智能实训平台和工业互联网实训平台，专业教师主动担任学生学术活动指导教师，已为 100 多名学生提供实践课题、比赛课题和近 50% 学生的毕业设计课题，激发学生参与项目和比赛的积极性，并获得国家级、省级、校级等各级教育荣誉称号和教学奖项 31 项。学生已参与完成煤矿安全检测、焊缝缺陷辅助检测、检测管理系统等企业产品研发工作，通过运用交叉学科的知识，学生分析和解决工程问题的创新实践能力和工程素质显著增强。

4.3 面向学生的“知识+能力+素质”多维度协同培养效果显著

自实施培养模式以来，学生共参与国家级、省级、校级大学生创新创业培训项目各 3 项、 4 项、 13 项；在中国大学生计算机设计大赛国赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛全国总决赛等国家级竞赛中获奖 15 项；在山西省“互联网+”大学生创新创业大赛、中国高校计算机大赛团体程序设计天梯赛山西省赛等省级竞赛中获奖 28 项；围绕企业实际课题，在校企双方教师的协同指导下，以本科生为第一作者发表学术论文 4 篇；分别获得国家发明专利和实用新型专利各 2 项、软件著作权 3 项。多层次多维度的人才培养模式实现了专业知识的应用，拓展了智能科学专业领域，显著提升了本科生的多学科交叉知识应用能力、实践创新能力和专业素质。

5 结 语

通过对教学过程进行横纵交叉式设计，构建多层次多维度的智能科学人才培养模式，纵向从优化智能专业培养方案、创新多元融合教学模式、加强校企协同育人模式和科学构建培养质量保障机制 4 个方面逐层递进，横向逐层嵌入知识、能力、素质的培养理念，通过横纵向的有序融合，改善了教学过程中偏重理论教学、与实际应用有所脱节的问题，兼顾学生的素质教育和思想政治教育。多层次多维度智能科学人才培养模式的提出，为智能科学人才培养提供参考，推动人才培养工作的完善，在培养人才方面做出积极的贡献，适应了新工科建设的需求。

（本文来源：计算机教育）

（湖北研楚教育咨询有限公司）