工科教育改革新范式！多学科交叉融合培养创新人才

工程实践能力培养是新工科建设的核心抓手，对提升学生创新精神和解决复杂问题能力具有不可替代的作用。作为世界工程教育体量第一大国，我国始终坚持产教融合、知行合一的教育理念。 尤其是在“新工科”建设、“双一流”建设、大类培养等背景下，工程实践教学进一步向学科交叉、创新创业等方向发展。

本案例秉承服务新型工业化的国家重大发展战略需要，紧密围绕学校“延安根、军工魂、领军人”的红色底蕴，以“工程实践”等课程为载体，以校企深度协同实践育人为指导思想，联合北京博创尚和科技有限公司（以下简称博创尚和）等人工智能企业，以“面向新工科、融合新技术、打造新范式”为目标，以工程实践创新能力培养为主线，重塑实践教学体系，重构实践教学内容，重建实践教学模式，重组多元师资团队，通过产教深度融合将资源、技术、智力形成实践育人合力，持续开展工科大类培养模式下跨学科实践育人探索与实践。

2.1 顶层设计，重塑实践教学体系，强化能力培养

经过10余年的探索与积累，“工程实践”课程以无人车、智能机器人、自动化流水作业线等为载体打造了层级模块化的实践训练体系，通过学科交叉融合的知识训练和成果导向的能力培养实践，实现知识、能力、价值的综合培养与提升。

图1 “工程实践”层级模块化实践训练体系

2.2 改革牵引，重构实践教学内容，激发实践兴趣

案例建设以教育部产学合作协同育人项目、北京高等学校教育教学改革项目等为牵引，聚焦前沿技术与学科交叉应用，持续探索项目制实践教学，重构形成了以大类培养、学科交叉、兴趣激发、创新引领为特征的工程实践内容体系，涉及机械、电子工程、计算机科学、控制论、人工智能等多个领域的技术，高度契合了学生的实践需求激发了实践兴趣。

汇聚示范中心、相关学院、人工智能领军企业的软硬件资源，融通自主研发、研教转化、合作共研等多维路径，建设形成了包含智能设备库（智能机器人等20种，226台套）、实践项目库（无人车自主导航竞技实践、智能机器人综合创新实践等15个）、实践任务库（125个典型实践任务）的“设备－项目－任务”实践教学内容与配套资源体系。

图2 “设备－项目－任务”实践内容与资源体系示例

2.3 理念创新，重建实践教学模式，提升实践成效

1.提出并实施FCE教学组织模式，培养研究性思维

提出并实施FCE教学组织模式：初体验（基础训练，个体强化技能）、强应用（综合实践，团队交叉应用）、谋创新（拓展提升，团队拓展创新），基于问题导向层级递进规划与组织课程，培养学生“问题产生→动手解决→查阅资料→思考分析”研究性实践思维。

图3  FCE教学组织模式

２.信息技术赋能，支持个性化实践路径

开发了微信公众号版实验预约管理系统并上线应用，时间、空间、项目（实践项目群集形式）三维开放，学生实践路径自主可控、实践内容个性定制。利用虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术建设与课程紧密关联的虚拟仿真项目，通过虚拟实验室在线课程互动模拟等实验教学资源数字化手段，帮助学生进行更自主、更有效的学习。

图4 微信公众号版实验预约管理系统

2.4 集智聚力，重组多元师资团队，激励使命担当

案例建设与实施搭建了校企合作桥梁，与博创尚和深度合作，并联合开展了3项教育部产学合作协同育人项目，将产教融合贯穿实践教学的策划设计、资源建设、组织实施乃至评价全过程。近年来，博创尚和共有技术人员25人次参与案例建设与实施，企业导师现身说法，以企业及工程师视角讲解智能机器人等技术领域的国家战略、技术原理、发展现状、面临挑战等，增强学生对我国技术发展的理解与认可，进一步潜移默化激励了学生技术报国的历史责任感与使命担当。 

2021年，“工程实践”入选学校“课程思政”示范课程立项。

图5 校企合作长效化机制

3.1 教学成效显著，学生有成果，教师有成就，团队有发展

自本案例实施以来，《工程实践》已迭代3轮次，累计参课学生1300余人，学生在收获知识的同时，从拓展了对前沿技术的了解、建立了与专业课程的映射、激发了专业兴趣、强化了团队合作意识与能力、增强了学校荣誉感与家国情怀等方面表达了多元收获。同时，课程竞赛孵化效果显著，2021年以来，作为课程实践创新的拓展，团队指导学生参赛获国家级奖励216项723人次，其中一等奖78项。

案例产教融合成效显著，相关内容为获评北京市高等教育教学成果奖二等奖（2022.9）等多项省部级及学会级教学成果提供了支撑。团队教师还先后获得了北京高校优秀本科实验教学指导教师（2023.9）、2023年度中国数字工匠年度人物（2023.4）、北京理工大学迪文“创新实践指导类”优秀教师奖（2021.8）、北京理工大学“三全育人”先进个人（2021.9）、北京理工大学优秀共产党员（2023.7）等荣誉与奖励。

相关成果及其推广辐射也进一步提升了博创尚和产品的教学特性与特色，以及进一步促进了博创尚和产品在教学领域的认可度与影响力。

3.2 构建了产学研深度协同实践育人平台，产教融合共赢发展

示范中心协同博创尚和以工程实践育人为抓手，以“工程实践”资源建设、体系优化、组织实施为载体，开展了全面深入的合作，并积累了校企协同实践育人的长效化机制、模式与方法等经验。示范中心基于同博创公司深度协同的成功经验与模式，在经历了“单一公司单一技术的协同实践育人”至“多个公司多个技术的集群协同实践育人”的发展历程后，进一步拓展提升打造建设了六群一体“智能无人+”产学研深度协同实践育人平台。

六群一体“智能无人+”产学研深度协同实践育人平台，坚持学术为基、育人为本、德育为先，聚焦北京理工大学“胸怀壮志、明德精工、创新包容、时代担当”的人才培养目标，瞄准智能智造、智能机器人等前沿交叉学科技术和社会需求，以“内外兼顾、校企协同、共赢发展”为基本原则，深度协同多维多元开展实践育人，开创了产教融合深度协同实践育人的新篇章。

示范中心还将指导学生参赛升级为办赛，示范中心代表学校作为秘书处单位筹办了中国高校智能机器人创意大赛北京市赛等高水平赛事9届次，为高校学子提供更多参赛舞台与机会的同时，也大幅提升了学校在机器人领域科创竞赛的影响力，并打造形成了同育人平台的重要职能：协同办赛。

图10 承办智能机器人系列赛事

4.1 工程实践教学模式拓展应用新建设多门课程

本案例，在“工程实践”课程基础上，进一步凝练提升，面向我校未来精工技术学院一年级本科生新开设了必修实践课程“典型无人系统工程实践”（2022年首次课程）、面向徐特立学院一年级本科生新开设了必修实践课程“智能机电系统应用工程实践”（2022年首次课程）、面向机械工程全英文专业新开设了“工程创新实践”（2022年首次课程），以及校级公选实践课2门，建设形成了“智能无人+”工程创新实践课程群，进一步拓展了案例建设成果的应用成效以及覆盖面。

4.2 案例建设成果多维展示宣传与推广应用

华中科技大学、浙江大学、大连理工大学等50余所高校来校调研交流，获得同行一致好评。

案例内容及相关成果受邀在智能机器人创新教育与人才培养交流会、中国机器人峰会等全国性会议中进行报告交流20余次；北京广播电视台、绵阳电视台、北京教育等媒体对成果进行了宣传报道10余次。

4.3 成果创新经验与模式获校内外专家高度评价

北京理工大学工程实践课群建设与教学改革研讨专家评价（2022.1）：“在激发低年级本科生学习兴趣、促进多元能力与素质提升方面成效显著，是实施项目制实践育人的可行途径和方法。”

控制类课程建设与实践教学研讨会专家评价（2023.8）：“形成了大类跨学科人才培养模式，建立了新工科背景下校企深度融合实践育人的长效化机制……”

国家级示范中心阶段性总结验收专家组评价（2023.8）：“……突出交叉学科应用、创新品格养成、团队精神凝练，……并通过课程群的建设实施，探索形成了大类培养背景下跨学科实践育人的新模式。”