高校工科學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的探索

王瑞芳 王 怡 徐 慶 薛 強(qiáng) 李占勇

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

高校工科學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的探索

王瑞芳 王 怡 徐 慶 薛 強(qiáng) 李占勇

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

以工程教育理念設(shè)計(jì)、實(shí)施人才培養(yǎng)方案，圍繞輕工特色，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建符合學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)需求的教學(xué)體系和課程平臺(tái)。豐富學(xué)生自主實(shí)踐資源，加強(qiáng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)第二課堂的創(chuàng)新氛圍，強(qiáng)化國(guó)際交流，以國(guó)際化視野推進(jìn)學(xué)科融合及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，拓展學(xué)生工程師職業(yè)素養(yǎng)與能力。

工程教育；自主實(shí)踐；教學(xué)體系；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；國(guó)際交流

一、引言

近二十幾年來(lái)，工程教育在高等院校人才培養(yǎng)中的地位愈來(lái)愈被重視[1-4]，特別是在新工業(yè)革命時(shí)代，如何定義工程教育以及工程教育改革如何進(jìn)行是工科高校人才培養(yǎng)模式的重中之重[5]。在高校不斷的改革與探索下，中國(guó)工程教育開(kāi)始由科學(xué)范式下的工程教育模式向工程范式下的工程教育模式轉(zhuǎn)變。隨著工業(yè)4.0和中國(guó)制造2025的實(shí)施，新的工程人才要求具備全球視野、工程倫理意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、合作意識(shí)、發(fā)展意識(shí)和服務(wù)意識(shí)，特別需要具備跨界創(chuàng)新能力的創(chuàng)新型工程人才[6]。在普通高校，探索培養(yǎng)工科學(xué)生自主實(shí)踐能力的教育模式對(duì)于我國(guó)大眾化教育背景下工程教育的實(shí)施提供可操作性，對(duì)于學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)和提高具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

天津科技大學(xué)是一所以輕工為特色的普通高等院校，機(jī)械工程學(xué)院以培養(yǎng)現(xiàn)代化工程技術(shù)人才為總目標(biāo)。為了不斷強(qiáng)化學(xué)生的工程能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主實(shí)踐能力，以天津市品牌專業(yè)“過(guò)程裝備與控制工程”和卓越人才實(shí)驗(yàn)班 “機(jī)械電子工程”為試點(diǎn)，構(gòu)建符合學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)需求的教學(xué)體系和課程平臺(tái)，重在強(qiáng)化學(xué)生的工程系統(tǒng)能力、創(chuàng)新能力、學(xué)科交叉能力、團(tuán)隊(duì)合作能力及領(lǐng)導(dǎo)能力，培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際化視野和多元文化。

二、面向工程，構(gòu)建適應(yīng)學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)體系

適應(yīng)學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)體系要以機(jī)械及相關(guān)行業(yè)對(duì)人才在知識(shí)、能力和素質(zhì)方面的基本要求為依據(jù)，根據(jù)機(jī)械學(xué)科和專業(yè)特點(diǎn)，根據(jù)學(xué)生的個(gè)性和特長(zhǎng)，以“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、重實(shí)踐、強(qiáng)能力、突創(chuàng)新”為指導(dǎo)思想進(jìn)行人才培養(yǎng)模式改革，打破過(guò)去狹窄的專業(yè)范圍，促進(jìn)學(xué)科交叉，突出工程創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。圖1為體現(xiàn)學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)的卓越人才實(shí)驗(yàn)班—“機(jī)械電子工程”的課程結(jié)構(gòu)體系。該體系模塊協(xié)調(diào)、操作性強(qiáng)，實(shí)踐效果良好。

圖1 課程結(jié)構(gòu)體系

該課程體系以專業(yè)知識(shí)進(jìn)階與實(shí)踐能力提升為兩大主線，并行中強(qiáng)化交錯(cuò)融合、實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐有機(jī)銜接，螺旋式提升學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力。其中在實(shí)踐能力提升培養(yǎng)體系中，重點(diǎn)加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)。

1.校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)體系

校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)體系本著認(rèn)識(shí)、模仿、綜合、創(chuàng)新的認(rèn)知過(guò)程，依托天津市普通高校機(jī)械基礎(chǔ)和輕工裝備實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心兩個(gè)校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，建立分層遞進(jìn)式體系。其中包括：基礎(chǔ)實(shí)踐、專業(yè)實(shí)踐、綜合實(shí)踐和創(chuàng)新實(shí)踐四個(gè)層次?；A(chǔ)實(shí)踐層次主要深化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)基本的感性認(rèn)識(shí)和技能。專業(yè)實(shí)踐層次主要針對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和工程實(shí)踐技能。綜合實(shí)踐層次主要針對(duì)專業(yè)方向的核心能力要求，培養(yǎng)專業(yè)技能和工程實(shí)踐能力。創(chuàng)新實(shí)踐層次主要培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，知識(shí)交叉應(yīng)用能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及培育創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。前三個(gè)層次隨專業(yè)知識(shí)的獲取按時(shí)間遞進(jìn)，而創(chuàng)新實(shí)踐層次活躍于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，其主要依托課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、各類學(xué)科競(jìng)賽、專業(yè)技能競(jìng)賽以及實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金等。

2.校外實(shí)踐教學(xué)體系

校外實(shí)踐教學(xué)體系主要通過(guò)建立校外實(shí)習(xí)基地，校企合作等方式為學(xué)生提供課堂上無(wú)法學(xué)到的工程知識(shí)及技能。以中國(guó)（天津）職業(yè)技能公共實(shí)訓(xùn)中心和中西機(jī)床培訓(xùn)中心為基地，開(kāi)展卓越人才實(shí)驗(yàn)班的實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)，取得了良好的效果。目前，建立本科實(shí)踐教學(xué)基地8個(gè)，先后有600余名本科生在校外實(shí)習(xí)基地完成各類實(shí)習(xí)。校外實(shí)習(xí)基地在提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力、促進(jìn)企業(yè)文化建設(shè)、提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力方面起到了明顯作用。校外實(shí)習(xí)基地建設(shè)開(kāi)闊了學(xué)生的眼界，擴(kuò)大了知識(shí)面，同時(shí)，增強(qiáng)了企業(yè)對(duì)教學(xué)的重視，不斷改善實(shí)踐教學(xué)條件，促進(jìn)企業(yè)文化建設(shè)，使得教學(xué)與企業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)雙贏。校企合作聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)也是重要的校外實(shí)踐環(huán)節(jié)。聯(lián)合培養(yǎng)的質(zhì)量從企業(yè)選擇、課題選擇、指導(dǎo)與管理等幾個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。校企合作指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)，采用雙導(dǎo)師制。一般，對(duì)于設(shè)計(jì)課題的技術(shù)指導(dǎo)由企業(yè)導(dǎo)師負(fù)責(zé)，而對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的管理由校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)。通過(guò)與企業(yè)間的交流合作，學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)更加深刻，學(xué)習(xí)熱情進(jìn)一步激發(fā)，而且針對(duì)自己負(fù)責(zé)的實(shí)際課題，責(zé)任心和獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力也得到很大程度的提高。

針對(duì)實(shí)踐教學(xué)，結(jié)合學(xué)校輕工特色和學(xué)科優(yōu)勢(shì)，與天津市包裝機(jī)械廠、SEW機(jī)械有限公司、天津第一機(jī)床廠等合作企業(yè)共同制定培養(yǎng)方案，充分整合優(yōu)勢(shì)資源，明確了以食品機(jī)械、包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造為主線，搭建了綜合性工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，包括 “設(shè)計(jì)與仿真”、“制造技術(shù)”、“測(cè)試與控制”和“輕工裝備”四大平臺(tái)，十六個(gè)模塊，模塊與模塊之間既相互獨(dú)立設(shè)課，又環(huán)環(huán)相扣、逐步深入?；谒拇笃脚_(tái)，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程知識(shí)。

三、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)踐意識(shí)和創(chuàng)新能力

學(xué)生自主實(shí)踐意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要借助于載體和自由的創(chuàng)新空間與平臺(tái)。通過(guò)建立大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和科技創(chuàng)新平臺(tái)，組織學(xué)生以項(xiàng)目成員的身份參與或者基于某個(gè)項(xiàng)目成立課題組獨(dú)立從事科研工作，是充分發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性、自主性和積極性的手段。大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，由相對(duì)固定的專業(yè)教師和動(dòng)態(tài)學(xué)生組成。內(nèi)設(shè)不同專業(yè)創(chuàng)新小組，每一組由學(xué)生自我管理，教師協(xié)助，形成學(xué)生自主實(shí)踐的良性機(jī)制，建成學(xué)生從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)及其他學(xué)科競(jìng)賽的基地。創(chuàng)新設(shè)計(jì)小組可以打破年級(jí)界限，讓有參賽經(jīng)驗(yàn)的高年級(jí)同學(xué)協(xié)助指導(dǎo)低年級(jí)同學(xué)，使創(chuàng)新活動(dòng)可持續(xù)發(fā)展。

圖2 綜合性工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

充分利用不同團(tuán)隊(duì)的研究室，建立以研究室為核心，由教師指導(dǎo)、研究生協(xié)助、本科生參與的開(kāi)放科技創(chuàng)新平臺(tái)。采取學(xué)生自愿報(bào)名，老師選拔的方式加入教師的科研隊(duì)伍，參與實(shí)際項(xiàng)目研究，將理論知識(shí)和創(chuàng)新應(yīng)用緊密結(jié)合，同時(shí)在研究過(guò)程中鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。學(xué)生也可自由借助專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的資源，自主進(jìn)行學(xué)術(shù)活動(dòng)。通過(guò)創(chuàng)新科技平臺(tái)，為學(xué)生提供了活躍的科研環(huán)境，并進(jìn)一步吸引更多的學(xué)生在科研團(tuán)隊(duì)中參加學(xué)科性競(jìng)賽以及提高競(jìng)賽質(zhì)量。

通過(guò)建立大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和科技創(chuàng)新平臺(tái)，開(kāi)展第二課堂的教學(xué)活動(dòng)，反過(guò)來(lái)促進(jìn)第一課堂知識(shí)的學(xué)習(xí)，明確學(xué)習(xí)目的，提高學(xué)習(xí)興趣，帶著問(wèn)題有的放矢地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，把枯燥的、羅列的知識(shí)，變成生動(dòng)的、有趣的作品，學(xué)以致用。通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新精神。為了鼓勵(lì)大學(xué)生積極參與課外競(jìng)賽，對(duì)于參加課外科技創(chuàng)新活動(dòng)的同學(xué)給予減免相應(yīng)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容改革。

四、國(guó)際交流，加強(qiáng)學(xué)科交叉能力與國(guó)際化視野

國(guó)際交流與合作有利于拓寬學(xué)生視野，及時(shí)傳遞國(guó)際前沿知識(shí)，對(duì)于工科學(xué)生研究方法的借鑒、思維模式的形成、實(shí)踐能力的提升都起到了重要的作用。

針對(duì)工科專業(yè)的特點(diǎn)，以提高學(xué)生的自主實(shí)踐能力為重點(diǎn)，以學(xué)生、學(xué)者的國(guó)際交流和學(xué)生自主學(xué)術(shù)活動(dòng)為手段，每年邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者專家和教授舉辦知識(shí)講座和學(xué)術(shù)報(bào)告10余次，并由外籍教師開(kāi)設(shè)全英文課程，與多所大學(xué)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定合作，選派本校學(xué)生出去攻讀學(xué)位，也接收國(guó)外留學(xué)生，以此為學(xué)生搭建更好的學(xué)習(xí)平臺(tái)、提供更多的國(guó)內(nèi)國(guó)際資源，從而拓展視野、提升學(xué)生整體能力。此外，購(gòu)置國(guó)外教學(xué)資源，如美國(guó)Solids Handling Technologies公司的粉體工程技術(shù)講座視頻等，讓學(xué)生接受該領(lǐng)域的國(guó)外工程技術(shù)教育。將國(guó)外重點(diǎn)專業(yè)書籍進(jìn)行翻譯用于學(xué)生教學(xué)，如譯著《固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器——設(shè)計(jì)和操作原理》獲批“十三五”國(guó)家重點(diǎn)圖書。該書基于固態(tài)發(fā)酵課題研究問(wèn)題導(dǎo)向，涵蓋了固態(tài)發(fā)酵過(guò)程工業(yè)化應(yīng)用以及實(shí)驗(yàn)研究所需的知識(shí)、技術(shù)及案例，可以幫助不同專業(yè)背景的學(xué)生、研究者及工程技術(shù)人員從過(guò)程工程的角度較完整地了解固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，從而彼此能“搭上話”，而這種學(xué)術(shù)交叉有助于促進(jìn)固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，尤其是通過(guò)基于傳遞理論和發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型建立，有助于使固體發(fā)酵技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。

為了強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)，推選優(yōu)秀青年教師深入企業(yè)進(jìn)行3個(gè)月的工程訓(xùn)練，提高教師工程實(shí)踐能力，更好的指導(dǎo)學(xué)生。同時(shí)有目的、有層次地吸收企業(yè)優(yōu)秀人才加盟教師隊(duì)伍，建設(shè)高水平的專兼職相結(jié)合的師資隊(duì)伍。另外，在專業(yè)技能與工程能力培養(yǎng)過(guò)程中，注重人文與職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。在學(xué)校首次為卓越人才班開(kāi)設(shè)“工程倫理學(xué)”，并開(kāi)辦“與工程結(jié)緣”以及“卓越工程師成長(zhǎng)之路”等系列講座。

五、結(jié)束語(yǔ)

本研究在以工程教育理念重新制定人才培養(yǎng)方案、構(gòu)建課程體系的基礎(chǔ)上，豐富學(xué)生自主實(shí)踐資源，加強(qiáng)校內(nèi)外實(shí)踐基地建設(shè)，提供學(xué)生自主實(shí)踐能力培養(yǎng)可選擇的“菜品”。同時(shí)，開(kāi)設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程和工程倫理學(xué)課程，以及定期舉辦 “卓越工程師成長(zhǎng)之路”，增強(qiáng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。建立以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生由第一課堂走向第二課堂，依托大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和研究室構(gòu)建學(xué)生自主創(chuàng)新平臺(tái)，完成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金項(xiàng)目以及各類學(xué)科競(jìng)賽。針對(duì)高等教育全球化與國(guó)際化的特點(diǎn)，通過(guò)國(guó)際交流與合作，為學(xué)生搭建更好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供更多的國(guó)內(nèi)國(guó)際資源，從而拓展視野，提升學(xué)生整體能力。

[1]朱高峰.中國(guó)工程教育的現(xiàn)狀和展望[J].清華大學(xué)教育研究，2015，36（1）：13-20.

[2]鄒曉東，陸國(guó)棟，邱利民.工程教育改革實(shí)踐探索[J].高等工程教育研究，2014（5）：15-22.

[3]朱高峰.工程教育中的幾個(gè)理念問(wèn)題[J].高等工程教育研究，2011（1）：1-5.

[4] 顧佩華，胡文龍，林鵬，等.基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[5]邱學(xué)青，李正，吳應(yīng)良.面向“新工業(yè)革命”的工程教育改革[J].高等工程教育研究，2014（5）：5-13.

[6]周緒紅.中國(guó)工程教育人才培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新的現(xiàn)狀與展望[J].高等工程教育研究，2016（1）：1-4.

（責(zé)任編輯：張華凡）

Cultivating Science and Engineering Students’Independent Practice Abilities in Colleges and Universities

WANG Ruifang,WANG Yi,XU Qing,XUE Qiang,LI Zhanyong
（Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China）

The undergraduate program was carried out based on the concept of engineering education.It aimed to establish a teaching system and course platform with the characteristics of light industry and the discipline advantage.Through enriching the students'independent practice resources,strengthening the innovation atmosphere of project-driven second classroom,international communication,and the integration of disciplines,the innovation abilities of the students were cultivated and their professional engineering abilities were developed.

engineering education;independentpractice;teaching system;project-driven;international communication

G642.0

王瑞芳（1974—），女，教授，研究方向：微波干燥、流態(tài)化技術(shù)。

天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（B05-0802）。