新工科背景下包裝工程實踐教學(xué)的探索與改革

周斌　鄭銀環(huán)　盧杰　陳雷　李軍鋒　胡曉平

摘 要：實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題能力的重要環(huán)節(jié)，“新工科”對實踐教學(xué)改革創(chuàng)新提出了更高的要求。文章從包裝工程專業(yè)實踐教學(xué)改革的現(xiàn)實意義出發(fā)，探索包裝專業(yè)實踐教學(xué)改革，構(gòu)建面向“新工科”的創(chuàng)新型實踐教學(xué)體系和實踐教學(xué)平臺，優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，改革實踐教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：包裝工程;新工科;實踐教學(xué);創(chuàng)新能力

1 引言

改革開放以來，我國包裝產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了持續(xù)快速發(fā)展，中國已成為世界重要的包裝產(chǎn)品生產(chǎn)國、消費國以及出口國。我國的包裝行業(yè)已經(jīng)形成了獨立、完整、門類齊全的工業(yè)體系，在國民經(jīng)濟(jì)42個主要工業(yè)行業(yè)中由原來最后一位躍升到2016年的第14位[1]。

然而和國外包裝發(fā)達(dá)國家相比，我國包裝產(chǎn)業(yè)尚存在自主創(chuàng)新能力不夠，大多數(shù)企業(yè)不具備適應(yīng)市場需求的研發(fā)能力的缺點。國內(nèi)包裝制造企業(yè)普遍規(guī)模較小，新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品方面的研發(fā)力量薄弱，造成產(chǎn)品品質(zhì)和檔次較低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不豐富，在包裝產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)和制造上不能滿足日益復(fù)雜的客戶需要，行業(yè)整體創(chuàng)新能力的不足成為阻礙我國包裝行業(yè)發(fā)展的重要因素[2-8]。

因此，在新的經(jīng)濟(jì)形勢下，亟待解決包裝行業(yè)發(fā)展與高素質(zhì)專業(yè)化人才培養(yǎng)之間不匹配的矛盾，健全包裝專業(yè)人才支撐體系建設(shè)，以滿足我國包裝行業(yè)對包裝專業(yè)人才從數(shù)量和質(zhì)量上的迫切要求。

2 新工科與包裝工程

2017年2月以來，在國家層面上，為應(yīng)對新經(jīng)濟(jì)的挑戰(zhàn)，從服務(wù)國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎(chǔ)上，提出了一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃——“新工科”建設(shè)，旨在推進(jìn)工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐，以滿足未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才需求。

包裝工程專業(yè)不同于其他專業(yè)，其涉及的行業(yè)面廣，工種繁多，其綜合性、實踐性較強(qiáng)，涉及材料、機(jī)械、檢測、物流、安全及環(huán)境、政策與法規(guī)等學(xué)科，是一門多學(xué)科交融的專業(yè)。專業(yè)人才培養(yǎng)設(shè)計上，構(gòu)建以專業(yè)核心知識傳授為主線的面向?qū)W生專業(yè)知識與實踐能力培養(yǎng)的專業(yè)核心課程體系，包括包裝材料、包裝運輸、包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、包裝測試技術(shù)、包裝自動控制、包裝應(yīng)用力學(xué)、包裝工藝學(xué)等核心專業(yè)課程。在人才培養(yǎng)過程中，采用模塊化教學(xué)方式，形成融知識能能力和實踐能力訓(xùn)練為一體的教學(xué)體系，其核心就是提高學(xué)生創(chuàng)新實踐的能力[2]。

在當(dāng)前新工科背景下，需要深入理解“工科的新要求”，更加注重產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，更加注重跨界交叉融合，更加注重支撐服務(wù)，樹立工程教育新理念，推進(jìn)傳統(tǒng)的包裝工程專業(yè)的新工科建設(shè)，實現(xiàn)專業(yè)的升級改造。并秉承全面落實“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的先進(jìn)理念，面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、面向工程認(rèn)證，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為建設(shè)目標(biāo)，深化推動包裝工程教育改革，培養(yǎng)實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才，主動適應(yīng)中國包裝行業(yè)和社會發(fā)展需要。

3 我校包裝工程專業(yè)現(xiàn)狀

武漢理工大學(xué)包裝工程專業(yè)成立于1998年，目前四個年級在校生總數(shù)約200余人。包裝工程專業(yè)自2010年開始按照機(jī)電大類招生，入校后的第二學(xué)期末通過分流遴選，學(xué)生進(jìn)入本專業(yè)學(xué)習(xí)。包裝工程專業(yè)于2011年獲批教育部第二批“卓越計劃”試點專業(yè)，當(dāng)年開始實施，每年招收全日制本科生60人左右，分為1個普通班和1個卓越計劃試點班。自2015年起按包裝工程專業(yè)獨立招生，招生規(guī)模不變，班級形式調(diào)整為2個卓越工程師試點班。

伴隨中國包裝產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我校包裝工程專業(yè)發(fā)展快速成長，依托機(jī)電學(xué)院機(jī)械工程學(xué)科優(yōu)勢，已經(jīng)形成以培養(yǎng)包裝機(jī)械與裝備知識能力為主線，培養(yǎng)包裝系統(tǒng)設(shè)計能力、包裝材料研發(fā)能力、包裝裝備測試能力為支撐的專業(yè)特色，在國內(nèi)包裝行業(yè)中具有一定的影響力。包裝專業(yè)“卓越計劃”實施九年來，行業(yè)企業(yè)深度參與專業(yè)人才培養(yǎng)，已經(jīng)初步形成以培養(yǎng)學(xué)生“知識+素質(zhì)+能力”為核心的產(chǎn)學(xué)合作、協(xié)同育人模式，按通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實施包裝人才培養(yǎng)工程，強(qiáng)化學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。據(jù)中國科學(xué)評價研究中心（RCCSE）、武漢大學(xué)中國教育質(zhì)量評價中心聯(lián)合中國科教評價網(wǎng)2016年2月23日推出的《2016年中國大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評價報告》，武漢理工大學(xué)包裝工程專業(yè)排名第五位。

包裝工程專業(yè)師生在專業(yè)人才培養(yǎng)模式、師資隊伍建設(shè)、實踐教學(xué)平臺打造等方面進(jìn)行了積極探索，但在新工科背景下，與人才培養(yǎng)、協(xié)同創(chuàng)新需求相適應(yīng)的校企互動機(jī)制尚未完全形成。行業(yè)企業(yè)優(yōu)質(zhì)資源融入學(xué)校人才培養(yǎng)、學(xué)校資源融入企業(yè)工程實踐為特征的校企互融提高學(xué)生創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力的機(jī)制有待進(jìn)一步強(qiáng)化。

4 面向新工科的包裝實踐教學(xué)的改革和探索

實踐教學(xué)是促進(jìn)學(xué)生對理論知識進(jìn)行二次理解和應(yīng)用延伸的教學(xué)形式，是鞏固理論知識和加深對理論認(rèn)識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺。實踐教學(xué)對推動高素質(zhì)應(yīng)用型人才在培養(yǎng)過程中實現(xiàn)知識應(yīng)用、能力提升和素質(zhì)拓展具有不可替代的作用[9-11]。

我校包裝工程專業(yè)歷來注重實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在包裝專業(yè)化人才培養(yǎng)中的核心地位，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)也是包裝工程專業(yè)“卓越計劃”實施中的核心。但是在新工科背景下，對學(xué)生實踐能力及社會需求響應(yīng)度要求更高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展急切呼呼與社會需求相適應(yīng)的教學(xué)改革，迫切需要構(gòu)建與包裝行業(yè)和社會需求緊密對接的面向“新工科”的實踐教育體系與實踐平臺，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，使畢業(yè)生滿足行業(yè)企業(yè)對包裝工程人才知識能力、專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力的要求，實現(xiàn)畢業(yè)生與社會需求無縫銜接。

4.1 構(gòu)建“層次化”的實踐教學(xué)體系

我校包裝工程專業(yè)根據(jù)學(xué)科交叉的特點，在長期的“卓越計劃”實踐教學(xué)和人才培養(yǎng)探索基礎(chǔ)上，結(jié)合新工科背景下對包裝人才培養(yǎng)的內(nèi)涵要求，從認(rèn)識規(guī)律出發(fā)，遵循分階段、循序漸進(jìn)的原則，構(gòu)建面向新工科的“多層次、遞進(jìn)式”實踐教學(xué)體系，如圖1所示。

第一層次重基礎(chǔ)，依托學(xué)科基礎(chǔ)平臺，通過課內(nèi)實驗和實踐鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生基本實踐能力。

第二層次重提升，依托學(xué)科專業(yè)平臺，在多學(xué)科專業(yè)知識交叉融合基礎(chǔ)上，依托專業(yè)課程進(jìn)行配套的驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗，增強(qiáng)工程基礎(chǔ)知識和技能鍛煉。

第三層次重綜合和應(yīng)用，通過進(jìn)行課程設(shè)計、工程實訓(xùn)、企業(yè)實踐活動，增強(qiáng)學(xué)生圍繞工程對象進(jìn)行設(shè)計性、綜合性的實踐活動，系統(tǒng)提升自身的綜合設(shè)計和應(yīng)用能力。

第四層次重拓展和拔高，通過參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、學(xué)科競賽、校內(nèi)導(dǎo)師科研課題、企業(yè)工程項目和畢業(yè)設(shè)計等，深化理論結(jié)合實踐，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識、工程素養(yǎng)和能力培養(yǎng)。

4.2 構(gòu)建多協(xié)同多融合的實踐育人機(jī)制

協(xié)同育人是指各類育人主體以培養(yǎng)人才為目標(biāo)，在系統(tǒng)內(nèi)堅持資源共享、相互配合、相互協(xié)調(diào)，有效互動，共同實施專門人才培養(yǎng)的教育、教學(xué)、科學(xué)研究活動。實踐教學(xué)過程是校與企、教與學(xué)、知與行互動統(tǒng)一的過程，其主要目的就是促進(jìn)學(xué)生“從做中學(xué)”。教育部組織有關(guān)企業(yè)支持高校共同開展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人，深化產(chǎn)教融合、校企合作，提高高校本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

“新工科”更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實用性、交叉性與綜合性，對實踐能力及社會需求度要求更高，因此“新工科”理念下的課程體系建設(shè)要緊密對接行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)需求，須采取“校企合作、多元協(xié)同”的方式，培養(yǎng)包裝專業(yè)學(xué)生基于實踐能力的創(chuàng)新能力，滿足行業(yè)企業(yè)對包裝工程人才能力、素質(zhì)的要求。

在培養(yǎng)面向新工科包裝人才過程中，我校包裝工程專業(yè)整合各方力量，多方主體參與，實現(xiàn)協(xié)同育人，為社會參與人才培養(yǎng)建立體制機(jī)制便利，徹底實現(xiàn)校企合作、產(chǎn)學(xué)融合和科教結(jié)合，建立多協(xié)同多融合的實踐育人機(jī)制，如圖2所示。

（1）產(chǎn)學(xué)協(xié)同。深度了解包裝行業(yè)企業(yè)的需求，企業(yè)全方位參與包裝專業(yè)人才培養(yǎng)全過程，包括參與制定培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系，執(zhí)行實踐計劃，培育和遴選企業(yè)第二導(dǎo)師，形成完備的企業(yè)師資力量，參與包裝校內(nèi)實驗室的規(guī)劃建設(shè)，打造校外實踐教學(xué)平臺。

（2）科教協(xié)同。注重包裝科學(xué)技術(shù)在實踐教學(xué)中的關(guān)鍵作用，在包裝卓越班開展本科導(dǎo)師制，吸納富有科研精神的學(xué)生參與導(dǎo)師的科研項目，培養(yǎng)學(xué)生開展科學(xué)研究的興趣，自覺參與科學(xué)研究活動。鼓勵專業(yè)學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動、專業(yè)學(xué)科競賽，增強(qiáng)創(chuàng)新意識和能力。同時，將導(dǎo)師研究資源和成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，用于日常的實踐教學(xué)中。

（3）國際協(xié)同。緊盯包裝工程國內(nèi)外最新發(fā)展前沿，構(gòu)建多學(xué)科交叉、國內(nèi)國外及校企協(xié)同的聯(lián)合指導(dǎo)團(tuán)隊，推進(jìn)包裝專業(yè)學(xué)生的國際化培養(yǎng)。

在多方協(xié)同機(jī)制下，實現(xiàn)實踐教學(xué)中的多元融合。

（1）多學(xué)科融合。注重交叉學(xué)科的融合，并將最新的發(fā)展動態(tài)與技術(shù)應(yīng)用到日常的實踐教學(xué)中。

（2）產(chǎn)教融合。產(chǎn)教融合是指行業(yè)企業(yè)和高等學(xué)校為了各自的發(fā)展需要建立的一種資源共享、優(yōu)勢互補(bǔ)、需求對接的合作活動、關(guān)系和機(jī)制，其本質(zhì)是通過利益共同體的構(gòu)建實現(xiàn)生產(chǎn)與教育一體化。已成為各國工程化人才培養(yǎng)的重要途徑，通過“產(chǎn)教融合”，能將課堂傳授知識為主的學(xué)校教育，與直接獲得工程實踐和創(chuàng)新能力為主的生產(chǎn)實踐教育有機(jī)結(jié)合起來[3]。深化“產(chǎn)教融合”，進(jìn)行包裝工程專業(yè)人才的工程化培養(yǎng)，是高等包裝工程專業(yè)教育實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求目標(biāo)協(xié)調(diào)發(fā)展的必由之路。

（3）科教融合。將科研資源融入到教育教學(xué)中來，將教師的科研項目作為學(xué)生實踐教學(xué)的資源，通過制定合理且適合學(xué)生的實驗方案，調(diào)整傳統(tǒng)的課程教學(xué)方法，加強(qiáng)實驗室硬件和軟件的建設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦以及創(chuàng)新的綜合能力，這是提高本科生實踐創(chuàng)新能力的一條有效途徑[4]。

（4）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)融合。結(jié)合創(chuàng)新訓(xùn)練、學(xué)科競賽、教授論壇實施方案和管理辦法，以學(xué)生團(tuán)隊和項目制形式，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)納入人才培養(yǎng)過程。

（5）信息技術(shù)與實踐教學(xué)融合。結(jié)合工業(yè)4.0、中國制造2025等國家發(fā)展中的重大舉措，將信息技術(shù)融入到實踐教學(xué)中，充分發(fā)揮在線開放課程，開展第二課堂等形式，促進(jìn)實踐教學(xué)的發(fā)展。

4.3 構(gòu)建面向“新工科”的校內(nèi)外實踐教學(xué)平臺

借鑒國內(nèi)外大學(xué)先進(jìn)的實驗實踐教學(xué)理念和教學(xué)體系，密切結(jié)合我校包裝專業(yè)特色優(yōu)勢，構(gòu)建功能集約、資源優(yōu)化、開放充分、運作高效的跨學(xué)科實踐教學(xué)平臺，如圖3所示。

在校內(nèi)，以機(jī)電學(xué)院國家級實驗教學(xué)示范中心、國家級工程實踐教育中心和湖北省大學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)基地等為依托，建立多學(xué)科背景的校內(nèi)實習(xí)實訓(xùn)平臺，形成實習(xí)基地長效發(fā)展機(jī)制。在校外，當(dāng)前包裝工程已有10余個校外實踐教學(xué)基地，涵蓋包裝材料、包裝機(jī)械、食品加工等領(lǐng)域，為包裝卓越人才培養(yǎng)形成支撐。但是現(xiàn)有的基地存在的問題是比較分散，沒有形成規(guī)模，企業(yè)效益受市場影響較大，難以形成可持續(xù)支撐包裝專業(yè)化人才實踐能力培養(yǎng)的長效合作機(jī)制。

結(jié)合已有的校外實踐教學(xué)基地，進(jìn)行遴選和資源整合，積極拓展和開發(fā)行業(yè)內(nèi)資源，依托行業(yè)中具備良好的經(jīng)營狀況、先進(jìn)的企業(yè)文化、較高的技術(shù)含量和較好的人力資源儲備的企事業(yè)單位，建立新的校外實踐教學(xué)基地，構(gòu)建多企業(yè)事業(yè)單位參與的全新校外實踐教學(xué)活動平臺，為學(xué)生提供真實的工作環(huán)境，提高學(xué)生的專業(yè)技能。并通過學(xué)院與企事業(yè)單位間優(yōu)勢資源的互補(bǔ)，形成長效穩(wěn)定的合作關(guān)系。圍繞一個企業(yè)一特色，創(chuàng)新實習(xí)實訓(xùn)途徑，結(jié)合國際化項目，建立海外實踐訓(xùn)練平臺。

4.4 形成“以學(xué)生為中心”的實踐教學(xué)方法

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是銜接理論與實際應(yīng)用的橋梁。實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)要摒棄原來“灌輸式”的教學(xué)模式，必須根據(jù)包裝工程的專業(yè)特色及學(xué)生的實際情況調(diào)整相應(yīng)的教學(xué)方法，積極推進(jìn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。通過改革實踐教學(xué)方式，提升學(xué)生的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的適應(yīng)能力和創(chuàng)新意識，使學(xué)生在實際的研發(fā)或工程環(huán)境中得到系統(tǒng)的訓(xùn)練。

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），是以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來學(xué)習(xí)專業(yè)知識[5]。采用CDIO方法，建設(shè)綜合性課程、問題導(dǎo)向課程、交叉學(xué)科研討課程，提高課程興趣度、學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度。建立信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的包裝專業(yè)在線開放課程群，推進(jìn)線上線下相結(jié)合的“啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式”實踐教學(xué)，把有限的課堂教學(xué)通過在線課程的方式進(jìn)一步延伸到課后，針對不同教學(xué)內(nèi)容采取多樣化的教學(xué)手段和方法，改革考核方式，有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，既滿足了實踐教學(xué)改革對課程提出的要求，又能獲得較好的教學(xué)效果。

5 結(jié)語

新工科被稱為卓越工程師2.0版，為適應(yīng)社會對包裝工程專業(yè)人才的需要，必須要對目前的包裝工程專業(yè)教學(xué)體系進(jìn)行改革。在總結(jié)卓越工程師培養(yǎng)、工程教育人才培養(yǎng)模式經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，不斷進(jìn)行包裝實踐教學(xué)人才培養(yǎng)模式的改革思考和實踐，以提高學(xué)生綜合素質(zhì)、實踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神，有效的提升包裝工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，為將來的專業(yè)建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量評估做好準(zhǔn)備，為包裝行業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)更適用的專業(yè)人才。

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