王瑞芳 王 怡 徐 慶 薛 強 李占勇

（天津科技大學，天津 300222）

高校工科學生自主實踐能力培養(yǎng)模式的探索

王瑞芳 王 怡 徐 慶 薛 強 李占勇

（天津科技大學，天津 300222）

以工程教育理念設計、實施人才培養(yǎng)方案，圍繞輕工特色，發(fā)揮學科優(yōu)勢，構(gòu)建符合學生自主實踐能力培養(yǎng)需求的教學體系和課程平臺。豐富學生自主實踐資源，加強項目驅(qū)動第二課堂的創(chuàng)新氛圍，強化國際交流，以國際化視野推進學科融合及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，拓展學生工程師職業(yè)素養(yǎng)與能力。

工程教育；自主實踐；教學體系；項目驅(qū)動；國際交流

一、引言

近二十幾年來，工程教育在高等院校人才培養(yǎng)中的地位愈來愈被重視[1-4]，特別是在新工業(yè)革命時代，如何定義工程教育以及工程教育改革如何進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，中國工程教育開始由科學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和中國制造2025的實施，新的工程人才要求具備全球視野、工程倫理意識、創(chuàng)新意識、合作意識、發(fā)展意識和服務意識，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)工科學生自主實踐能力的教育模式對于我國大眾化教育背景下工程教育的實施提供可操作性，對于學生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)和提高具有重要的現(xiàn)實意義。

天津科技大學是一所以輕工為特色的普通高等院校，機械工程學院以培養(yǎng)現(xiàn)代化工程技術(shù)人才為總目標。為了不斷強化學生的工程能力，培養(yǎng)學生的自主實踐能力，以天津市品牌專業(yè)“過程裝備與控制工程”和卓越人才實驗班 “機械電子工程”為試點，構(gòu)建符合學生自主實踐能力培養(yǎng)需求的教學體系和課程平臺，重在強化學生的工程系統(tǒng)能力、創(chuàng)新能力、學科交叉能力、團隊合作能力及領(lǐng)導能力，培養(yǎng)學生的國際化視野和多元文化。

二、面向工程，構(gòu)建適應學生自主實踐能力培養(yǎng)的教學體系

適應學生自主實踐能力培養(yǎng)的教學體系要以機械及相關(guān)行業(yè)對人才在知識、能力和素質(zhì)方面的基本要求為依據(jù)，根據(jù)機械學科和專業(yè)特點，根據(jù)學生的個性和特長，以“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、重實踐、強能力、突創(chuàng)新”為指導思想進行人才培養(yǎng)模式改革，打破過去狹窄的專業(yè)范圍，促進學科交叉，突出工程創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)。圖1為體現(xiàn)學生自主實踐能力培養(yǎng)的卓越人才實驗班—“機械電子工程”的課程結(jié)構(gòu)體系。該體系模塊協(xié)調(diào)、操作性強，實踐效果良好。

圖1 課程結(jié)構(gòu)體系

該課程體系以專業(yè)知識進階與實踐能力提升為兩大主線，并行中強化交錯融合、實現(xiàn)理論與實踐有機銜接，螺旋式提升學生的綜合工程實踐能力。其中在實踐能力提升培養(yǎng)體系中，重點加強校內(nèi)外實踐教學體系的建設。

1.校內(nèi)實踐教學體系

校內(nèi)實踐教學體系本著認識、模仿、綜合、創(chuàng)新的認知過程，依托天津市普通高校機械基礎(chǔ)和輕工裝備實驗教學示范中心兩個校內(nèi)實踐教學平臺，建立分層遞進式體系。其中包括：基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、綜合實踐和創(chuàng)新實踐四個層次?；A(chǔ)實踐層次主要深化學生對基礎(chǔ)理論知識的理解，培養(yǎng)基本的感性認識和技能。專業(yè)實踐層次主要針對專業(yè)基礎(chǔ)知識及專業(yè)基本技能，培養(yǎng)學生的工程意識和工程實踐技能。綜合實踐層次主要針對專業(yè)方向的核心能力要求，培養(yǎng)專業(yè)技能和工程實踐能力。創(chuàng)新實踐層次主要培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力，知識交叉應用能力，團隊協(xié)作能力以及培育創(chuàng)業(yè)項目，增強就業(yè)競爭力。前三個層次隨專業(yè)知識的獲取按時間遞進，而創(chuàng)新實踐層次活躍于整個教學過程，其主要依托課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目、“挑戰(zhàn)杯”競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、各類學科競賽、專業(yè)技能競賽以及實驗室開放基金等。

2.校外實踐教學體系

校外實踐教學體系主要通過建立校外實習基地，校企合作等方式為學生提供課堂上無法學到的工程知識及技能。以中國（天津）職業(yè)技能公共實訓中心和中西機床培訓中心為基地，開展卓越人才實驗班的實習及畢業(yè)設計，取得了良好的效果。目前，建立本科實踐教學基地8個，先后有600余名本科生在校外實習基地完成各類實習。校外實習基地在提高學生實踐創(chuàng)新能力、促進企業(yè)文化建設、提高學生就業(yè)競爭力方面起到了明顯作用。校外實習基地建設開闊了學生的眼界，擴大了知識面，同時，增強了企業(yè)對教學的重視，不斷改善實踐教學條件，促進企業(yè)文化建設，使得教學與企業(yè)發(fā)展實現(xiàn)雙贏。校企合作聯(lián)合指導畢業(yè)設計也是重要的校外實踐環(huán)節(jié)。聯(lián)合培養(yǎng)的質(zhì)量從企業(yè)選擇、課題選擇、指導與管理等幾個環(huán)節(jié)嚴格把關(guān)。校企合作指導畢業(yè)設計，采用雙導師制。一般，對于設計課題的技術(shù)指導由企業(yè)導師負責，而對于畢業(yè)設計的管理由校內(nèi)導師負責。通過與企業(yè)間的交流合作，學生對專業(yè)認識更加深刻，學習熱情進一步激發(fā)，而且針對自己負責的實際課題，責任心和獨立分析問題、解決問題的能力也得到很大程度的提高。

針對實踐教學，結(jié)合學校輕工特色和學科優(yōu)勢，與天津市包裝機械廠、SEW機械有限公司、天津第一機床廠等合作企業(yè)共同制定培養(yǎng)方案，充分整合優(yōu)勢資源，明確了以食品機械、包裝機械設計、制造為主線，搭建了綜合性工程實踐教學平臺，包括 “設計與仿真”、“制造技術(shù)”、“測試與控制”和“輕工裝備”四大平臺，十六個模塊，模塊與模塊之間既相互獨立設課，又環(huán)環(huán)相扣、逐步深入?；谒拇笃脚_，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程知識。

三、項目驅(qū)動，培養(yǎng)學生自主實踐意識和創(chuàng)新能力

學生自主實踐意識和創(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。通過建立大學生創(chuàng)新實驗室和科技創(chuàng)新平臺，組織學生以項目成員的身份參與或者基于某個項目成立課題組獨立從事科研工作，是充分發(fā)揮學生創(chuàng)造性、自主性和積極性的手段。大學生創(chuàng)新實驗室，由相對固定的專業(yè)教師和動態(tài)學生組成。內(nèi)設不同專業(yè)創(chuàng)新小組，每一組由學生自我管理，教師協(xié)助，形成學生自主實踐的良性機制，建成學生從事機械創(chuàng)新設計及其他學科競賽的基地。創(chuàng)新設計小組可以打破年級界限，讓有參賽經(jīng)驗的高年級同學協(xié)助指導低年級同學，使創(chuàng)新活動可持續(xù)發(fā)展。

圖2 綜合性工程實踐教學平臺

充分利用不同團隊的研究室，建立以研究室為核心，由教師指導、研究生協(xié)助、本科生參與的開放科技創(chuàng)新平臺。采取學生自愿報名，老師選拔的方式加入教師的科研隊伍，參與實際項目研究，將理論知識和創(chuàng)新應用緊密結(jié)合，同時在研究過程中鍛煉學生的獨立思考能力和團隊合作精神。學生也可自由借助專業(yè)實驗室的資源，自主進行學術(shù)活動。通過創(chuàng)新科技平臺，為學生提供了活躍的科研環(huán)境，并進一步吸引更多的學生在科研團隊中參加學科性競賽以及提高競賽質(zhì)量。

通過建立大學生創(chuàng)新實驗室和科技創(chuàng)新平臺，開展第二課堂的教學活動，反過來促進第一課堂知識的學習，明確學習目的，提高學習興趣，帶著問題有的放矢地學習相關(guān)知識，調(diào)動學生學習的主觀能動性，把枯燥的、羅列的知識，變成生動的、有趣的作品，學以致用。通過理論與實踐的結(jié)合，達到培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新精神。為了鼓勵大學生積極參與課外競賽，對于參加課外科技創(chuàng)新活動的同學給予減免相應課程設計環(huán)節(jié)的教學內(nèi)容改革。

四、國際交流，加強學科交叉能力與國際化視野

國際交流與合作有利于拓寬學生視野，及時傳遞國際前沿知識，對于工科學生研究方法的借鑒、思維模式的形成、實踐能力的提升都起到了重要的作用。

針對工科專業(yè)的特點，以提高學生的自主實踐能力為重點，以學生、學者的國際交流和學生自主學術(shù)活動為手段，每年邀請國內(nèi)外著名學者專家和教授舉辦知識講座和學術(shù)報告10余次，并由外籍教師開設全英文課程，與多所大學建立長期穩(wěn)定合作，選派本校學生出去攻讀學位，也接收國外留學生，以此為學生搭建更好的學習平臺、提供更多的國內(nèi)國際資源，從而拓展視野、提升學生整體能力。此外，購置國外教學資源，如美國Solids Handling Technologies公司的粉體工程技術(shù)講座視頻等，讓學生接受該領(lǐng)域的國外工程技術(shù)教育。將國外重點專業(yè)書籍進行翻譯用于學生教學，如譯著《固態(tài)發(fā)酵生物反應器——設計和操作原理》獲批“十三五”國家重點圖書。該書基于固態(tài)發(fā)酵課題研究問題導向，涵蓋了固態(tài)發(fā)酵過程工業(yè)化應用以及實驗研究所需的知識、技術(shù)及案例，可以幫助不同專業(yè)背景的學生、研究者及工程技術(shù)人員從過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”，而這種學術(shù)交叉有助于促進固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，尤其是通過基于傳遞理論和發(fā)酵動力學的數(shù)學模型建立，有助于使固體發(fā)酵技術(shù)從實驗室走向?qū)嶋H應用。

為了強化師資隊伍建設，推選優(yōu)秀青年教師深入企業(yè)進行3個月的工程訓練，提高教師工程實踐能力，更好的指導學生。同時有目的、有層次地吸收企業(yè)優(yōu)秀人才加盟教師隊伍，建設高水平的專兼職相結(jié)合的師資隊伍。另外，在專業(yè)技能與工程能力培養(yǎng)過程中，注重人文與職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。在學校首次為卓越人才班開設“工程倫理學”，并開辦“與工程結(jié)緣”以及“卓越工程師成長之路”等系列講座。

五、結(jié)束語

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，豐富學生自主實踐資源，加強校內(nèi)外實踐基地建設，提供學生自主實踐能力培養(yǎng)可選擇的“菜品”。同時，開設創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程和工程倫理學課程，以及定期舉辦 “卓越工程師成長之路”，增強學生的工程素養(yǎng)。建立以項目為驅(qū)動，讓學生由第一課堂走向第二課堂，依托大學生創(chuàng)新實驗室和研究室構(gòu)建學生自主創(chuàng)新平臺，完成大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，實驗室創(chuàng)新基金項目以及各類學科競賽。針對高等教育全球化與國際化的特點，通過國際交流與合作，為學生搭建更好的學習平臺，提供更多的國內(nèi)國際資源，從而拓展視野，提升學生整體能力。

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

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

[3]朱高峰.工程教育中的幾個理念問題[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“學習產(chǎn)出”（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[5]邱學青，李正，吳應良.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)。

天津市普通高等學校本科教學質(zhì)量與教學改革研究計劃重點項目（B05-0802）。