黃志高 林應斌

摘 要：目前關于新工科建設中實踐教學體系的研究和實踐還比較少。本文以新能源工科實踐體系構建與實踐為例，以“學中做、做中學”為指導思想，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)為主線，介紹了構建“一體兩創(chuàng)三應用”新能源工程實踐教學體系、促進新能源工科專業(yè)建設的思考和經(jīng)驗。

關鍵詞：新工科；新能源科學與工程專業(yè)；實踐教學；一體化；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

新工科“新”在哪里？在“天大行動”和“北京指南”中給出了清晰的答案：一是新理念（應對變化，塑造未來）、新要求（培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才）、新途徑（繼承與創(chuàng)新，交叉與融合，協(xié)調(diào)與共享）[1-8]。二是明確“三新”工程學科專業(yè)[9]，即新興、新型和新生工程學科專業(yè)。“新興”指的是全新出現(xiàn)、前所未有的新學科，主要指從其他非工科的學科門類孕育出來的、面向未來新技術和新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的學科，如以新能源、新材料、生物科學為代表的新學科，它們催生了一批如光伏、鋰離子電池和基因工程為代表的新產(chǎn)業(yè)?！靶滦汀惫た拼韺鹘y(tǒng)的、舊工科進行轉(zhuǎn)型、改造和升級?！靶律敝傅氖怯刹煌瑢W科交叉，包括現(xiàn)有不同工程學科的交叉復合、工程學科與其他學科的交叉融合等而產(chǎn)生出來的新學科。

新工科建設中實踐教學體系建設的關鍵要素是什么？通過學習總結應該有如下幾點[6-12]：（1）理念引領。在“品行、知識、能力和思維”四位一體的培養(yǎng)理念的引導下，著力培養(yǎng)“精益求精、追求卓越”的工匠精神。（2）建“教育、培訓、研發(fā)”三位一體的共享型協(xié)同育人實踐教學平臺，打造共商、共建、共享的工程教育責任共同體，深入推進產(chǎn)學合作、產(chǎn)教融合、科教協(xié)同，完善協(xié)同育人模式。（3）突出研究成果及時轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容，重點培養(yǎng)學生的設計思維、工程思維、批判性思維和數(shù)字化思維。（4）強調(diào)“創(chuàng)意—創(chuàng)新—創(chuàng)業(yè)”能力的培養(yǎng)，推進信息技術和教育教學深度融合，建設和推廣應用在線開放課程，充分利用虛擬仿真等技術創(chuàng)新工程實踐教學方式。

新能源科學與工程屬于“新興”工科。學院重點開展了與光伏、鋰離子電池和智能測控新產(chǎn)業(yè)密切相關的人才培養(yǎng)和實踐平臺建設，結合我國高校新能源工科實踐教學的現(xiàn)狀，以“學中做、做中學”為實踐教學的指導思想，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)為主線，構建了“一體兩創(chuàng)三應用”工程實踐教學體系，促進新能源工科專業(yè)建設。

一、新能源科學與工程專業(yè)實踐教學體系現(xiàn)狀

新能源科學與工程專業(yè)是教育部2011年批準的第一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)，涉及物理、能源與動力工程等多個學科，屬于交叉學科。截至2017年底，全國開設新能源科學與工程專業(yè)的大學和院校共計98所（其中89所高校開設了光伏材料或光伏系統(tǒng)方向），不僅有“985工程”“211工程”高校，還有一些新辦本科院校，辦學基礎和實踐教學差異性大。部分院校在辦學過程中沒有結合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和自身的優(yōu)勢，適時調(diào)整辦學理念并制定出符合自身特點的人才培養(yǎng)方案，工科人才培養(yǎng)目標趨同、定位不準確；對于通識教育與工程教育、實踐教育與實驗教學之間的關系和區(qū)別存在模糊認識，實踐教學體系的構建缺乏系統(tǒng)設計，體現(xiàn)不出整體性、針對性和辦學特色；課程設置呈現(xiàn)“隨意性”和“趨同性”，有些課程是“因人而設”和“因設備而設”，實驗實踐教學呈現(xiàn)“碎片化”；所培養(yǎng)的工科學生普遍存在知識結構缺陷、工程實踐能力不強、解決問題能力較差的情況，不能很好地適應社會與企業(yè)發(fā)展的需求。

另外，新能源工科人才培養(yǎng)模式中所倡導的“校企合作” 在實施過程中面臨“學校積極，企業(yè)冷淡”尷尬局面。大多數(shù)校企合作動力不足且缺乏長效機制，僅僅停留在“為學校解決學生實習”問題上，而在專業(yè)建設與發(fā)展、工科人才培養(yǎng)模式、課程體系與教學內(nèi)容改革、共同研發(fā)實驗教學儀器和共同解決企業(yè)生產(chǎn)技術難題等領域的深層次、校企共贏的合作很少。這種淺層次校企合作導致優(yōu)質(zhì)資源難以實現(xiàn)雙向流動，創(chuàng)新性科研成果難以轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化，不容易培養(yǎng)出適應現(xiàn)代企業(yè)需求和服務區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的工科人才。

二、“一體兩創(chuàng)三應用”工程實踐教學體系的構建

學院在新能源科學與工程專業(yè)建設和人才培養(yǎng)過程中，通過與北京海瑞克科技發(fā)展有限公司的戰(zhàn)略合作，結合社會發(fā)展需要和行業(yè)發(fā)展趨勢，共同制定人才培養(yǎng)方案，共同設計實驗實踐教學模塊和課程內(nèi)容體系，共同開發(fā)實驗教學設備，形成了教學相長、科教融合的“一體兩創(chuàng)三應用”工程實踐教學體系。

1.建立“課堂理論教學—實驗探索創(chuàng)新研究—綜合應用—中試工程訓練—企業(yè)實訓”一體化實踐教學體系

學院以社會需求為導向，以提高學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和工程實踐能力為目標，以“學中做、做中學”能力培養(yǎng)為指導思想，依托福建省量子調(diào)控與新能源材料重點實驗室和福建省太陽能轉(zhuǎn)換和儲能工程技術研究中心平臺，凝練實驗實踐要素，構建了“課堂理論教學—材料探索創(chuàng)新研究—綜合應用—中試工程訓練—企業(yè)實訓”一體化實踐教學體系，開設了“理論基礎能力培養(yǎng)模塊”“材料基礎研究模塊”“工程實訓實踐模塊”和“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素質(zhì)拓展模塊” 4個課程模塊，增強實踐教學體系構建的系統(tǒng)性、整體性和針對性，解決實驗教學過程中的“碎片化”，培養(yǎng)理論基礎扎實、創(chuàng)新能力強、工程實踐能力強、知識面寬廣的高素質(zhì)人才，彰顯專業(yè)辦學特色。

下面以太陽能光伏材料與發(fā)電工程一體化實踐教學體系為例加以說明。

（1）一年級新生以“學”為主。通過“大學物理”“大學化學”“大學物理實驗”“大學化學實驗”等公共課和基礎課學習，讓學生掌握基本的實驗知識、實驗方法和實驗技能，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和良好的科學素養(yǎng)；通過開設“新能源導論”課程，使學生了解相關新能源科學與工程專業(yè)內(nèi)涵特點、專業(yè)與社會經(jīng)濟發(fā)展的關系、專業(yè)涉及的主要學科知識和課程體系、專業(yè)人才培養(yǎng)基本要求等，幫助學生形成較系統(tǒng)的專業(yè)認識，了解專業(yè)內(nèi)涵和發(fā)展趨勢；通過開設“專業(yè)認知實踐”課程，增強學生的專業(yè)認同感與歸屬感，讓學生意識到培養(yǎng)方案中課程設置的必要性和重要性，明確大學四年的學習目標，提高學生學習的積極性和主動性。

（2）鼓勵二年級學生“學中做”，增強學生創(chuàng)新意識。一是開設專業(yè)基礎知識、新能源基礎實驗方面的課程；二是通過拔尖人才計劃、卓越工程師計劃和本科生課外科技立項等人才項目，使學生攜帶項目進入相關教師課題組參與科研課題的研究，形成“學中做、做中學、邊學邊做”的良好實踐氛圍，在科技素養(yǎng)訓練過程中培養(yǎng)科研研究能力與創(chuàng)新意識。

（3）強化三年級學生“做學合一”，邊做邊學。通過20個新能源綜合實驗和3個工程化實訓項目，使學生系統(tǒng)掌握新能源材料的合成、性能測試，掌握新能源器件的設計、生產(chǎn)相關工藝和設備維護維修等實踐性強的知識。20個新能源綜合實驗涵蓋太陽能電池、LED光電子材料、儲能材料和能源智能管理四個方向，每個學生根據(jù)自身特點選做其中的5個實驗項目；工程化實訓重點涵蓋太陽能光伏工程實訓、鋰離子電池工程化實訓和能源智能管理實訓三個方向。3個工程化實訓平臺嚴格按照企業(yè)中試生產(chǎn)線標準建設與管理，教學過程接近于企業(yè)生產(chǎn)實踐。實訓的目的在于檢驗學生理解、掌握和應用相關知識的程度，培養(yǎng)學生的綜合實踐能力和創(chuàng)造性，包括分析和解決問題的能力、創(chuàng)新意識和職業(yè)道德等，為學生進入企業(yè)實習和走向社會奠定堅實的基礎。

（4）四年級學生“親企業(yè)”實踐（1～5個月）。通過進入生產(chǎn)一線的“親企業(yè)”實踐，進一步提升學生的專業(yè)基礎知識和工程實踐綜合能力，增強學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2.設計并自主研發(fā)了“課程和基礎實驗—專業(yè)實驗—綜合實驗—創(chuàng)新實驗和創(chuàng)業(yè)實踐—‘親企業(yè)工程化實踐”五位一體的智能能源教學系統(tǒng)

我們基于工科實踐教學需求，將多年的項目研究及應用開發(fā)成果，特別是所承擔的福建師范大學校園智能能源管理系統(tǒng)項目開發(fā)所取得的一系列研究成果（產(chǎn)品、專利等），融入新能源類本科專業(yè)工程實踐教學體系中，設計并自主研發(fā)了“課程和基礎實驗—專業(yè)實驗—綜合實驗—創(chuàng)新實驗和創(chuàng)業(yè)實踐—‘親企業(yè)工程化實踐”五位一體的智能能源教學系統(tǒng)。實踐證明，這個體系有效提升了新能源工科學生科技創(chuàng)新和工程實踐能力。

3.將“兩創(chuàng)”教育融入實踐教學體系

學院在新能源科學與工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，注意將課堂教學與課外活動、校內(nèi)教學與校外實踐有機結合起來，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入人才培養(yǎng)全過程，構建出立體化、多層次的實踐教學體系，多角度培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和“精益求精、追求卓越”工匠精神。例如，我們將“能源經(jīng)濟學”等金融思想植入創(chuàng)業(yè)實踐教學模塊，通過開展工程訓練實踐、挑戰(zhàn)式課程、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列課程，夯實學生自主創(chuàng)業(yè)所需的經(jīng)濟管理理論基礎與實踐能力；鼓勵并支持學生積極參加“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”學科競賽等，實現(xiàn)經(jīng)營管理與工程實踐的有機結合，努力提升學生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)能力。

通過踐行“兩創(chuàng)”教育融入實踐教學體系，學院實現(xiàn)了50%以上工科專業(yè)學生參加“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”和相關賽事活動，推動了產(chǎn)學研用緊密結合和科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

4.推動科研成果應用于本科教學實踐、實踐平臺應用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、平臺技術應用于社會公共服務

結合新能源科學與工程專業(yè)新工科特點，學院籌措專項經(jīng)費精心打造實踐教學平臺，建成了新能源材料科學基礎實驗室、新能源材料物理綜合實驗室、材料結構分析實驗室、光伏材料實驗室、光學特性測量實驗室、薄膜材料實驗室和儲能材料實驗室等科技創(chuàng)新平臺，建成了太陽能光伏材料與發(fā)電工程、鋰離子電池材料與工程、能源智能管理3個校內(nèi)實訓實踐基地，既提升了學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，又增強了實踐平臺服務社會的能力。

（1）科研成果應用于本科教學實踐。教學與科研相結合是教學、科研辯證關系的內(nèi)涵使然，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的根本保證，兩者相結合極大地促進了課程和教材建設，提高了教師的教學水平和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

一是教師和工程師注重將科研成果融入課堂教學中，將新知識及科研新成果及時融入教學內(nèi)容中，豐富課堂教學內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣。這種教學方式既培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識，又提高了學生的學習主動性和創(chuàng)新創(chuàng)造意識。特別強調(diào)的是，北京海瑞克科技發(fā)展有限公司工程師們傾心于新能源工科教育，把他們工程實踐經(jīng)驗融入課堂教學，制作了120節(jié)課的手機APP光伏微課。

二是教師和工程師注重將科研成果轉(zhuǎn)化為教學資源，完成了新能源虛擬仿真項目。學院與廈門大學合作，將科研成果應用于新能源虛擬仿真項目的設計，并通過戰(zhàn)略合作企業(yè)——

廈門鳳凰創(chuàng)壹軟件有限公司，完成了全國首個鋰離子電池虛擬仿真項目。北京海瑞克科技發(fā)展有限公司基于10年光伏發(fā)電研發(fā)的成果，并結合學校光伏專業(yè)方向教學的需要，研發(fā)了太陽能光伏電站設計與仿真軟件。它具有互動性、智能化和個性化的特點，為線上與線下互動學習、為企業(yè)和教師培訓提供了重要的平臺。

三是教師積極將科研項目轉(zhuǎn)化為實驗項目。學院立足地方經(jīng)濟發(fā)展特色，結合專業(yè)特色方向和師緣結構，依托工程實踐教學平臺，以從事科學前沿研究且具有博士學位的年輕教師為骨干，開設了包含X射線衍射和原子力顯微鏡在內(nèi)的15個新能源基礎實驗項目（必做項目），以及包含太陽能電池材料合成和18650鋰離子電池制作在內(nèi)的20個新能源綜合實驗項目，每年承擔學院120名工科專業(yè)學生的畢業(yè)論文與畢業(yè)設計，內(nèi)容涵蓋學院涉及的新能源材料合成與器件制作。通過開展科研項目嵌入式的實踐教學，顯著提高了學生科技創(chuàng)新意識和實驗動手能力。

四是教師積極將科研項目轉(zhuǎn)化為本科生科技立項。學院將具有博士學位教師指導本科生科技立項制度化，每年提供40多個課題服務于學生課外科技立項和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，每年承擔國家級、省級、校級科技立項和“挑戰(zhàn)杯”競賽等10余項，受益學生達60人以上。在項目執(zhí)行過程中，學生熟悉了科研工作的基本過程、科研工作基本思路和方法，掌握了追蹤科技前沿的方法和渠道，掌握了實驗的基本操作和數(shù)據(jù)分析等科研工作的基本方法和技能，學生的科研創(chuàng)新能力與實踐能力得到了提高。

（2）實踐平臺應用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。學院基于地方經(jīng)濟社會發(fā)展需要和企業(yè)技術創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，發(fā)揮自身優(yōu)勢，凝練專業(yè)特色，建設了集科技創(chuàng)新性研究和工程化應用為一體的工程實踐教學平臺，通過產(chǎn)教融合、校企合作，增強學生的科技創(chuàng)新和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力。

校內(nèi)實踐基地不僅是科學研究和實踐教學的重要場所，也是學生企業(yè)頂崗實習生產(chǎn)實習的培訓基地，還是進行多工種實際技能培訓的場所。學院打破生產(chǎn)實習的常規(guī)方式，在學生進入企業(yè)實習之前，安排學生在校內(nèi)實踐基地進行為期3個月的生產(chǎn)技能訓練，實訓期間嚴格按照工廠制度管理，跟班組參與工廠生產(chǎn)，學習實際的操作本領，有效地解決了學生在校掌握的專業(yè)知識和技能與企業(yè)需求不適應的問題，提高了畢業(yè)生的就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量。另外，實踐基地除供學生進行規(guī)定的實踐技能培訓外，還可以根據(jù)學生的不同愛好，以及社會對職業(yè)技術性能的要求對某種特種專業(yè)技能進行系統(tǒng)培訓，使他們熟練掌握有關企業(yè)運作的各種實際技能，為現(xiàn)代新能源企業(yè)提供理論基礎扎實和實踐操作能力強的優(yōu)秀人才。

（3）平臺技術應用于社會公共服務。一是為全國新能源科學與工程專業(yè)建設的探索添磚加瓦。作為全國新能源科學與工程專業(yè)聯(lián)盟的重要單位，我院和北京海瑞克科技發(fā)展有限公司通過組織召開專業(yè)建設研討會和開發(fā)教學系統(tǒng)，將專業(yè)建設經(jīng)驗和實踐教學成果分享到兄弟院校，一定程度上服務了全國新能源科學與工程專業(yè)的發(fā)展。

二是為地方經(jīng)濟建設與企業(yè)發(fā)展貢獻一份力。學院在實現(xiàn)校企合作目標的基礎上，建立社會服務中心，拓展實訓實踐中心與新能源地方企業(yè)的合作功能。例如，與飛毛腿（福建）電子有限公司開展福建省產(chǎn)學合作重點項目及省發(fā)改委重大專項研究，并共建省級大學生課外實踐教學基地；利用校企合作產(chǎn)學研平臺，教師帶領學生團隊共同完成企業(yè)技術課題；面向福清易佰特新能源科技有限公司、飛毛腿（福建）電子有限公司和中國科學院海西研究院等企業(yè)開展職工職業(yè)技能初級培訓，并實施企業(yè)骨干職工的學位提升計劃，便于他們更好地服務社會。

參考文獻：

[1] 吳愛華，侯永峰，等.加快發(fā)展和建設新工科主動適應和引領新經(jīng)濟[J]. 高等工程教育，2017（1）.

[2] “新工科” 建設復旦共識[J]. 高等工程教育研究，2017，15（1）.

[3] “新工科”建設行動路線：“天大行動”[J]. 高等工程教育研究，2017（2）.

[4] 新工科建設指南（“北京指南”）[J]. 高等工程教育研究，2017（4）.

[5] 鐘登華.新工科建設的內(nèi)涵與行動[J]. 高等工程教育研究，2017（3）.

[6] 鄭慶華.以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引領創(chuàng)建“新工科”教育模式[J]. 中國大學教學，2017（12）.

[7] 姜曉坤，朱泓，等.面向新工業(yè)革命的新工科人才素質(zhì)結構及培養(yǎng)[J]. 中國大學教學，2017（12）.

[8] 馮亞青，楊光.理工融合：新工科教育改革的新探索[J]. 中國大學教學，2017（9）.

[9] 林健.面向未來的中國新工科建設[J]. 清華大學教育研究，2017（9）.

[10] 張鳳寶.新工科建設的路徑與方法芻論——天津大學的探索與實踐[J]. 中國大學教學，2017（7）.

[11] 蔣宗禮.新工科建設背景下的計算機類專業(yè)改革[J]. 中國大學教學，2017（8）.

[12] 陸國棟，李拓宇.新工科建設與發(fā)展的路徑思考[J]. 高等工程教育研究，2017（3）.

[責任編輯：夏魯惠]