產(chǎn)學(xué)研合作培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的探索與實踐

褚超美， 朱堅民

(上海理工大學(xué) 機械工程學(xué)院，上海200093)

造就新世紀(jì)具有創(chuàng)新意識、開拓精神、創(chuàng)造能力的人才，是知識經(jīng)濟時代高等學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)。如何在知識劇增，學(xué)制有限的年代里，通過專業(yè)教學(xué)讓學(xué)生學(xué)有所用、學(xué)有專長、學(xué)有個性，是理工科院校人才教育培養(yǎng)的重要內(nèi)容。產(chǎn)學(xué)研合作培養(yǎng)，是理論與實踐相結(jié)合的科學(xué)模式，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)初期，主要是為了解決學(xué)校教育與社會脫節(jié)及畢業(yè)生就業(yè)難而產(chǎn)生的一種培養(yǎng)模式。目前國際上比較著名的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的工程教育人才培養(yǎng)模式主要有加拿大和美國的 CBE(Competency-Based Education)、德國的“雙元制”、英國的“三明治”等模式[1-2]，已被發(fā)達(dá)國家證實為行之有效的促進科研成果和教育發(fā)展優(yōu)勢互補的組合方法[3]，引起了世界各國的廣泛關(guān)注。上海理工大學(xué)多年來以產(chǎn)學(xué)研合作為平臺，走出了一條工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的通衢。

一、依托產(chǎn)學(xué)研平臺 培育教師工程創(chuàng)新潛能

教師是人才培養(yǎng)活動中的一個基本要素，是學(xué)生心靈的啟蒙者和塑造者，在教育過程中起著主導(dǎo)作用，因此教師工程創(chuàng)新能力對學(xué)生起到了非常直接的影響。多年的產(chǎn)學(xué)研實踐，為上海理工大學(xué)培養(yǎng)了一支實踐能力強的教師隊伍。

(一)激發(fā)教師的創(chuàng)新思維

培養(yǎng)創(chuàng)新精神、開發(fā)創(chuàng)新潛力、提高創(chuàng)新能力是擺在教育工作者面前的一個極具挑戰(zhàn)性的課題，是高等教育的重要任務(wù)。俗話說打鐵先要硬自身，這就要求教師自身必須首先具有創(chuàng)新思維，創(chuàng)造性的品格和實踐的能力，否則就無法擔(dān)當(dāng)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的任務(wù)。

工程創(chuàng)新能力，是創(chuàng)新思維的外向體現(xiàn)；工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，必須通過創(chuàng)新思維內(nèi)在素質(zhì)的提高[3]。創(chuàng)新思維是創(chuàng)新行為的基礎(chǔ)，沒有創(chuàng)新思維就不可能有創(chuàng)造力，而創(chuàng)新思維是一種能力和方法，需要通過訓(xùn)練來提高[3-4]。

教師在長期與企業(yè)合作課題研究的過程中，經(jīng)常會遇到一些運用傳統(tǒng)的方法和手段無法解決的疑難問題，這種機會便促使教師不斷去開拓新的思維，用創(chuàng)新思維來形成創(chuàng)新構(gòu)思，創(chuàng)造性地提出新的方法去解決新的問題。久而久之，在反復(fù)實際創(chuàng)造活動訓(xùn)練中逐漸形成了教師創(chuàng)新思維的習(xí)慣，教師就會很自然地將這種習(xí)慣帶到日常的教學(xué)活動中去，在教育教學(xué)過程中發(fā)揮榜樣作用、教育訓(xùn)練作用、激勵作用和導(dǎo)向作用。思源于疑，沒有問題就無以思維，思維總是從解決問題開始的，因此教師有條件根據(jù)自己科研的具體素材，設(shè)立工程情境，創(chuàng)設(shè)一定條件和氛圍，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生去模擬和探究前人的實踐過程，將工程創(chuàng)新思維方法直接傳遞給學(xué)生。

(二)促進教學(xué)改革

教師的知識結(jié)構(gòu)需要創(chuàng)新[3]，產(chǎn)學(xué)研合作給予了教師接觸行業(yè)的最新技術(shù)的機會，隨時可以了解到行業(yè)技術(shù)發(fā)展的新動向和人才需求的狀況，有效地促進了教師自身的專業(yè)技術(shù)和學(xué)術(shù)水平的提高。使得教師在授課過程中自覺不斷地修訂和優(yōu)化教學(xué)大綱，更新知識內(nèi)容，改革教學(xué)方法。曾經(jīng)有過這樣一個實例，教師在為某變速器公司開發(fā)設(shè)計程序時，課題組運用企業(yè)提供的國外先進機型數(shù)據(jù)對基于我國傳統(tǒng)設(shè)計理論開發(fā)的速比分配設(shè)計程序驗算的結(jié)果是大相徑庭。究其原因發(fā)現(xiàn)，多年來一直沿用的教科書給出的算法早已被國際現(xiàn)代設(shè)計理論和方法所取代。而在大學(xué)的教學(xué)中，還一直向?qū)W生傳授著這種計算方法。為了解決速比分配設(shè)計方法的難題，負(fù)責(zé)項目研究的老師帶領(lǐng)著學(xué)生們幾乎查遍了所有能夠找得到的國內(nèi)外資料，都沒有找到答案。通過與國外專家的接觸了解到，由于技術(shù)保密的原因，所有國外廠家都不向外公開這個核心技術(shù)。經(jīng)過師生對汽車設(shè)計基本理論和使用工況的深入研究和對國外成熟樣機的分析，尋找到了解決問題的突破口，最終建立了轎車變速器速比分配的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)對美國、日本、德國的幾個著名汽車廠的十幾款同類產(chǎn)品試算得到了滿意的結(jié)果，向委托單位交上了一份滿意的答卷，還申報了國家發(fā)明專利和軟件著作權(quán)。通過這個項目的研究，有效地激發(fā)了學(xué)生們對科學(xué)研究的興趣，提高了師生的創(chuàng)新能力和科研實踐能力。同時老師在自身獲得新知識后，可將這部分研究成果融入到汽車?yán)碚摻虒W(xué)活動中，在課堂上傳授給后續(xù)的學(xué)生，使科學(xué)創(chuàng)新研究在理論教學(xué)改革中發(fā)揮重要的作用。

二、依托產(chǎn)學(xué)研合作平臺 構(gòu)建課堂教學(xué)新模式

(一)構(gòu)建課堂教學(xué)新模式

我國幾千年來沿襲的教學(xué)模式雖然在不斷地更新改進，但仍舊或多或少地存在著學(xué)生長期由于過多依賴于教師的說教，而缺乏學(xué)習(xí)的主動性；教師過多地依賴于教參書里的教案，缺乏教學(xué)的靈活性和發(fā)散性的現(xiàn)象，有礙于學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和創(chuàng)造思維的發(fā)展。要從封閉式向開放型的教學(xué)模式轉(zhuǎn)移，從被動型向創(chuàng)造型知識結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，必須尋求有效的突破口，建構(gòu)一種新型的教學(xué)模式，去適應(yīng)新時代發(fā)展的需要。

近年來，認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個重要分支——建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在西方逐漸流行。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識不單純只是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境背景下，借助其他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得。產(chǎn)學(xué)研合作可為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”等四大學(xué)習(xí)環(huán)境要素提供了有利的平臺。

以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中的第一種教學(xué)模式為支架式教學(xué)(Scaffolding Instruction)為例，通過產(chǎn)學(xué)研合作研究，教師可結(jié)合自身的研究項目，圍繞當(dāng)前課程學(xué)習(xí)的主題，根據(jù)學(xué)生目前的知識水平，按“最鄰近發(fā)展區(qū)”的原理，在課堂上展示一些產(chǎn)學(xué)研合作中解決過的現(xiàn)實問題，為學(xué)生提供真實研究內(nèi)容的概念框架，將學(xué)生引入一定的問題情境。根據(jù)教師曾經(jīng)的研究過程或者對典型工程案例借鑒，針對工程問題把復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容加以分解，向?qū)W生講解一些曾經(jīng)遇到過的類似探索過程，提供解決該問題的有關(guān)線索；逐步啟發(fā)，深入引導(dǎo)，然后讓學(xué)生自己去分析，把學(xué)習(xí)者的理解逐步引向深入；最后給學(xué)生一定自主發(fā)展的空間，讓學(xué)生自己能在概念框架中繼續(xù)攀升，進而教會了學(xué)生解決問題的方法。只有利用真實的研究課題，才能真正使教學(xué)跟上時代發(fā)展的需要。

(二)為跨學(xué)科知識教育提供有利的平臺

學(xué)科教育是遵循教育規(guī)律和受教育者身心發(fā)展規(guī)律，通過教學(xué)活動將多學(xué)科的知識、認(rèn)知圖式和價值觀傳授給受教育者，并在其頭腦中交叉融合并內(nèi)化，從而提升創(chuàng)新能力的一個過程。跨學(xué)科教育是交叉學(xué)科發(fā)展的重要基礎(chǔ)，開展跨學(xué)科教育可以有效促進人的全面發(fā)展，提升科研創(chuàng)新能力[5]。跨學(xué)科教育既是人類思維由分析時代走向綜合時代的必然產(chǎn)物，也是科技發(fā)展分久必合的大勢所趨，更是解決大量綜合性、交叉性實踐問題的必然要求。從科學(xué)研究的角度看，跨學(xué)科教育是取得創(chuàng)新成果的重要基礎(chǔ)；從個人發(fā)展角度看，跨學(xué)科教育可以有效促進人的全面發(fā)展，提升科研創(chuàng)新能力。

通過對 20世紀(jì)諾貝爾獲獎成果的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，獲獎成果普遍存在學(xué)科交叉現(xiàn)象。由此證明不同學(xué)科的相互交叉和滲透對科技創(chuàng)新的推動作用[3]。在為企業(yè)解決實際問題時，常會遇到超越本專業(yè)或本學(xué)科知識的障礙，為了有效地解決實際問題，常需要尋求跨專業(yè)和學(xué)科合作研究。例如上海理工大學(xué)汽車專業(yè)曾在為上海某汽車生產(chǎn)企業(yè)進行汽車產(chǎn)品知識庫系統(tǒng)開發(fā)的過程中感覺到在功能實現(xiàn)的技巧上不夠理想，于是吸收了該計算機專業(yè)的老師和研究生共同參與該課題的研究。通過汽車工程和計算機雙方知識的交流和融合，有效地把汽車工程知識與計算機技術(shù)有機地結(jié)合在一起，最終共同開發(fā)了功能實用、符合汽車設(shè)計特點的產(chǎn)品知識庫系統(tǒng)，受到知識庫使用企業(yè)的高度評價。通過這樣的研究實踐，不僅使雙方師生的思路和知識都得到了拓展，而且使研究工作收到了很好的效果。又如在遇到一些僅靠結(jié)構(gòu)優(yōu)化不能解決的可靠性問題時，需要聯(lián)合機械和材料專業(yè)，通過改變材料來解決問題。通過這種跨學(xué)科、跨專業(yè)的學(xué)習(xí)和合作，開拓了學(xué)生們的研究思路，真正實現(xiàn)了各學(xué)科知識間的互動、融合。幾年來的教學(xué)實踐表明，有過這樣經(jīng)歷的學(xué)生，創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力普遍增強，也深受用人企業(yè)的歡迎。

(三)構(gòu)建工程實踐教學(xué)平臺

實踐教學(xué)是課堂理論教學(xué)的外延，是理論聯(lián)系實際的重要手段[4]，實踐是創(chuàng)新之源，良好的生產(chǎn)實踐平臺，是工程應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基本條件和必不可少的手段。在知識經(jīng)濟時代，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合為理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力，提高綜合素質(zhì)提供了有效的途徑。

由于書本知識的積累對知識與能力發(fā)展的影響是有限的，因而以往那種將書本知識的傳授作為全部基礎(chǔ)內(nèi)容的教育所培養(yǎng)的人才，必然存在著知識結(jié)構(gòu)與能力類型方面的重大缺陷[6]。離開了工程實踐，教師也無法預(yù)測到工程實際中的各種各樣的實際問題，同時由于受到學(xué)校的教學(xué)實踐條件和書本知識內(nèi)容的限制，學(xué)生很難真正有機會接觸到工程實例，如此這般，工程能力的培養(yǎng)便無從談起了。

產(chǎn)學(xué)研合作可給老師提供一個實踐教學(xué)的平臺，為學(xué)生提供了更多直接實踐的機會。教師可通過與企業(yè)合作研究的平臺，選擇出與當(dāng)前學(xué)習(xí)主題密切相關(guān)的諸如產(chǎn)品開發(fā)、試驗研究等工程真實課題或?qū)嶋H問題，作為學(xué)習(xí)的中心內(nèi)容和研究目標(biāo)。例如借助于產(chǎn)學(xué)研合作項目，根據(jù)不同學(xué)生的研究層次，擬出本科生、碩士研究生的畢業(yè)設(shè)計課題，讓學(xué)生面對企業(yè)需要解決的實際問題開展研究，親自到實踐中去參與實際問題的討論、交流，不斷感受、體驗解決問題的方法和途徑，從而加深對知識點的認(rèn)識和理解。多年的教學(xué)實踐證明，學(xué)生在實踐中直接獲取工程實際經(jīng)驗來達(dá)到學(xué)習(xí)的目的，遠(yuǎn)比僅僅聆聽教師關(guān)于書本知識的介紹和講解理解得更深刻，起到了理論教學(xué)不可替代的特殊作用[7]。

近年來，上海理工大學(xué)機械學(xué)院根據(jù)行業(yè)技術(shù)的新進展和企業(yè)發(fā)展的需要，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，一直努力尋找著產(chǎn)學(xué)研合作的結(jié)合點。先后與上海電氣集團、上海汽車集團旗下的多家企業(yè)建立了產(chǎn)學(xué)研合作基地，開展產(chǎn)學(xué)研合作研究和教學(xué)，主要涉及的教學(xué)內(nèi)容多是行業(yè)最新技術(shù)研發(fā)和解決企業(yè)技術(shù)疑難問題。每年都有許多本科生、碩士研究生的畢業(yè)設(shè)計課題與產(chǎn)學(xué)研合作課題掛鉤，使參與各項研究工作的學(xué)生在企業(yè)科研、生產(chǎn)的第一線，接受了校企雙重導(dǎo)師的指導(dǎo)，在實踐課題中得到真刀實槍的鍛煉和提高。通過產(chǎn)學(xué)研合作，增強了學(xué)生的工程創(chuàng)新意識，就業(yè)競爭力顯著提高，歡迎度呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，學(xué)生畢業(yè)時，企業(yè)會主動提出讓一些曾參與校企課題研究的學(xué)生留在企業(yè)工作，大大提升了上海理工大學(xué)學(xué)生在上海企業(yè)的認(rèn)知度。

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