新工科背景下的高校實(shí)踐教學(xué)改革探索

蔚婧 李道江 郭西京

摘 要：新一輪科技和產(chǎn)業(yè)變革對我國工程教育發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)，文中分析了我國工程實(shí)踐教育現(xiàn)狀及創(chuàng)新型人才教育的重要作用，針對現(xiàn)有問題進(jìn)行了深入討論，提出實(shí)踐教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化及革新實(shí)踐教學(xué)評價(jià)與激勵機(jī)制等方案，為高校新工科人才培養(yǎng)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科;實(shí)踐教學(xué);評價(jià)機(jī)制;激勵機(jī)制

中圖分類號：TP393;G420文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2019）02-0-03

0 引 言

世界化的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，先進(jìn)制造業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)成為新工業(yè)革命的重要基石。我國相關(guān)行業(yè)的發(fā)展水平仍與世界強(qiáng)國存在較大差距，這對我國的工程教育發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)國家戰(zhàn)略，教育部于2017年2月在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，積極推進(jìn)新工科建設(shè)[1-3]。新工科建設(shè)的目的是使工科優(yōu)勢高校在工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中發(fā)揮主體作用，引領(lǐng)并催生新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)。

實(shí)踐教學(xué)在高等工程教育中占有舉足輕重的地位，學(xué)生通過實(shí)踐將理論知識與工程實(shí)際進(jìn)行有機(jī)融合，鍛煉了學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高了其動手能力。實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量直接影響學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，而創(chuàng)新性人才對我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)至關(guān)重要。因此全面提升高等工程教育質(zhì)量，革新實(shí)踐教學(xué)模式正是新工科建設(shè)的重要方向[4]。

1 我國高等工程教育的現(xiàn)狀分析

我國是高等工程教育大國，教育規(guī)模位居世界首位。目前，我國有1 000余所高校開設(shè)了工科專業(yè)，學(xué)生人數(shù)約占大學(xué)生總數(shù)的30%。反觀工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量，卻與世界發(fā)達(dá)國家存在較大差距，缺乏國際競爭力。大學(xué)生從學(xué)校進(jìn)入企業(yè)后，不能適應(yīng)正常工作，學(xué)與用存在脫節(jié)。造成這種現(xiàn)象的原因雖然多樣，但實(shí)踐教學(xué)效果差是主要原因之一。

傳統(tǒng)觀念認(rèn)為實(shí)踐教學(xué)從屬于理論教學(xué)，是理論教學(xué)的輔助手段。但實(shí)際上實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的必要補(bǔ)充和發(fā)展，是學(xué)校教學(xué)工作的重要組成部分，是學(xué)生獲取、掌握知識的重要途徑;更是強(qiáng)化學(xué)生理論知識，培養(yǎng)解決問題能力，提高創(chuàng)新意識中不可或缺的環(huán)節(jié)。因此，如何構(gòu)建有效的實(shí)踐教學(xué)體系成為高等教育改革研究的熱點(diǎn)問題。目前，我國高等工程教育均沿用大一、大二學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課，大三學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課，大四學(xué)習(xí)專業(yè)課的模式，實(shí)踐環(huán)節(jié)所占學(xué)時(shí)比例較小。以大部分工科院校的信息工程專業(yè)為例，理論教學(xué)占總學(xué)時(shí)的2/3以上，而相關(guān)實(shí)踐課程如數(shù)字電子線路設(shè)計(jì)、模擬電子線路設(shè)計(jì)、高頻電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)（包括認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)）、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)共計(jì)不超過學(xué)時(shí)的1/4，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)還處于從屬于理論教學(xué)的地位。根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)工科專業(yè)的本科教學(xué)培養(yǎng)方案中，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)約占全部學(xué)時(shí)的20%。雖然近年來實(shí)踐教學(xué)學(xué)時(shí)比重不斷增加，但實(shí)踐教學(xué)效果仍然不太理想。

2 傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)手段存在的主要問題

我國高等工程教育受傳統(tǒng)思想的影響，一直走學(xué)術(shù)化、科學(xué)化的道路，重理論、輕實(shí)踐、重知識、輕能力的現(xiàn)象長期存在，實(shí)踐教學(xué)被迫處于理論教學(xué)的從屬地位。例如，《微機(jī)原理》類的專業(yè)基礎(chǔ)課程中，理論教學(xué)占32學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)占8學(xué)時(shí)，部分學(xué)生考試能得高分，卻不能獨(dú)立編寫一個(gè)完整的程序。

相對于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)需要更多的硬件支撐，包括實(shí)驗(yàn)場地、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)耗材等，需要學(xué)校各相關(guān)部門的緊密配合和協(xié)調(diào)。由于院校經(jīng)費(fèi)投入不足及多年擴(kuò)招等原因，大部分高校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊落后，人均臺套數(shù)不足，無法滿足實(shí)踐教學(xué)的需要。

另一方面，我國高等工科院校大部分教師直接從高校畢業(yè)后留校，多為從事理論教學(xué)的學(xué)術(shù)型教師，缺乏工程實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查，近五年到校任教的青年教師中，約80%缺乏工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[5-6]，對產(chǎn)品研究開發(fā)、設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)經(jīng)營活動過程不熟悉，再加上論文數(shù)量直接影響高校排名，各高校制定的教師考核機(jī)制著重強(qiáng)調(diào)發(fā)表論文數(shù)量，幾乎沒有對教師承擔(dān)實(shí)踐教學(xué)的要求，因而指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的動力和能力相對其他稍顯不足，必然影響到實(shí)踐教學(xué)的效果。

3 實(shí)踐教學(xué)改革舉措

針對當(dāng)前高校實(shí)踐教學(xué)中存在的諸多問題，結(jié)合新工科背景下實(shí)踐教學(xué)模式改革需求，筆者對實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等進(jìn)行了深入分析，并在此基礎(chǔ)上提出實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)舉措，目的是提高和完善目前現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)模式，適應(yīng)先進(jìn)制造業(yè)及信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高高等工科學(xué)校實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，為今后實(shí)踐教學(xué)提供新的借鑒。

3.1 實(shí)踐教學(xué)結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化

在新工科建設(shè)的背景下，實(shí)踐教學(xué)的改革目標(biāo)應(yīng)是淡化學(xué)術(shù)化意識，使實(shí)踐教學(xué)回歸到為工程服務(wù)的本質(zhì)上來。

通過梳理工程實(shí)踐需求，結(jié)合專業(yè)課程知識，積極建立層進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)體系，將實(shí)踐內(nèi)容分為基礎(chǔ)性實(shí)踐、設(shè)計(jì)性實(shí)踐、創(chuàng)新性實(shí)踐、實(shí)習(xí)性實(shí)踐四個(gè)部分，將其統(tǒng)一構(gòu)建為一個(gè)集知識、素質(zhì)、能力于一體的新型實(shí)踐教學(xué)體系，各實(shí)踐內(nèi)容相輔相成。

（1）基礎(chǔ)性實(shí)踐內(nèi)容為專業(yè)基礎(chǔ)課程服務(wù)，實(shí)踐內(nèi)容應(yīng)以驗(yàn)證基礎(chǔ)課程中的原理和方法為目的。通過實(shí)踐，使學(xué)生扎實(shí)地掌握專業(yè)基本原理，同時(shí)這部分實(shí)踐應(yīng)為必修內(nèi)容且安排較大比例課時(shí)，上課教師也應(yīng)投入較多精力于此，力求所有學(xué)生能熟練掌握實(shí)踐內(nèi)容。

（2）設(shè)計(jì)性實(shí)踐服務(wù)于多門專業(yè)課程，在本科三年級后陸續(xù)開設(shè)，實(shí)踐內(nèi)容結(jié)合多門專業(yè)課程所學(xué)知識，在基礎(chǔ)性實(shí)踐內(nèi)容上具有一定的拓展，通過設(shè)計(jì)性實(shí)踐使學(xué)生能夠?qū)⒍鄠€(gè)知識點(diǎn)融會貫通。通過實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生能夠解決工程中的常見問題，并具有獨(dú)立實(shí)踐的能力。

（3）創(chuàng)新性實(shí)踐是指教師只對實(shí)踐過程進(jìn)行方向性指導(dǎo)，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好選擇相關(guān)題目，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容。學(xué)生可組成實(shí)踐團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部獨(dú)立分工，自主選擇所需的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，共同解決遇到的難題。創(chuàng)新性實(shí)踐為拔高性實(shí)踐內(nèi)容，向?qū)W有余力的學(xué)生開放，可以作為選修課程開設(shè)。這部分實(shí)踐內(nèi)容對學(xué)生的知識儲備和實(shí)踐動手能力會有更高的要求，實(shí)踐所需時(shí)間也相應(yīng)更長。學(xué)生可根據(jù)教師所出題目進(jìn)行自由發(fā)揮，同時(shí)也可自主完成實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)，以團(tuán)隊(duì)形式完成實(shí)踐內(nèi)容。創(chuàng)新性實(shí)踐能充分發(fā)揮學(xué)生的自覺性，使課堂教學(xué)更加貼近工作實(shí)際，為學(xué)生步入工作崗位掃清障礙。

（4）實(shí)習(xí)性實(shí)踐對應(yīng)目前高校中的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，即通過三年專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生進(jìn)入相關(guān)企業(yè)進(jìn)行一段時(shí)間的專業(yè)崗位實(shí)訓(xùn)，由企業(yè)導(dǎo)師帶領(lǐng)完成相關(guān)的研發(fā)生產(chǎn)工作。通過這一環(huán)節(jié)的實(shí)踐，學(xué)生已經(jīng)能夠完成基本企業(yè)中的工作，解決學(xué)與用脫節(jié)的問題。

將實(shí)踐課程體系進(jìn)行科學(xué)構(gòu)建，將四類實(shí)踐課程的學(xué)分、學(xué)時(shí)進(jìn)行合理分配，有利于提高學(xué)生的專業(yè)技能和動手能力，同時(shí)提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為新工科創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化是在教學(xué)內(nèi)容中加入更多工程中的相關(guān)實(shí)例，提高實(shí)踐教學(xué)效果，將實(shí)踐相關(guān)的課程體系、實(shí)驗(yàn)室資源、師資等進(jìn)行整合。

筆者長期從事理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)活動，長期擔(dān)任本科生專業(yè)課教學(xué)和實(shí)踐課教學(xué)工作，將專業(yè)課教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)與大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合，以《信號處理》專業(yè)課教學(xué)為突破口，通過專業(yè)課程建設(shè)，提出并實(shí)施“以學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，集基礎(chǔ)性、層次性、系統(tǒng)性于一體的教學(xué)體系，立足培養(yǎng)目標(biāo)，突出工程背景，彭顯與時(shí)俱進(jìn)，強(qiáng)化綜合交叉，激勵自主探索，體現(xiàn)學(xué)科成果。提出并實(shí)施“以學(xué)生為主體、面向問題、實(shí)現(xiàn)常規(guī)教學(xué)與個(gè)性培養(yǎng)相結(jié)合、多媒體課堂演示與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)相結(jié)合的三結(jié)合教學(xué)模式。

實(shí)踐內(nèi)容如下：

（1）設(shè)計(jì)從基礎(chǔ)到綜合再到創(chuàng)新的內(nèi)容體系，針對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力不足的問題，通過《信號處理》專業(yè)課教學(xué)和課程建設(shè)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，突出工程背景，強(qiáng)化所學(xué)課程的綜合交叉應(yīng)用，建立符合創(chuàng)新型人才培養(yǎng)規(guī)律的教學(xué)體系;

（2）針對學(xué)生綜合應(yīng)用能力弱的問題，建立面向問題、凸顯實(shí)際應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容體系，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力;

（3）針對學(xué)生獲取知識主要以間接獲取方式為主的特點(diǎn)，專業(yè)課教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)要讓學(xué)生積累獲取直接知識的體驗(yàn)，建立以培養(yǎng)創(chuàng)新思維、提升創(chuàng)新能力為主的教學(xué)模式，重視培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

3.3 革新實(shí)踐教學(xué)評價(jià)與激勵機(jī)制

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合是提高學(xué)生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵，如何在理論教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，在實(shí)踐教學(xué)中深入理解理論知識，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合是目前工科大學(xué)教學(xué)工作面臨的主要問題之一[7]。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時(shí)代背景下，創(chuàng)新性競賽活動豐富，學(xué)生參與熱情度高[8-10]。通過參加創(chuàng)新活動、學(xué)科競賽，學(xué)生可運(yùn)用自己掌握的理論知識完成作品，這無疑將激發(fā)大學(xué)生的興趣和潛能、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新精神。把創(chuàng)新活動、學(xué)科競賽、科研訓(xùn)練等引入到實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中，對原有教學(xué)體系的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)充、整合，充分實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)的融合。允許學(xué)生通過相關(guān)創(chuàng)新活動獲取一定的學(xué)分，讓學(xué)生能更自覺、自愿地參與到創(chuàng)新活動中。

實(shí)踐教學(xué)的改革需要相關(guān)任課教師加強(qiáng)高校與外界尤其是與相關(guān)企業(yè)、院所之間的聯(lián)系，通過校企密切合作，為學(xué)生參與社會實(shí)踐搭建一流平臺。同時(shí)，革新教學(xué)方案，設(shè)置更新、更多貼近工程的實(shí)踐內(nèi)容。課程內(nèi)容既具有自身的完整性，又有一定的交叉，課程內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)、相互滲透，這對任課教師而言也是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。

大規(guī)模實(shí)踐課程的開設(shè)對高校實(shí)驗(yàn)室管理也提出了更高要求，實(shí)踐教學(xué)資源應(yīng)全面開放共享，在時(shí)間、空間上拓寬實(shí)驗(yàn)室范圍，提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

4 結(jié) 語

實(shí)踐教學(xué)是高等工程教育實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，在新工科背景下實(shí)踐教學(xué)的改革勢在必行。實(shí)踐課教師應(yīng)適時(shí)響應(yīng)高校實(shí)踐教學(xué)變革，探索不同的教學(xué)途徑，重構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系，革新課程評價(jià)體系，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，提高創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)能力為目標(biāo)，努力探索新工科人才培養(yǎng)模式，為國家和民族培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新復(fù)合型人才。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（4）：1-6.

[2]陸國棟，李拓宇.新工科建設(shè)與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017（3）：20-26.

[3]林健.面向未來的中國新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017，38（2）：26-35.

[4]史靜寰.加強(qiáng)實(shí)踐教育：研究型大學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必由之路[J].清華大學(xué)教育研究，2005（2）：5-9.

[5]佚名.工程教育學(xué)術(shù)化傾向?qū)е鹿こ倘瞬艛啻鶾N].中國青年報(bào)，2012-12-11.

[6]明金，郄海霞，楊秋波.國外一流工科高校實(shí)踐教學(xué)體系的特征分析及啟示[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2016（3）：9-14.

[7]楊為中.在校外實(shí)踐教育基地建設(shè)工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2016（3）：88-90.

[8]紀(jì)國濤，楊鳳.雙創(chuàng)時(shí)代高校課堂教學(xué)導(dǎo)向變遷與教學(xué)路徑選擇[J].教育教學(xué)論壇，2016（48）：1-4.

[9]馬永斌，柏喆.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建途徑-基于清華大學(xué)創(chuàng)業(yè)教育的案例分析[J].高等工程教育研究，2016（5）：137-150.

[10]徐小洲.我國高校創(chuàng)業(yè)教育的制度與政策選擇[J].教育發(fā)展研究，2010（11）：21-25.