新工科背景下“師資、設(shè)備、項(xiàng)目”資源導(dǎo)向的實(shí)踐教學(xué)模式研究

張艷偉 魚(yú)海東

摘要：新工科教育背景下，創(chuàng)新實(shí)踐教育為我國(guó)工科專(zhuān)業(yè)的發(fā)展提供了全新的視角，如何將學(xué)科平臺(tái)與高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以及新工科人才培養(yǎng)有效銜接起來(lái)，使之共同服務(wù)于國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略要求，服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)，是新工科建設(shè)時(shí)期創(chuàng)新實(shí)踐教育發(fā)展的新要求。本文根據(jù)國(guó)家迫切需要新型工科人才探討了新工科人才實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，分析了基于學(xué)科平臺(tái)對(duì)大學(xué)生培養(yǎng)方案的作用，闡述了深化創(chuàng)新能力意識(shí)和工程實(shí)踐能力的方法。

關(guān)鍵詞：學(xué)科平臺(tái);新工科;實(shí)踐能力;創(chuàng)新能力

1 引言

隨著國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略不斷深入，“中國(guó)制造2025”、“大數(shù)據(jù)”、“云計(jì)算”、“智能制造”、“一帶一路”等工業(yè)強(qiáng)國(guó)重大戰(zhàn)略的實(shí)施，以及以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，國(guó)家迫切需要新型工科人才支撐國(guó)家建設(shè)。地方高校作為人才的重要輸出，需要更加注重理念引領(lǐng)，面向產(chǎn)業(yè)、面向世界、面向未來(lái)不斷完善新工科人才培養(yǎng)體系，構(gòu)建科學(xué)合理的新工科專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引領(lǐng)，以未來(lái)卓越人才標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，不斷創(chuàng)新“新工科”人才培養(yǎng)模式。從國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界以及工學(xué)類(lèi)畢業(yè)生反饋的意見(jiàn)來(lái)看，工程人才培養(yǎng)質(zhì)量還是不容樂(lè)觀，特別是工學(xué)類(lèi)人才適應(yīng)工作能力不足等問(wèn)題[1]。全面反思地方高校培養(yǎng)人才模式，學(xué)科壁壘、專(zhuān)業(yè)藩籬、本研隔斷、校企隔閡、師生淡漠、學(xué)生工程創(chuàng)新能力不足等這些問(wèn)題往往會(huì)或多或少的存在[2]，工程教育應(yīng)該將科學(xué)與技術(shù)、技術(shù)與人文融為一體，還“工程”以本來(lái)面目，強(qiáng)調(diào)工程教育的實(shí)踐型、綜合性和創(chuàng)新性，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入工程教育理念，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育視為人才培養(yǎng)過(guò)程的重要組成部分。本文針對(duì)本科教育在新工程背景下基于學(xué)科平臺(tái)，如何將教師的科研思路、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、職業(yè)技能有效地傳授給學(xué)生，如何將教師的科研成果與學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等結(jié)合起來(lái)，如何帶領(lǐng)學(xué)生真正參與到教師的科研項(xiàng)目或?qū)W科科技競(jìng)賽項(xiàng)目中等等，進(jìn)行深入分析和探討，提出有效的策略和路徑，以期大幅度提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

2 培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐

2.1 加強(qiáng)學(xué)科平臺(tái)對(duì)本科教學(xué)的支撐作用

近幾年來(lái)，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院教師承擔(dān)了科研項(xiàng)目300余項(xiàng)，其中國(guó)家自然科學(xué)基金等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。學(xué)院目前建有現(xiàn)代裝備及其控制技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中心、新能源汽車(chē)NVH測(cè)試與控制技術(shù)研究平臺(tái)、智能機(jī)器人研發(fā)中心、可再生能源建筑應(yīng)用研究中心、汽車(chē)整車(chē)性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、特種車(chē)輛機(jī)電液控制與仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、共融機(jī)器人設(shè)計(jì)與感知控制實(shí)驗(yàn)室、上海市汽車(chē)綜合性能檢測(cè)中心等20余個(gè)研發(fā)平臺(tái)與實(shí)驗(yàn)室。本科教學(xué)的優(yōu)化是本科生培養(yǎng)的重要問(wèn)題，必須融入到新工科人才職業(yè)環(huán)境中進(jìn)行，從工程需求出發(fā)，通過(guò)學(xué)科平臺(tái)中優(yōu)質(zhì)的師資資源、設(shè)備資源、項(xiàng)目資源支撐，突出新工科人才的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

目前在高校培養(yǎng)工程人才的過(guò)程中，仍然會(huì)出現(xiàn)重理論、輕實(shí)踐、重模仿、輕創(chuàng)新等誤區(qū)，在如今技術(shù)快速更新時(shí)代，這種落后的現(xiàn)狀已經(jīng)成為高校培養(yǎng)人才的重要原因。面對(duì)世界高等教育革命性變化，高等工程教育作為其中重要組成部分，我們要緊跟發(fā)展的步伐，加強(qiáng)跨學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。對(duì)具有優(yōu)質(zhì)的師資資源、設(shè)備資源、項(xiàng)目資源的高校，可以加強(qiáng)不同學(xué)科背景的教師合作，協(xié)同完成新工科人才培養(yǎng)活動(dòng)，這樣有利于解決復(fù)雜工程問(wèn)題;充分利用設(shè)備資源，把教育教學(xué)以提升能力為導(dǎo)向，取代部分知識(shí)講授，把課堂帶入到實(shí)驗(yàn)室，以實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證理論，并且加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程技術(shù)指導(dǎo)，讓學(xué)生接觸到實(shí)際的工程過(guò)程，切實(shí)提升自身的實(shí)踐能力;在有了交叉學(xué)科的理論基礎(chǔ)和工程實(shí)踐的能力的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)也是提升學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。這樣功能互補(bǔ)的學(xué)科平臺(tái)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)（如圖1），契合新工科所提倡的學(xué)科間的交叉與融合，符合新工科建設(shè)背景下本科教學(xué)的教、學(xué)、研升級(jí)。

2.2 通過(guò)學(xué)科平臺(tái)提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

與傳統(tǒng)的工科人才培養(yǎng)模式相比，新工科培養(yǎng)的人才更加突出和強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，要具備一定的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，更要集經(jīng)濟(jì)管理能力、技術(shù)和社會(huì)發(fā)展能力于一身，這樣才能在未來(lái)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展。在新工科背景下，為了培養(yǎng)滿足新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的新型工程人才，提高工程科技人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，應(yīng)當(dāng)將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于人才培養(yǎng)的全過(guò)程，構(gòu)建“專(zhuān)業(yè)教育+素質(zhì)教育+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”三維遞增互動(dòng)式高等工程教育體系（如圖2）。

第一維是專(zhuān)業(yè)教育，這是人才培養(yǎng)的根基，以理論課程為基石，重視基礎(chǔ)理論課程的教授，如“高等數(shù)學(xué)”“矩陣論”“機(jī)械設(shè)計(jì)”“電工基礎(chǔ)”等;以多層次自主選擇的課程體系滿足不同需求，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，在保持傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)學(xué)科發(fā)展基礎(chǔ)上，促進(jìn)學(xué)科交叉融合，加快培育新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)，以帶動(dòng)學(xué)科整體水平提升和布局優(yōu)化。以機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例，機(jī)械學(xué)科不僅與數(shù)學(xué)、力學(xué)、電氣等基礎(chǔ)學(xué)科有聯(lián)系，而且與原來(lái)本以為毫無(wú)關(guān)系的學(xué)科，如信息科學(xué)、人工智能等也有了或多或少的聯(lián)系。除此之外，在學(xué)生剛進(jìn)入工程教育階段，培養(yǎng)未來(lái)新工科人才的興趣方向，讓他們了解本專(zhuān)業(yè)最新的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展及研究熱點(diǎn)也是專(zhuān)業(yè)教育的重部分。

第二維是素質(zhì)教育，集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生接觸工程，是提升學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的核心。學(xué)科競(jìng)賽是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑，它往往涉及一系列的課程，而不是單一的課程。學(xué)科競(jìng)賽的發(fā)展可以促進(jìn)一系列與競(jìng)賽內(nèi)容相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程體系和課程內(nèi)容的改革。在指導(dǎo)大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽過(guò)程中，教師可以通過(guò)提問(wèn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、整合教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、更新教學(xué)理念等[3]。

當(dāng)前大學(xué)生在不同程度上存在價(jià)值取向扭曲、社會(huì)責(zé)任感缺乏、團(tuán)結(jié)協(xié)作觀念較差、艱苦奮斗精神淡化等問(wèn)題。高校是進(jìn)行系統(tǒng)職業(yè)道德教育的重要陣地，素質(zhì)教育中工程倫理的教育不可或缺。不同于導(dǎo)師指導(dǎo)下的研究生教育，本科生教育以課堂教學(xué)、實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)為主，這就使得本科生直接參與到工程訓(xùn)練和科學(xué)研究的機(jī)會(huì)少、深度淺，這就需要第三維度的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。目前，國(guó)內(nèi)大部分高校學(xué)生參與實(shí)踐鍛煉和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)主要集中在校內(nèi)實(shí)習(xí)與實(shí)踐（生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)等）、校外實(shí)習(xí)（畢業(yè)實(shí)習(xí)、專(zhuān)業(yè)實(shí)習(xí)等）、學(xué)科科技競(jìng)賽等形式。而校內(nèi)外實(shí)習(xí)不但要按照教學(xué)計(jì)劃執(zhí)行，而且受到時(shí)間、場(chǎng)地、人員的限制，難以滿足對(duì)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。為了高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與新工科人才培養(yǎng)有效銜接起來(lái)，建立以成果為導(dǎo)向的研學(xué)模式，將參與項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)納入培養(yǎng)體系，更好地讓學(xué)生能夠面向行業(yè)需求，在“真槍實(shí)彈”的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)自身不足，探索新的工程設(shè)計(jì)能力。

三維遞增互動(dòng)式高等工程教育體系貫穿人才培養(yǎng)的四年學(xué)制，層層遞進(jìn)，相互影響，在理論中實(shí)踐，在實(shí)踐中創(chuàng)新。同時(shí)，新工科建設(shè)需要通過(guò)產(chǎn)教結(jié)合、校校合作、校地合作、校企合作，采取多元化渠道對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行完善，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、教學(xué)內(nèi)容方法和手段、監(jiān)督和管理體系等的改革和創(chuàng)新，打造產(chǎn)學(xué)研協(xié)同的工程教育共同體，實(shí)現(xiàn)人才與行業(yè)、企業(yè)的緊密對(duì)接，達(dá)到多方共贏，從而進(jìn)一步推動(dòng)深層次的教育教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研和實(shí)踐的有機(jī)融合與良性互動(dòng)。

2.3 建立基于學(xué)科平臺(tái)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

工程人才的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是新工科教育過(guò)程中的一個(gè)目標(biāo)。高校應(yīng)重視新工科人才的自主學(xué)習(xí)能力、思維能力、表達(dá)能力和組織能力，提高其創(chuàng)新能力（圖3所示）。上海工程技術(shù)大學(xué)位于上海市，是教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”首批試點(diǎn)高校，且是全國(guó)地方高校新工科建設(shè)的牽頭單位，聚焦現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)及發(fā)展需求的學(xué)科專(zhuān)業(yè)，分層次、有特色地探索及推進(jìn)高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，將新工科建設(shè)好，將新工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)好，是當(dāng)前亟待研究解決的問(wèn)題。上海市高校眾多，各個(gè)高校均擁有一定數(shù)量和層次的校內(nèi)平臺(tái)、校外基地及特色學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目。以上海工程技術(shù)大學(xué)為例，該校現(xiàn)有9個(gè)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，3個(gè)專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位點(diǎn)，62個(gè)本科專(zhuān)業(yè)及專(zhuān)業(yè)方向，擁有11個(gè)上海市重點(diǎn)學(xué)科、2個(gè)上海市高峰學(xué)科、2個(gè)上海市協(xié)同創(chuàng)新中心、1個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、1個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、5個(gè)省部級(jí)研究基地平臺(tái)、1個(gè)綜合性科技創(chuàng)新平臺(tái)，1個(gè)上海市實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。在這些平臺(tái)基礎(chǔ)上，各學(xué)科及專(zhuān)業(yè)擁有了先進(jìn)的儀器設(shè)備、產(chǎn)出了前沿的科研成果、建立了完善的師資隊(duì)伍。

（1）通過(guò)開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課程，提升理工科人才的實(shí)踐創(chuàng)新人力，構(gòu)建相對(duì)完整的現(xiàn)代工程訓(xùn)練目標(biāo)和方向，讓學(xué)生通過(guò)參與工程技術(shù)、工藝實(shí)訓(xùn)與工程創(chuàng)新實(shí)踐等，提高對(duì)理論知識(shí)的理解與認(rèn)知，有機(jī)整合教師的啟發(fā)引導(dǎo)與學(xué)生的主動(dòng)體驗(yàn)過(guò)程，突顯學(xué)生創(chuàng)新興趣、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，把綜合創(chuàng)新能力訓(xùn)練融入工程訓(xùn)練全過(guò)程[4]。要結(jié)合學(xué)科和學(xué)院實(shí)際，認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)學(xué)生工程訓(xùn)練及拓寬創(chuàng)新能力的重要性。

（2）積極鼓勵(lì)學(xué)生直接參與科研項(xiàng)目的研究，全面提升大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。通過(guò)學(xué)科平臺(tái)參與本科學(xué)業(yè)導(dǎo)師的科研項(xiàng)目，在實(shí)踐中鍛煉、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，大幅提高學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，為本科生取得高水平科研成果及后期研究生階段綜合能力的培養(yǎng)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)，保障本研教育與學(xué)習(xí)連貫性。

（3）實(shí)施多學(xué)科聯(lián)合培養(yǎng)模式，充分提升大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力。與傳統(tǒng)工科下的工程教育人才培養(yǎng)模式不同，新工科倡導(dǎo)學(xué)科間的互動(dòng)，人才培養(yǎng)模式更加強(qiáng)調(diào)跨界交叉融合，以學(xué)科核心共融為中心，主張打破學(xué)科間的壁壘，促進(jìn)學(xué)科間的優(yōu)化共存[5]。學(xué)科平臺(tái)是多學(xué)科資源的融合，基于學(xué)科平臺(tái)的教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)契合了新工科所提倡學(xué)科間的交叉與融合，可在不調(diào)整現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)學(xué)生多專(zhuān)業(yè)的“聯(lián)合培養(yǎng)”。

（4）積極鼓勵(lì)大學(xué)生參與學(xué)科競(jìng)賽來(lái)提升實(shí)踐創(chuàng)新能力。學(xué)科競(jìng)賽是學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)變，是對(duì)理論教學(xué)的有益補(bǔ)充。學(xué)科競(jìng)賽的內(nèi)容通常具有一定的應(yīng)用背景或項(xiàng)目背景，內(nèi)容廣泛，綜合性強(qiáng)。參加學(xué)科競(jìng)賽，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，拓展學(xué)生的知識(shí)面，幫助學(xué)生鍛煉獨(dú)立獲取信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、整合設(shè)計(jì)、表達(dá)語(yǔ)言的能力。它有助于學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)國(guó)家迫切需要新型工科人才探討了新工科背景下基于學(xué)科平臺(tái)人才實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法，分析了基于學(xué)科平臺(tái)對(duì)大學(xué)生培養(yǎng)方案的作用，闡述了深化創(chuàng)新能力意識(shí)和工程實(shí)踐能力的方法。在新工科建設(shè)背景下，上海工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械與汽車(chē)工程學(xué)院以學(xué)科平臺(tái)為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以現(xiàn)代綜合知識(shí)為背景，以培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為核心，利用平臺(tái)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐活動(dòng)中契合新工科所提倡的學(xué)科間的交叉與融合，指導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)科導(dǎo)師的研究項(xiàng)目以及積極參加學(xué)科科技競(jìng)賽，取得了優(yōu)良成績(jī)，基于學(xué)科平臺(tái)新工科人才實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)成效得以顯現(xiàn)。2018年，參加中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽、中國(guó)大學(xué)生電動(dòng)方程式大賽，獲得全國(guó)二、三等獎(jiǎng);參加2018本田節(jié)能競(jìng)技大賽奪得全國(guó)第一名。

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基金項(xiàng)目：上海工程技術(shù)大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（x201901002）。

作者簡(jiǎn)介：張艷偉（1977- ），女，副教授，碩士，研究方向機(jī)械工程。