新工科背景下“三維、四重”式實(shí)習(xí)教學(xué)模式研究與實(shí)踐

張 楠，牛永生

（安陽(yáng)工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，河南安陽(yáng)455000）

2017年初，為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列重大戰(zhàn)略，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，并發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知》《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)[1-3]。習(xí)近平總書(shū)記特別重視高等教育事業(yè)，強(qiáng)調(diào)要把培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人作為高校重要職責(zé)，要堅(jiān)持立德樹(shù)人、以文化人。為此，要在課程中融入思政、融入德育［4］。新工科實(shí)習(xí)教學(xué)延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，教學(xué)活動(dòng)集中，學(xué)生學(xué)習(xí)精力集中，且能接觸豐富的社會(huì)實(shí)例，如能合理、有力利用此階段開(kāi)展德育工作，成效有望提高?；诖?，對(duì)于新工科背景下以增強(qiáng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)效果、體現(xiàn)培養(yǎng)就業(yè)導(dǎo)向性為目標(biāo)的實(shí)習(xí)教學(xué)改革研究勢(shì)在必行。

1 實(shí)習(xí)現(xiàn)狀分析

以化工專業(yè)為例，現(xiàn)階段普通本科高校工科專業(yè)的實(shí)習(xí)活動(dòng)普遍具有以下特點(diǎn)：

①多采用集中實(shí)習(xí)模式。企業(yè)指導(dǎo)教師帶隊(duì)參觀，學(xué)生走指定路線，看指定位置，聽(tīng)指定內(nèi)容，互動(dòng)少。集中實(shí)踐培訓(xùn)便于統(tǒng)一組織，統(tǒng)籌管理，安全保障度高，但不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也在一定程度限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)選擇性和自主性，缺乏培養(yǎng)寬度和區(qū)分度。

②在實(shí)習(xí)內(nèi)容選擇上，高校和實(shí)習(xí)單位各有側(cè)重。高校從組織角度出發(fā)多強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)安全、實(shí)習(xí)紀(jì)律和實(shí)習(xí)目的，而實(shí)習(xí)單位多基于自身特點(diǎn)來(lái)介紹企業(yè)文化、生產(chǎn)工藝、設(shè)備流程等，雙方對(duì)化工專業(yè)的“三傳一反”機(jī)理、典型設(shè)備、生產(chǎn)控制方式及廠區(qū)布局原則等重要基礎(chǔ)性問(wèn)題的闡述都不夠系統(tǒng)、全面，容易形成疏漏。

③實(shí)習(xí)指導(dǎo)多以現(xiàn)場(chǎng)講授為主，“啟發(fā)式”“互動(dòng)式”“翻轉(zhuǎn)課堂”等優(yōu)秀教法運(yùn)用較少，信息化教學(xué)手段的多樣性、生動(dòng)性和豐富性優(yōu)勢(shì)更是沒(méi)有得到有效發(fā)揮，這對(duì)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)自主思考都極為不利，也不利于在有限實(shí)習(xí)期內(nèi)幫助學(xué)生完成從感性到理性的認(rèn)識(shí)提升，不利于更高層次的理論指導(dǎo)實(shí)踐。在2019年筆者開(kāi)展的實(shí)習(xí)效果調(diào)研中，對(duì)常規(guī)實(shí)習(xí)效果的滿意度調(diào)查顯示，不太滿意和不滿意的比例高達(dá)31.5%。

④德育在實(shí)習(xí)教學(xué)中的開(kāi)展力度不夠。企業(yè)的實(shí)習(xí)指導(dǎo)多由企業(yè)指導(dǎo)教師完成，但實(shí)習(xí)前期對(duì)于該部分教師的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段未進(jìn)行有效的檢測(cè)和培訓(xùn)，故而講解大多“就事論事”，缺乏對(duì)學(xué)生工程素養(yǎng)和道德情操培養(yǎng)的引導(dǎo)。

基于此，對(duì)實(shí)習(xí)的方式、方法、教學(xué)內(nèi)容、考核手段等的變革是符合高等教育發(fā)展的有益嘗試。

2 相關(guān)概念說(shuō)明

課題結(jié)合新工科建設(shè)要求，依據(jù)“三維、四重”方式對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)進(jìn)行改革。

何謂“三維”？我們知道，合理而優(yōu)化的生產(chǎn)工程、工藝決定化工企業(yè)的利潤(rùn)水平，生產(chǎn)安全對(duì)化工企業(yè)具有“一票否決”權(quán)，而創(chuàng)新及社會(huì)發(fā)展中的擔(dān)當(dāng)決定著企業(yè)的未來(lái)發(fā)展前景，三者具有辯證統(tǒng)一關(guān)系（見(jiàn)圖1）。結(jié)合新工科對(duì)高等教育人才的綜合實(shí)力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐水平的高標(biāo)準(zhǔn)要求，項(xiàng)目擬從工程建設(shè)與優(yōu)化、安全生產(chǎn)管理及創(chuàng)新責(zé)任意識(shí)養(yǎng)成等三個(gè)維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面教育培養(yǎng)。

圖1 化工企業(yè)“三線”關(guān)系圖

何謂“四重”？2017年4月在天津大學(xué)舉行的新工科研討會(huì)上，與會(huì)代表一致認(rèn)為：培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐，既是當(dāng)務(wù)之急，也是長(zhǎng)遠(yuǎn)之策。為切實(shí)實(shí)現(xiàn)該目的，項(xiàng)目計(jì)劃在實(shí)習(xí)教學(xué)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)及教法實(shí)施中在重工藝設(shè)計(jì)反思，重工程構(gòu)建分析，重安全管理設(shè)計(jì)，重創(chuàng)新理念、民族擔(dān)當(dāng)意識(shí)養(yǎng)成等四方面進(jìn)行重點(diǎn)融入。

①重工藝設(shè)計(jì)反思。工藝是項(xiàng)目可行性基礎(chǔ)，也是企業(yè)立足之必需，合理而優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)是企業(yè)生存的核心基礎(chǔ)。從以往的學(xué)生實(shí)習(xí)報(bào)告中，總能發(fā)現(xiàn)他們能描述詳細(xì)的工藝過(guò)程、工藝條件，但對(duì)于為什么這樣設(shè)計(jì)沒(méi)有足夠的分析與反思，因而，作為新工科所倡導(dǎo)的高質(zhì)量、高素質(zhì)型工程人才，“知其然”，“知其所以然”非常重要。因此，在實(shí)習(xí)教學(xué)過(guò)程中，對(duì)工藝設(shè)計(jì)設(shè)定更多的互動(dòng)、反思與推理是必要的。

②重工程構(gòu)建分析。工程是生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的保障，卓越工程師既要領(lǐng)會(huì)工程要義，又要在要義中做文章，最終成就任務(wù)可達(dá)、經(jīng)濟(jì)可省、安全可靠的工程體系。故而，在學(xué)生認(rèn)知生產(chǎn)設(shè)備、流程線、管線管網(wǎng)等的基本形式時(shí)，不僅要理解掌握“形”，更要清楚明確“意”，這就要求在教法中突出注重“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”，變“被動(dòng)認(rèn)知”為“主動(dòng)探索”，讓學(xué)生在工程中尋找、對(duì)比并歸納相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)、操作特點(diǎn)和優(yōu)化可能，在豐富工程認(rèn)知的同時(shí)，完成工程操作技能、設(shè)計(jì)能力和優(yōu)化能力的提升。

③重安全管理設(shè)計(jì)?；どa(chǎn)以“安全”為第一設(shè)計(jì)要素。如何在生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)強(qiáng)化安全，防控風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。這也是合格工藝優(yōu)化師、工程設(shè)計(jì)師必須具備的專業(yè)技能，在校內(nèi)，理論課程中關(guān)于安全的介紹相對(duì)有限，與實(shí)際接軌、與先進(jìn)技術(shù)接軌更顯不足，故而引導(dǎo)學(xué)生在化工企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行中觀察并分析各種安全管理手段及其作用方式、作用效果，對(duì)于強(qiáng)化學(xué)生安全認(rèn)知極為重要。

④重創(chuàng)新理念、民族擔(dān)當(dāng)意識(shí)養(yǎng)成。創(chuàng)新是高等教育區(qū)別于其他教育的明顯特征，基于中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代的國(guó)家發(fā)展需要，學(xué)生不僅要能將理論知識(shí)及實(shí)踐技能，落實(shí)在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等方面，更要以國(guó)家發(fā)展、民族擔(dān)當(dāng)為己任，主動(dòng)尋求改革、創(chuàng)新。校企協(xié)作幫助學(xué)生樹(shù)立民族擔(dān)當(dāng)意識(shí)、創(chuàng)新發(fā)展理念，充分激發(fā)他們的創(chuàng)新熱情，為國(guó)奉獻(xiàn)熱情，是新時(shí)代高等教育培養(yǎng)的終極達(dá)成。

3 “三維、四重”式實(shí)習(xí)教學(xué)模式實(shí)施方案

3.1 實(shí)驗(yàn)方法的選定

采用實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班方式開(kāi)展，以2016級(jí)化學(xué)工程與工藝專業(yè)為實(shí)驗(yàn)班，其他為對(duì)照班，差別化開(kāi)展畢業(yè)實(shí)習(xí)。橫向、縱向比對(duì)效果來(lái)觀察該法的具體效果。

3.2 “三維”實(shí)習(xí)內(nèi)容的設(shè)置

在實(shí)習(xí)開(kāi)展前，依照“三維”特點(diǎn)對(duì)實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行梳理（如圖2），對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容的初步培訓(xùn)，在思想上明確其學(xué)習(xí)方向及學(xué)習(xí)重點(diǎn)；同時(shí)，加強(qiáng)與企業(yè)指導(dǎo)教師的溝通交流，結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)，進(jìn)一步明確各維度的教學(xué)內(nèi)容，并核定各維度的講授重點(diǎn)、難點(diǎn)，增強(qiáng)實(shí)習(xí)教學(xué)的導(dǎo)向性。

圖2 “三維”式實(shí)習(xí)內(nèi)容的設(shè)置

4 教學(xué)改革效果

4.1 學(xué)生工程理念有明顯增強(qiáng)

在以往的實(shí)習(xí)報(bào)告中，學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)過(guò)程中工程特點(diǎn)的認(rèn)知較為淺薄，對(duì)于工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選用、廠區(qū)規(guī)劃及管控方法等環(huán)節(jié)背后的“經(jīng)濟(jì)性”“安全性”和“環(huán)保性”原則往往不能意識(shí)或充分分析。在采用“三維、四重”式教法對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)進(jìn)行改革后，在實(shí)習(xí)報(bào)告中約有2/3同學(xué)對(duì)于工藝工程中的“工程性”特點(diǎn)有較為深入的分析及歸納；在答辯環(huán)節(jié)，被提問(wèn)到設(shè)備附件設(shè)計(jì)依據(jù)或某些工藝處理的設(shè)計(jì)理念時(shí)，多數(shù)同學(xué)能夠從效果提升、經(jīng)濟(jì)、安全或環(huán)保角度對(duì)于問(wèn)題進(jìn)行闡述，與未采用該法教學(xué)的班級(jí)橫向?qū)Ρ刃Ч黠@。

與此同時(shí)，在隨后的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)于課題的完成度及工程效果分析中也有較好的表現(xiàn)，2020年化學(xué)工程與工藝專業(yè)開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)的50余位同學(xué)中，能對(duì)工藝及設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)及環(huán)保初步分析及反思的比例高達(dá)95%。

該法運(yùn)用于化工原理等工程性較強(qiáng)的理論課程同樣獲得了較好的培養(yǎng)效果[5]。

4.2 學(xué)生對(duì)于實(shí)習(xí)的認(rèn)知更為明確

在2019年和2020年對(duì)學(xué)生進(jìn)行的實(shí)習(xí)效果調(diào)研結(jié)果分析中，2019年關(guān)于實(shí)習(xí)目的和實(shí)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知清晰度顯示，即便學(xué)生已經(jīng)到了大四，所有專業(yè)課程均學(xué)習(xí)過(guò)，但對(duì)于在企業(yè)實(shí)習(xí)能夠熟悉了解到的內(nèi)容，認(rèn)識(shí)仍非常的片面，除了工藝流程、典型設(shè)備90%的學(xué)生知道要學(xué)習(xí)外，其他各類實(shí)習(xí)內(nèi)容包括重要的反應(yīng)設(shè)計(jì)及廠區(qū)布局都有20%-50%的學(xué)生意識(shí)不到能夠?qū)W習(xí)；而在2020年教法改革后，同比2019年，關(guān)于各部分實(shí)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知清晰度均有不同程度的上升。

4.3 初步呈現(xiàn)出分類培養(yǎng)的效果

在“三維”培養(yǎng)方式開(kāi)展中，課題組發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于不同維度的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)興趣有明顯不同，以此作為誘導(dǎo)，可以更深入的對(duì)學(xué)生開(kāi)展區(qū)別化培養(yǎng)，增強(qiáng)就業(yè)針對(duì)性，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的就業(yè)導(dǎo)向。

4.4 學(xué)生的擔(dān)當(dāng)意識(shí)、責(zé)任意識(shí)教育成效初顯

在思政教育全線融入過(guò)程中，企業(yè)對(duì)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、就業(yè)市場(chǎng)穩(wěn)定、行業(yè)水平提升等方面做出的貢獻(xiàn)是實(shí)習(xí)教學(xué)的思政重點(diǎn)，同學(xué)們總能從中領(lǐng)悟到職業(yè)蘊(yùn)含的民族擔(dān)當(dāng)；同時(shí)，配合企業(yè)在工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的創(chuàng)新思路的開(kāi)拓歷程講述，也充分培養(yǎng)了同學(xué)們的工程師責(zé)任感與使命感。在私下交流、答辯及實(shí)習(xí)報(bào)告中，超半數(shù)同學(xué)主動(dòng)提到了自己在思想層面擔(dān)當(dāng)意識(shí)、責(zé)任意識(shí)的成長(zhǎng)情況。

4.5 校企合作融洽度得到增強(qiáng)

在“三維、四重”式實(shí)習(xí)教法培養(yǎng)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性得到了長(zhǎng)足發(fā)展，在企業(yè)深入一線生產(chǎn)或頂崗實(shí)習(xí)時(shí)，其對(duì)工作表現(xiàn)出的極大熱情和鉆研業(yè)務(wù)的全情投入，不僅為企業(yè)贏得了實(shí)效，也讓企業(yè)挖掘出了潛在人才，這在一定程度上為企業(yè)培養(yǎng)了很好的業(yè)務(wù)骨干后備。企業(yè)社會(huì)服務(wù)、管理理念和技術(shù)革新等層面的正向教育宣傳，也使長(zhǎng)時(shí)間身在其中的學(xué)生產(chǎn)生依戀，這促成了更多就業(yè)意向的達(dá)成。以某企業(yè)為例，2017年該企業(yè)意向錄取學(xué)生3人，2018年錄取5人，2019年錄取7人，呈穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

校企實(shí)習(xí)層面的互相滿意也在一定程度上促進(jìn)了校企合作密切度的提升。近年來(lái)，學(xué)校與部分實(shí)習(xí)基地在新型功能材料、綠色化學(xué)和天然產(chǎn)物提取及藥物合成研究方向圍繞國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和河南省化工、醫(yī)藥及相關(guān)行業(yè)需求，加大創(chuàng)新基礎(chǔ)研究，全面提升原始創(chuàng)新能力，積極開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研合作，承擔(dān)行業(yè)企業(yè)急需的橫向科研項(xiàng)目，解決企業(yè)的實(shí)際困難。同比2018年，2019年相關(guān)學(xué)院橫向項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)增長(zhǎng)率突破100%，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力也得到了極大的提升。