基于科教融合、以賽促學(xué)的精益化人才培養(yǎng)探索與實(shí)踐1)

馬新玲

(華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200237)

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，在21世紀(jì)的第二個(gè)十年，特別是隨著人工智能技術(shù)的勃興，現(xiàn)代社會(huì)實(shí)際上進(jìn)入了變革時(shí)代，新科技革命已經(jīng)開始[1]。國(guó)家實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)＋”等重大戰(zhàn)略，為中國(guó)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新機(jī)遇，注入了新動(dòng)力[2]。科技競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是人才競(jìng)爭(zhēng)，科教融合是提高高等教育質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新引領(lǐng)型工程技術(shù)人才、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新協(xié)同的重要途徑[3]，其本質(zhì)是把半抽象的探索未知的科研過程向能夠陳述的顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)科研與教學(xué)的交叉融合，是在傳統(tǒng)認(rèn)知型教育模式基礎(chǔ)上的提升轉(zhuǎn)型，有效突破了以教師為中心、重在知識(shí)傳播教學(xué)模式的瓶頸，全方位培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、精技能、廣視野、富有科學(xué)精神和遷移應(yīng)用能力的卓越人才。

1 精益化人才培養(yǎng)模式的核心思想

1.1 新工科背景下人才的核心素養(yǎng)要求

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，工程教育肩負(fù)時(shí)代重任，始終走在科教興國(guó)和改革創(chuàng)新的前沿。教育部從服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，提出“新工科”建設(shè)這項(xiàng)持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃[4]，培養(yǎng)能夠適應(yīng)、支撐、引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式的創(chuàng)新引領(lǐng)型卓越工程人才。在此背景下，如圖1所示，本文從關(guān)鍵品質(zhì)、專業(yè)技能和工程能力三個(gè)維度，總結(jié)出精益化人才培養(yǎng)模式的核心思想。新工科教育當(dāng)是有靈魂的教育，以立德樹人為根本，培養(yǎng)關(guān)照人類命運(yùn)、能夠引領(lǐng)世界發(fā)展、有家國(guó)情懷和奉獻(xiàn)擔(dān)當(dāng)意識(shí)的棟梁之材；專業(yè)技能作為基礎(chǔ)保障，對(duì)卓越工程技術(shù)人才要求十分強(qiáng)調(diào)“專業(yè)與精深”，穩(wěn)扎穩(wěn)打是擁有杰出工程能力的重要前提；工程能力是作為工程教育的最終目標(biāo)，是前兩個(gè)方面的綜合與再提升，是水到渠成的結(jié)果。三者相互關(guān)聯(lián)又層層遞進(jìn)，構(gòu)成新工科背景下集態(tài)度、知識(shí)和能力于一體的人才核心素養(yǎng)要求。

圖1 精益化人才培養(yǎng)模式的核心思想

1.2 基于科教融合、以賽促學(xué)的人才培養(yǎng)理念

科教融合是將科研探索過程中的方式方法轉(zhuǎn)化為能夠陳述、傳授、實(shí)踐的教學(xué)模式的過程。基于雙創(chuàng)競(jìng)賽，實(shí)行項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、小組化綜合實(shí)踐創(chuàng)新模式，以成果為導(dǎo)向，對(duì)學(xué)生進(jìn)行精益化深度培養(yǎng)。如圖2所示，學(xué)生在項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、實(shí)踐與反思中理解“理論–實(shí)踐–創(chuàng)新–理論”這一閉環(huán)學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，達(dá)到鞏固專業(yè)知識(shí)技能、收獲創(chuàng)新實(shí)踐能力和強(qiáng)化相關(guān)工程意識(shí)的目的，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)由學(xué)科情境向應(yīng)用情境的轉(zhuǎn)變。在這個(gè)過程中，教師是知識(shí)的轉(zhuǎn)化者和傳播者，是學(xué)生學(xué)習(xí)的引領(lǐng)者、幫助者以及共同學(xué)習(xí)的伙伴，學(xué)生是轉(zhuǎn)化過程的參與者與知識(shí)的承接者。

圖2 基于科教融合、以賽促學(xué)的人才培養(yǎng)理念示意圖

同時(shí)以賽促學(xué)教育模式又能促進(jìn)“校、院、系”多元主體協(xié)同發(fā)力，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)踐基地建設(shè)，推進(jìn)學(xué)科交叉，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、師資、實(shí)踐場(chǎng)地等資源的協(xié)同共享。注重雙創(chuàng)項(xiàng)目學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的螺旋推進(jìn)，通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)成果的優(yōu)化迭代，加強(qiáng)核心課程教學(xué)的內(nèi)涵設(shè)計(jì)，融合創(chuàng)新實(shí)踐案例、工程實(shí)例與企業(yè)真實(shí)情景到課堂，讓學(xué)生更深刻地理解理論與實(shí)踐之間的辯證關(guān)系，在潛移默化中提升其綜合工程能力。此種教育模式能較好地兼顧差異化和特色化教育，在專業(yè)性和綜合性的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)過程中，促進(jìn)師生深入探索、踴躍嘗試、批判創(chuàng)新和挑戰(zhàn)權(quán)威。

2 精益化人才培養(yǎng)模式的設(shè)計(jì)構(gòu)思

2.1 精準(zhǔn)——育人為綱，科創(chuàng)為徑

主動(dòng)謀劃未來，回應(yīng)發(fā)展之勢(shì)，培養(yǎng)能夠?qū)I(yè)技能應(yīng)用于不斷擴(kuò)大的情境之中、快速掌握新技能、擔(dān)任新角色的多面手，使他們能夠不斷適應(yīng)、學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)，在快速變化的世界中定位和再定位自己，這是時(shí)代的需求和高等教育的責(zé)任與使命。在精益化人才培養(yǎng)思路中，堅(jiān)持以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)每位學(xué)生個(gè)性的挖掘和潛能的激發(fā)。科創(chuàng)作為精準(zhǔn)有效的途徑，使先驗(yàn)知識(shí)和特質(zhì)差異化的個(gè)體在被充分尊重、精益培訓(xùn)、學(xué)習(xí)實(shí)踐的科創(chuàng)環(huán)境中逐步獲得工程人才所需的核心素養(yǎng)，即關(guān)鍵品性、專業(yè)知識(shí)與工程能力，三者相互聯(lián)系又相互影響。其中關(guān)鍵品性是矢量，專業(yè)知識(shí)在科創(chuàng)競(jìng)賽這一具體情境中充分發(fā)揮關(guān)鍵作用，激發(fā)學(xué)生綜合工程能力的提升，使他們?cè)诳苿?chuàng)項(xiàng)目中體現(xiàn)出優(yōu)秀的系統(tǒng)思維、領(lǐng)導(dǎo)協(xié)同能力、學(xué)習(xí)能力和思辨創(chuàng)造力。在工程具體情境中體現(xiàn)為迅速勝任某項(xiàng)工作、統(tǒng)籌兼顧和終身學(xué)習(xí)的特質(zhì)，是具有戰(zhàn)略眼光、創(chuàng)新精神和綜合工程實(shí)踐能力的領(lǐng)袖人才。

2.2 精益——推陳出新，持續(xù)改進(jìn)

如圖3是精益化人才培養(yǎng)模式的閉環(huán)學(xué)習(xí)認(rèn)知體系，能一步步引導(dǎo)學(xué)生深入理解并靈活運(yùn)用“理論–實(shí)踐–創(chuàng)新–理論”的科學(xué)研究方法。

圖3 精益化人才培養(yǎng)模式的閉環(huán)學(xué)習(xí)認(rèn)知體系

針對(duì)第一次參與雙創(chuàng)項(xiàng)目的學(xué)生，此階段的人才培養(yǎng)，要聚焦到每個(gè)個(gè)體，使其獲得扎實(shí)且全面的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備、基本的科研思路方法與遷移運(yùn)用的能力是培養(yǎng)的重中之重?！爸笔腔A(chǔ)、是前提，通過引導(dǎo)學(xué)生閱讀優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案、重復(fù)再現(xiàn)經(jīng)典科創(chuàng)作品，將科創(chuàng)過程中探索未知的思路理念、方法步驟情境化?！靶小笔侵攸c(diǎn)、是關(guān)鍵，在臨摹與實(shí)踐中揣摩原創(chuàng)的設(shè)計(jì)思路、總結(jié)其研究方法，進(jìn)一步彌補(bǔ)知識(shí)空缺、積累操作經(jīng)驗(yàn)。這種以練促學(xué)的指導(dǎo)方法，做到了理論知識(shí)學(xué)習(xí)與實(shí)踐鞏固的連貫銜接、緊密結(jié)合、知行合一。

在進(jìn)行第一階段系統(tǒng)培養(yǎng)之后，基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽，進(jìn)行項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的小組化綜合實(shí)踐培養(yǎng)。項(xiàng)目從選題開始，小組成員與指導(dǎo)教師反復(fù)討論溝通，不斷提出新思路，歸納總結(jié)并優(yōu)化選擇，直至確定方案、計(jì)劃實(shí)施。深了解、廣調(diào)研，緊跟時(shí)代步伐、保持專業(yè)特色，研究課題的先進(jìn)性、集成性、需求導(dǎo)向性是使得項(xiàng)目充滿活力的重要保障。學(xué)生在討論選題的過程中，創(chuàng)新思維得到激發(fā)與引導(dǎo)，文獻(xiàn)調(diào)研、總結(jié)歸納能力將顯著提升。在第一階段理論與實(shí)踐相結(jié)合的系統(tǒng)培養(yǎng)基礎(chǔ)上，項(xiàng)目小組獨(dú)立進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、推動(dòng)其向優(yōu)質(zhì)高效方向發(fā)展是水到渠成、瓜熟蒂落。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽的實(shí)踐環(huán)境下，以賽促學(xué)、科教融合，學(xué)生們能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，做到推陳出新。在此過程中，學(xué)生們潛移默化掌握了從實(shí)踐到創(chuàng)新這一重要的科學(xué)研究的思路方法。

基于以賽促學(xué)的精益化人才培養(yǎng)模式，不止步于雙創(chuàng)競(jìng)賽取得的累累碩果。引導(dǎo)學(xué)生從科創(chuàng)經(jīng)歷中總結(jié)提煉出經(jīng)驗(yàn)方法、規(guī)律教訓(xùn)，是育人成果從量變到質(zhì)變的關(guān)鍵。經(jīng)過諸多比賽的歷練，此階段學(xué)生已經(jīng)擁有豐富的設(shè)計(jì)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累和過硬的實(shí)物樣機(jī)制作技能，精益求精、持續(xù)改進(jìn)是該階段對(duì)學(xué)生更進(jìn)一步的期望與要求。實(shí)行高年級(jí)對(duì)低年級(jí)“傳幫帶”的合作化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，高年級(jí)同學(xué)在經(jīng)驗(yàn)傳授、方案優(yōu)化、統(tǒng)籌兼顧的過程中強(qiáng)化了領(lǐng)導(dǎo)決策能力、協(xié)調(diào)管理能力和交流溝通能力。學(xué)生挖掘規(guī)律理論、示范引領(lǐng)的過程，是對(duì)過去參賽經(jīng)歷的“取其精華、去其糟粕”，并從中收獲科研能力、系統(tǒng)思維和終身學(xué)習(xí)意識(shí)。低年級(jí)在濃厚的科創(chuàng)氛圍下，專業(yè)技能、應(yīng)用能力、執(zhí)行能力將迅速提升，快速適應(yīng)“理論–實(shí)踐–創(chuàng)新–理論”的科學(xué)研究方法，并一屆屆不斷實(shí)現(xiàn)突破、精益求精、續(xù)延傳承。

2.3 精簡(jiǎn)——并行高效，追求卓越

具體到小組化綜合實(shí)踐的實(shí)施環(huán)節(jié)，精簡(jiǎn)是準(zhǔn)則，即進(jìn)度并行高效、合作各盡其能、項(xiàng)目追求卓越。

進(jìn)度上力求精簡(jiǎn)，追求項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程的零失敗率。采用并行高效的思路準(zhǔn)則，學(xué)生團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽的每個(gè)階段，并非相互獨(dú)立、順次進(jìn)行，而是彼此關(guān)聯(lián)、相互影響。要在確立研究方向之初，就綜合考慮文獻(xiàn)調(diào)研、構(gòu)思選題、方案設(shè)計(jì)、加工裝配和運(yùn)行調(diào)試等環(huán)節(jié)，并且將這種并行設(shè)計(jì)理念貫穿始終，最快的速度、最高的質(zhì)量，是精益化人才培養(yǎng)模式永恒的追求。結(jié)合“理論–實(shí)踐–創(chuàng)新–理論”科學(xué)研究方法的閉環(huán)學(xué)習(xí)認(rèn)知體系，與高年級(jí)對(duì)低年級(jí)“傳幫帶”的合作化學(xué)習(xí)模式，確保項(xiàng)目小組成員系統(tǒng)性思維、豐富的經(jīng)驗(yàn)與卓越的技能可以統(tǒng)籌兼顧，是并行高效的思路準(zhǔn)則得以良好實(shí)施的重要保障。

以人為本、各取所長(zhǎng)的團(tuán)隊(duì)工作理念，是合作過程高效精簡(jiǎn)的前提。“術(shù)業(yè)有專攻”，任何成果的取得都是集體智慧的結(jié)晶。精益化人才培養(yǎng)模式既能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生素質(zhì)綜合全面的提升，又十分注重每位成員優(yōu)點(diǎn)和潛力的挖掘，充分兼顧其個(gè)性化發(fā)展。通過將任務(wù)細(xì)化、各司其職的方式，引導(dǎo)每位成員做到“專精尖”。更重要的是，要營(yíng)造平等尊重的科創(chuàng)環(huán)境，每位小組成員不僅是聽從老師和團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的組織安排、執(zhí)行任務(wù)，還要發(fā)揮主觀能動(dòng)性，提出合理化建議，起到?jīng)Q策和輔助決策的作用。

3 以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃為例的培養(yǎng)模式實(shí)踐

如圖4所示，以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，是基于科教融合、以賽促學(xué)的精益化人才培養(yǎng)模式的實(shí)施，將科研探索未知這一有層次、系統(tǒng)性、從基礎(chǔ)到綜合的過程，具體到實(shí)踐參與層面，逐步提升學(xué)生科研參與的廣度與深度。

圖4 以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃為例的培養(yǎng)模式實(shí)踐示意圖

3.1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃的層次設(shè)計(jì)

針對(duì)機(jī)械專業(yè)以賽促學(xué)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，從鼓勵(lì)積極主動(dòng)、學(xué)有余力的同學(xué)申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、參與大學(xué)生課余研究計(jì)劃等科研活動(dòng)開始，引領(lǐng)學(xué)生探索科技前沿，激發(fā)工程興趣，在不斷豐富技能的過程中也促進(jìn)了學(xué)生們核心課程的理解掌握，實(shí)現(xiàn)了雙創(chuàng)項(xiàng)目學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的相輔相成。

在學(xué)生熟練掌握專業(yè)知識(shí)，具備扎實(shí)的文獻(xiàn)檢索、三維制圖、加工設(shè)計(jì)能力之后，指導(dǎo)其參加全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽、大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)比賽、機(jī)械工程創(chuàng)新大賽等創(chuàng)新類競(jìng)賽，此類比賽對(duì)分析設(shè)計(jì)或制作裝配有較高的要求，可以綜合力學(xué)、機(jī)械、控制、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等跨學(xué)科知識(shí)。此階段的培養(yǎng)實(shí)踐，是在靈活運(yùn)用、融會(huì)貫通的過程中對(duì)專業(yè)核心技能的強(qiáng)化突破。

參與“互聯(lián)網(wǎng)+”、“挑戰(zhàn)杯”等創(chuàng)業(yè)類競(jìng)賽，帶動(dòng)項(xiàng)目從模型到實(shí)體、從樣機(jī)到產(chǎn)品。此類比賽以新經(jīng)濟(jì)特征為引領(lǐng)，強(qiáng)調(diào)跨專業(yè)、多學(xué)科的深度融合，力求功能豐富、系統(tǒng)智能、清潔低耗，將工程實(shí)際分析、設(shè)計(jì)加工維護(hù)和市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理相結(jié)合，是對(duì)學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)和自主探究能力的挑戰(zhàn)。在此類競(jìng)賽的歷練過程中，將收獲系統(tǒng)綜合的工程思維，實(shí)現(xiàn)向厚基礎(chǔ)、精技能、具有思辨創(chuàng)新精神和終身學(xué)習(xí)能力的卓越人才的蛻變。

3.2 培養(yǎng)實(shí)踐模式的實(shí)施條件和資源

歷屆學(xué)生以傳承為紐帶，學(xué)術(shù)氛圍濃厚，能夠?yàn)槌踝R(shí)雙創(chuàng)競(jìng)賽、羽翼尚未豐滿的學(xué)生們樹立榜樣。學(xué)校人才基礎(chǔ)雄厚，科創(chuàng)經(jīng)驗(yàn)豐富，能為學(xué)生提供廣闊的學(xué)習(xí)平臺(tái)，還把思政教育融匯于傳承與奉獻(xiàn)的實(shí)際行動(dòng)之中，以立德樹人為根本，培養(yǎng)學(xué)生的擔(dān)當(dāng)意識(shí)，注入新工科教育之靈魂。

精良的實(shí)驗(yàn)室管理?xiàng)l理與規(guī)章制度，為項(xiàng)目的實(shí)施提供了環(huán)境保障。(1)以安全為第一要義。針對(duì)各類工具儀器的使用進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn)，幫助學(xué)生養(yǎng)成定期檢查的習(xí)慣。(2)樹立整理意識(shí)。建立零件庫(kù)，詳細(xì)記錄各類零件的型號(hào)圖片、材料材質(zhì)、尺寸公差、使用注意事項(xiàng)等信息，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)繪圖到樣機(jī)制作的一步到位，加快查找零部件速度、減少反復(fù)整改設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的次數(shù)，加工制作過程中積累的經(jīng)驗(yàn)又能持續(xù)優(yōu)化完善零件庫(kù)，形成正循環(huán)。(3)灌輸清潔理念。保持舒適明朗的實(shí)驗(yàn)室研究環(huán)境，力求整潔、美觀、清潔有序，劃分責(zé)任區(qū)，做到人人負(fù)責(zé)。將清潔整理、設(shè)備維護(hù)的時(shí)間成本壓縮到最低。

學(xué)校為雙創(chuàng)競(jìng)賽提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基于科教融合、以賽促學(xué)的精益化人才培養(yǎng)模式又能帶動(dòng)實(shí)踐基地建設(shè)，推進(jìn)學(xué)科交叉。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)成果反饋于課堂教學(xué)，不斷優(yōu)化完善，達(dá)到加強(qiáng)核心課程教學(xué)內(nèi)涵設(shè)計(jì)的目的。另一方面，大力推進(jìn)校企合作，建立面向產(chǎn)業(yè)需求的成果轉(zhuǎn)化體系，社會(huì)資源的整合，有助于科創(chuàng)項(xiàng)目進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)、更加符合產(chǎn)品市場(chǎng)化生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與社會(huì)良好地銜接。

4 結(jié)語

面對(duì)世界百年未有之大變局，培養(yǎng)創(chuàng)新引領(lǐng)型工程技術(shù)人才是重中之重，工程教育當(dāng)順應(yīng)發(fā)展、主動(dòng)謀劃。從關(guān)鍵品質(zhì)、專業(yè)技能和工程能力三個(gè)維度，總結(jié)新工科背景下人才的核心素養(yǎng)要求，提出基于科教融合、以賽促學(xué)的精益化人才培養(yǎng)模式，其精準(zhǔn)、精益、精簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)構(gòu)思主要體現(xiàn)為：育人為綱，科創(chuàng)為徑；推陳出新，持續(xù)改進(jìn)；并行高效，追求卓越。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃可以實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向的項(xiàng)目式綜合實(shí)踐創(chuàng)新，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和科創(chuàng)能力，為國(guó)家建設(shè)提供厚基礎(chǔ)、精技能、富有思辨創(chuàng)新科學(xué)精神和終身學(xué)習(xí)、遷移應(yīng)用能力的卓越人才。