農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)分層遞升式實踐教學模式構(gòu)建*

段潔利，閆國琦，楊洲

(華南農(nóng)業(yè)大學工程學院，廣州市，510642)

0 引言

自“十三五”規(guī)劃開始，我國就加快推進新工科的建設與發(fā)展，尤其是新工科建設的“三部曲”(“復旦共識”“天大行動”“北京指南”)的形成，以及《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》等文件的頒布，更是推動了一大批研究與實踐項目的快速啟動，主動建立應對能夠適應新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的中國工科建設新模式，全力推進創(chuàng)新型國家的建設，積極促進“中國制造2025”“教育強國”等系列國家戰(zhàn)略的實施。在此背景下，加強培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的工程技術人才，已經(jīng)成為高等教育的核心任務，也是促進創(chuàng)新型國家建設的基礎。

“創(chuàng)新”人才的培養(yǎng)，其根本在實踐能力的提升[1]，而實踐能力的培養(yǎng)正是工程教育的核心[2]。因此，創(chuàng)新型國家建設戰(zhàn)略的實施，體現(xiàn)在高等工科教育中，就是要加強對工科學生實踐能力的培養(yǎng)[3]。當前，針對工科實踐教學模式研究的文章主要集中于從理論層面探討實踐教學的內(nèi)涵、從宏觀層面分析實踐教學的問題并提出相應對策、從微觀層面對影響教學體系構(gòu)建的要素展開研究，例如教學方法、師資隊伍、課程建設以及教學模式等。在教學實踐中，隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)與技術的快速發(fā)展和復合型人才需求的持續(xù)增長，大多農(nóng)業(yè)類高等院校都增開了工科類專業(yè)，加強工科建設，但是以農(nóng)業(yè)科學為優(yōu)勢的農(nóng)業(yè)院校在工科專業(yè)的實踐教學建設方面相對滯后[4]。

為了能夠更好地培養(yǎng)創(chuàng)新能力強和實踐能力強的高素質(zhì)復合型人才，需要對農(nóng)業(yè)高校工科類專業(yè)的實踐教學模式進行研究。筆者對已有文獻進行詳細查閱、對比，對實踐教學形成深刻認識，通過文獻研究法、案例研究法、比較研究法展開研究，總結(jié)“分層遞升式實踐教學模式”的構(gòu)建策略，以期為實踐教學提供參考。

1 農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)實踐教學存在的問題

1.1 實踐與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)，課程缺少農(nóng)業(yè)特色

工科專業(yè)數(shù)量的快速增加和工業(yè)技術的迅猛發(fā)展導致高等農(nóng)業(yè)院校對工科專業(yè)實踐教學的準備不足，不能科學協(xié)調(diào)實踐教學層次間的關系，這就導致實踐教學的系統(tǒng)規(guī)劃出現(xiàn)不合理[5]。雖然工程實踐教學是分階段開展，但對實驗、實習與創(chuàng)新訓練環(huán)節(jié)如何系統(tǒng)銜接缺乏頂層設計。通過對一批農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)的調(diào)查對比發(fā)現(xiàn)，這些院校的工科專業(yè)實踐課程教學主要參照綜合類院?；蛘呤抢砉ゎ愒盒５恼n程進行設置，缺乏涉農(nóng)專業(yè)的知識，缺少對農(nóng)業(yè)工程人才的培養(yǎng)[6]。例如在一些院校的金工實習中，主要涉及數(shù)控車、鉗工等項目，與非農(nóng)院校的實習內(nèi)容相同，個別院校雖然會增加創(chuàng)新實踐的內(nèi)容，但仍然缺少農(nóng)業(yè)工程類的訓練項目，更不必提農(nóng)業(yè)領域的先進技術。

1.2 學生的工程意識弱、產(chǎn)業(yè)實踐少、創(chuàng)新能力不強

專業(yè)數(shù)量和學生規(guī)模迅速增長與條件建設滯后之間的矛盾導致工科專業(yè)的實踐教學質(zhì)量不高，培養(yǎng)的學生創(chuàng)新能力不強。其原因在于對學生工程意識的培養(yǎng)不夠重視，忽視理論與實踐之間的融合貫通，實驗、實習和設計等環(huán)節(jié)只是強調(diào)對工程技術知識的認知和理解[7]。例如在一些實驗教學中，教師主要通過講解、演示的方式完成課程內(nèi)容，再引導學生通過實驗指導步驟完成相應操作，所有學生將使用相同的實驗方法得出一致的結(jié)果。在這種狀態(tài)下，學生以被動學習為主，沒有創(chuàng)新思考的空間，將在極大程度上影響學生主動學習的積極性，也難以促進創(chuàng)新思維和發(fā)散思維的形成。再比如在企業(yè)實習中，以車間參觀為主，不能滿足工科專業(yè)人才的實踐訓練要求，這就導致學生面向產(chǎn)業(yè)的實踐能力與企業(yè)要求存在差距，畢業(yè)生難以較快適應崗位的職業(yè)要求。除此之外，教學科研的融合度也不夠，學生參與科研少，創(chuàng)新訓練少，教師科研項目的創(chuàng)新資源沒有被學生有效利用。學生創(chuàng)新能力的強弱與教學模式有直接關系，而在農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)中現(xiàn)行的實踐教學以傳統(tǒng)教學方式為主，已經(jīng)難以滿足創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求。

2 分層遞升式實踐教學模式構(gòu)建

為提高農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)實踐教學水平，滿足創(chuàng)新人才的培養(yǎng)要求，應當充分分析“農(nóng)業(yè)工程”的特點，結(jié)合人才培養(yǎng)要求進行實踐課程教學模式的構(gòu)建，既要符合工科人才的實踐能力培養(yǎng)需求，同時還要突出農(nóng)業(yè)人才的差異化特色，才能體現(xiàn)“農(nóng)業(yè)工程”人才的獨特價值。

2.1 實踐教學模式構(gòu)建思路

教學模式的構(gòu)建，需要以專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)為核心，圍繞人才的核心價值展開設計。從理論的角度來講，專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)一般由“認知—理解—應用—創(chuàng)新”四個環(huán)節(jié)構(gòu)成[8]，反應了學生在學習過程中逐步培養(yǎng)起來的專業(yè)素質(zhì)層次，對應的層次培養(yǎng)要求分別是：掌握專業(yè)基本理論、熟悉運用科學原理、解決工程實際問題、提升職業(yè)發(fā)展能力。與專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)對應，將實踐教學模式構(gòu)建分為“認知層”“理解層”“應用層”和“創(chuàng)新層”四個層次，代表了知識學習和能力形成的四個階段，每個層次根據(jù)人才培養(yǎng)的要求提出明確的目標和手段，再通過“課內(nèi)”教學和“課外”拓展的銜接與互補，促進學生在知識、能力、素質(zhì)方面得到協(xié)調(diào)發(fā)展，進而達到實踐能力階梯式上升的教學目標(如圖1所示)。

圖1 分層遞升式實踐教學模式Fig. 1 Hierarchical and ascending practice teaching mode

2.2 教學模式與措施

2.2.1 認知層：遞進式調(diào)優(yōu)實驗內(nèi)容，提高學生學習的自主性

要實現(xiàn)實踐能力的提升，必須優(yōu)化教學內(nèi)容，通過有效的教學策略提高學生主動學習的積極性[9]。因此，在“認知層”教學核心在于提高學生自主性，課內(nèi)完成基本實驗，課外開放共享實驗室，為學生的自主學習提供條件。在此過程中[10]，需要精簡陳舊的實驗內(nèi)容，增加新興科技、工程應用相關的知識，以體現(xiàn)“農(nóng)業(yè)工程”特色為優(yōu)。比如增加視頻觀看農(nóng)業(yè)機器人機構(gòu)、3D技術，加入現(xiàn)代CAD等設計軟件技術的應用等[11]。另外，實現(xiàn)教學實驗室全部向?qū)W生開放，設立大學生創(chuàng)新實驗室，且該實驗室在實驗內(nèi)容、使用時間和實驗室布置上由學生科技聯(lián)合會自主管理。

2.2.2 理解層：情景式增量訓練，強化創(chuàng)新意識

完成基礎知識教育后[12]，應按照工程項目全周期的流程設計和組織實踐教學，堅持以學生為中心，運用基于項目學習式的案例教學法，因地制宜，引導學生主動采取課程之間有機聯(lián)系的方式進行學習，強調(diào)工程設計、綜合應用和技術創(chuàng)新，再配套延伸性訓練，突出對學生工程技術與項目管理能力的培養(yǎng)。例如通過發(fā)動機、機床部件等典型機電生產(chǎn)裝備實物的拆裝，分析提高學生對產(chǎn)業(yè)及核心裝備的熟悉程度，強化學生的“工程意識、產(chǎn)業(yè)意識和創(chuàng)新意識”。

2.2.3 應用層：貫通式分布實訓內(nèi)容，增強人才與產(chǎn)業(yè)的交互性

進入應用層，則是更高一級的實踐過程[13]，需要改變常規(guī)模式中“先學理論課程、最后進行實訓”的安排，將實訓內(nèi)容分布在不同的年級，以“認識實習—工程訓練—產(chǎn)業(yè)實習”的過程增強實踐教學的交互性，并通過自主實踐的方式實現(xiàn)課程與就業(yè)的結(jié)合[14]，讓學生及早了解行業(yè)。例如為了整體了解和認識該專業(yè)，在大學一年級入學時系主任或?qū)I(yè)主任通過PPT、視頻等形式呈現(xiàn)該專業(yè)的主要實訓內(nèi)容，激發(fā)求知欲和對專業(yè)的興趣。貫通式分布實訓內(nèi)容將貫穿整個大學，到大學四個年級階段，將現(xiàn)代機制工藝綜合、先進制造技術訓練、機電控制、現(xiàn)代企業(yè)管理等多學科知識融合實踐，將實訓內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)實際緊密結(jié)合，對接人才培養(yǎng)與行業(yè)需求。

2.2.4 創(chuàng)新層：立體式融合產(chǎn)業(yè)科技資源，提高學生的行業(yè)實戰(zhàn)性

創(chuàng)新層是實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的最高實訓階段，通過“師生自定題目、結(jié)合科研選題、校企協(xié)同命題”的方式提高創(chuàng)新實戰(zhàn)性，再通過科技競賽、創(chuàng)業(yè)實踐的方法實現(xiàn)對學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的訓練。在此過程中[15]，需要建立教師與學生雙向選擇的本科生導師制，鼓勵學生從低年級開始參與教師的科研項目，提前確定畢業(yè)設計題目。同時，鼓勵學生在就業(yè)實習單位以工作內(nèi)容為畢業(yè)設計題目，并推進校企聯(lián)合指導方式。另外，應當組織高水平大學生科技競賽活動，實施“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練”，鼓勵學生創(chuàng)業(yè)團隊轉(zhuǎn)化教師科研成果，突出“教學、科研、生產(chǎn)、創(chuàng)業(yè)”四方面的融合，提升學生的創(chuàng)新能力和職業(yè)發(fā)展能力。

3 實踐教學資源優(yōu)化配置路徑

3.1 基于專業(yè)群組構(gòu)建校內(nèi)實踐教學平臺

實踐教學平臺是進行實踐教學的最重要的物質(zhì)保障[16]，包括基礎實驗室、專業(yè)實驗室、實訓實習基地等。為提高農(nóng)業(yè)院校工科實踐教學的成效，應當將工科專業(yè)進行分類[17]，按專業(yè)群組優(yōu)化資源配置，申報建設國家級、省級實驗教學示范中心，成立院級實驗教學中心，各專業(yè)開放共享實驗室，根據(jù)專業(yè)類別分層次制定實訓課程體系，訓練范圍擴大到學校所有專業(yè)。

3.2 校企協(xié)同構(gòu)建實習就業(yè)一體化基地

積極探索校企聯(lián)合共建產(chǎn)業(yè)實習基地的有效機制，合理利用社會辦學資源，構(gòu)建實踐就業(yè)一體化平臺。為此，應當充分利用實踐基地的工作條件和職業(yè)氛圍，把對人才培養(yǎng)的課堂延伸到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，發(fā)揮企業(yè)資源在辦學過程中的作用，實現(xiàn)實習與就業(yè)的無縫鏈接。同時，招錄具有機械工程企業(yè)工作背景和產(chǎn)業(yè)一線工作經(jīng)歷的人員作為專職實驗員，遴選實踐能力強的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導師指導學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練[18]，構(gòu)建校企共建協(xié)同育人基地[19]。

3.3 設計農(nóng)科特色的工農(nóng)結(jié)合實踐教學內(nèi)容

將學校農(nóng)科優(yōu)勢與特色和實踐教學相結(jié)合，比如在機械設計制造及其自動化、工業(yè)設計等專業(yè)的實踐教學內(nèi)容中可導入水稻播種、蔬菜嫁接、水果采運、甘蔗收獲等關鍵環(huán)節(jié)機械化裝備的科技應用案例，體現(xiàn)“農(nóng)業(yè)工程”的特點[20]。同時，將自動化、電氣工程等專業(yè)的實踐教學案例與精準農(nóng)業(yè)關鍵技術、農(nóng)業(yè)航空應用技術、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術等方面的科研成果進行融合，體現(xiàn)工農(nóng)結(jié)合的知識結(jié)構(gòu)與特色，有利于提高農(nóng)業(yè)院校工科專業(yè)學生運用現(xiàn)代工程技術解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)問題的能力。

4 結(jié)論

根據(jù)“認知—理解—應用—創(chuàng)新”構(gòu)建的分層遞升式實踐教學模式，滿足農(nóng)業(yè)院校工科人才培養(yǎng)的目標和實踐要求，各層次課內(nèi)、課外同步互動協(xié)同，實現(xiàn)了從認知、理解到應用、創(chuàng)新的“鏈式”能力遞升。該模式強化“工程意識、產(chǎn)業(yè)意識和創(chuàng)新意識”，可以有效提高學生的工程意識和產(chǎn)業(yè)熟悉度?；趯W生職業(yè)發(fā)展的“教學、科研、生產(chǎn)、創(chuàng)業(yè)”四融合，可以有效提升學生的職業(yè)發(fā)展能力。