基于世界一流工程教育實踐的應用型本科人才培養(yǎng)模式系統(tǒng)性構建

孫 輝

(安徽信息工程學院 教務處，安徽 蕪湖 241100)

自“應用型本科人才”的概念被提出以來，地方高校已普遍將應用型人才作為新的人才培養(yǎng)目標定位，應用型人才培養(yǎng)也逐漸從明確定位向不斷提高質(zhì)量過渡[1]。應用型本科人才作為一種人才類型概念，其本質(zhì)是學以致用，知識結構強調(diào)現(xiàn)時性、復合性和跨學科性，能力結構強調(diào)運用知識和方法的綜合能力以及解決問題的實踐能力，素養(yǎng)結構強調(diào)溝通交流、團隊合作、計劃執(zhí)行等職業(yè)素養(yǎng)[2]。

一方面，應用型人才培養(yǎng)涵蓋工程型人才培養(yǎng)[3]；另一方面，工程教育的目的主要是借助其為工業(yè)發(fā)展提供高質(zhì)量應用型人才，進而推動經(jīng)濟社會發(fā)展[4]。工程教育的定位、目標與應用型人才培養(yǎng)之間存在較大交集，因而工程教育所采取的教育實踐可以用來指導應用型本科人才的培養(yǎng)。借鑒世界一流工程教育的改革實踐經(jīng)驗，深化應用型本科人才培養(yǎng)模式改革，進而提升應用型本科人才培養(yǎng)質(zhì)量，是一條值得探索的路徑。

1 工程教育與應用型本科人才培養(yǎng)

1.1 工程教育的要求

現(xiàn)代工程教育強調(diào)知識的整合和綜合運用，既不能“狹窄于技術”，又不能“技術上狹窄”[5]，需要進一步促進學科間的交叉融合以及教學內(nèi)容的綜合化，關注人才的綜合素質(zhì)整體提高。工程教育的根本是實踐，其通過讓學生參與設計、制造和科技創(chuàng)新等實踐活動，獲取解決工程實際問題的經(jīng)驗。學生最終不但能勝任某一工程領域工作，還能夠根據(jù)專業(yè)領域的變化來快速調(diào)整和適應[6]。同時，與工業(yè)、企業(yè)界密切聯(lián)系是實現(xiàn)工程教育回歸工程的必由之路。

1.2 應用型本科人才培養(yǎng)的要求

在培養(yǎng)目標方面，應用型本科人才立足于需求導向和能力本位。應用型本科人才的培養(yǎng)鏈要和產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈緊密對接，適應國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需要。應用型本科人才能力的培養(yǎng)要包含知識運用、技能應用、價值觀體現(xiàn)等綜合要素。

在教學模式方面，應用型本科人才培養(yǎng)重在實踐導向。教學活動圍繞利于學生掌握實踐性知識開展，教學內(nèi)容以工作過程為中心來組織，考核評價以實踐產(chǎn)物形式為對象。基于制作的學習、基于項目的學習、基于工作的學習均是有效的實施途徑，產(chǎn)教協(xié)同育人模式在其中發(fā)揮重要作用。

在培養(yǎng)過程方面，應用型本科人才培養(yǎng)以學生為中心。建構主義心理學和自人本主義心理學衍生出的“學生為中心”教學理論，推動了全球范圍的以教為中心向以學為中心轉變。應用型本科人才的培養(yǎng)過程要不斷探索如何讓學生學會學習，并且能不斷學習，成為能充分適應變革社會的完滿的人。

1.3 工程教育與應用型本科人才培養(yǎng)的契合點

工程教育和應用型本科人才培養(yǎng)有著明顯的內(nèi)在聯(lián)系。一是從培養(yǎng)目標來看，社會和市場的需要是兩者的共同驅(qū)動，綜合能力的塑造是人才培養(yǎng)的共同要求。二是從教學模式來看，均是明確的實踐導向，強調(diào)學生從動手實踐中獲取、應用知識和經(jīng)驗，教學內(nèi)容強調(diào)重新組織和綜合，業(yè)界的參與具有不可替代的作用。三是從培養(yǎng)過程來看，均重視學生的可持續(xù)發(fā)展。

2 國際工程教育的實踐現(xiàn)狀

現(xiàn)代工程與產(chǎn)業(yè)技術已呈現(xiàn)“跨界整合、交叉融合、高度集成、快速多變”的新特征[1]，新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革帶來的全球全方位變革將給人類生產(chǎn)模式、生活方式、價值理念產(chǎn)生革命性的深刻影響。本科教育只有進一步轉變理念、模式、方法、技術和評價方式，才能應對世界的變化[7]。

麻省理工學院為梳理全球工程教育發(fā)展現(xiàn)狀，2018年發(fā)布了《全球一流工程教育發(fā)展報告(The Global State of the Art in Engineering Education)》，為全球本科工程教育改革發(fā)展提供了豐富信息，影響廣泛[7]。報告指出：未來的工程教育引領高校需要“在預算有限的情況下，能面向大規(guī)模學生群體成功實施系統(tǒng)綜合的培養(yǎng)方案和課程體系，并將一流教育實踐融入培養(yǎng)方案之中”，可以“通過貫穿一條設計項目主線來實現(xiàn)有序銜接的、高度整合的課程設置”。

3 應用型本科人才培養(yǎng)模式的系統(tǒng)構建

通過直接參與報告翻譯，安徽信息工程學院教學管理團隊對全球一流工程教育發(fā)展現(xiàn)狀有了全面了解，并對學校過往教育實踐進行了深刻反思，對國內(nèi)工程教育優(yōu)秀實踐開展了廣泛調(diào)研。通過翻譯、學習、反思、調(diào)研、融合的方式，立足工程教育和應用型本科人才培養(yǎng)的契合點，進一步明確了培養(yǎng)具有工程設計能力、實踐創(chuàng)新能力、自主學習能力，能夠解決綜合、系統(tǒng)、復雜實際問題的高素質(zhì)應用型本科人才的核心目標，以基于項目的學習改革為抓手，為學生帶來更多以學生為中心的學習體驗，系統(tǒng)性地設計應用型本科人才培養(yǎng)模式。

3.1 使用統(tǒng)一的“3+1”課程設置結構

在已有的秋、春、夏三學期制基礎上，四年制本科人才培養(yǎng)方案使用“3+1”統(tǒng)一課程設置結構，即三年校內(nèi)培養(yǎng)、一年校外培養(yǎng)，為全校范圍內(nèi)的跨學科學習體驗設計提供框架結構保障。

在三年校內(nèi)培養(yǎng)階段，前兩年為大類培養(yǎng)，即同一專業(yè)類的培養(yǎng)方案在一、二年級時按照大類培養(yǎng)打通，實現(xiàn)寬基礎教育。第三年為分方向培養(yǎng)，面向產(chǎn)業(yè)、行業(yè)、企業(yè)和職業(yè)需求聚焦設置專業(yè)人才培養(yǎng)方向，做好專業(yè)方向動態(tài)調(diào)整，增加培養(yǎng)方案對市場需求變化的適應性和靈活性。在大二結束前開展專業(yè)方向入口測評，建議學生方向選擇，按照專業(yè)方向分流培養(yǎng)，支持學生跨方向選修課程，增加學生的選擇性。

在大三結束前開展校外培養(yǎng)的準入測評，未通過的學生利用夏季時間進行第二輪測評，學生靈活地分批進入第四年校外培養(yǎng)階段，貫通企業(yè)實習和畢業(yè)設計。

3.2 統(tǒng)籌基于項目的學習教學目標體系

將基于項目的學習改革作為激發(fā)學生學習動機、增加學生學習投入、實現(xiàn)學生反思性成長的關鍵舉措。以能力目標為核心，以任務需求為起點，以分析、設計、實施和驗收為標準項目模塊，以團隊式指導和協(xié)作式學習為主要教學組織形態(tài)，深度推進基于項目的學習改革，通過在項目情境中解決開放式的問題，培養(yǎng)學生知識獲取、計劃制定、規(guī)范實施、溝通合作、自我評估和創(chuàng)新迭代的能力，系統(tǒng)規(guī)劃基于項目的學習的四層次教學目標體系。

第一層次是初步感知，確立工程意識。以專業(yè)基本技能的應用為主，引導學生將科學理論運用于工程實踐，了解項目任務在項目流程中的位置和作用，初步認識工程活動，確立工程意識。

第二層次是鞏固提升，培養(yǎng)工程能力。開展綜合性實踐項目，以工程問題為對象，將多種專業(yè)知識和技能，尤其是信息技術，融入到工程實踐之中，強化學生綜合運用知識解決工程問題的能力。引導學生理解一個工程項目的目標與任務、技術與方案、實施與管理和結題與評估等工作流程及其主要工作內(nèi)容，理解團隊分工與合作及本人作為成員的作用，學會在項目中提煉問題、分析問題和解決問題的方法和了解過程。

第三層次是深化拓展，注重工程創(chuàng)新和系統(tǒng)性思維培養(yǎng)。引導學生在原有實踐基礎上對企業(yè)典型的工程項目進行設計、開發(fā)、實現(xiàn)、迭代，在工程實踐中培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，系統(tǒng)地掌握項目流程與內(nèi)容，能夠適應需求變化、處理矛盾因素、系統(tǒng)考慮問題。

第四層次是持久發(fā)展，注重就業(yè)能力培養(yǎng)。引導學生在真實工程環(huán)境中開展工程實踐，直面現(xiàn)實問題，在現(xiàn)實中培養(yǎng)學習能力、適應能力，進一步提升實踐能力，做好學生角色向社會職業(yè)角色的順利過渡，實現(xiàn)良好職業(yè)生涯發(fā)展。

3.3 系統(tǒng)設計支撐目標達成的四級挑戰(zhàn)項目

按照“基礎性”“專業(yè)性”“系統(tǒng)性”“職業(yè)性”的銜接遞進原則構建基于項目的教學體系和四級挑戰(zhàn)項目，促進項目內(nèi)容的連接貫通，項目結果的關聯(lián)運用。

挑戰(zhàn)項目1設置在大一夏季學期，由專業(yè)負責設計，專業(yè)內(nèi)學生團隊完成單個項目任務。任務應是某個綜合性項目的必要組成，運用大一階段所學的主要通識課和學科基礎知識完成。學生個體的項目選擇以及完成情況作為學生在挑戰(zhàn)項目2中組隊的參考依據(jù)。

挑戰(zhàn)項目2設置在大二夏季學期，由學院負責設計，學生以團隊形式完成一個從真實項目抽象、簡化得到的項目，積極引導學院內(nèi)學生跨專業(yè)組成團隊。項目能體現(xiàn)真實項目的完整工作流程和核心工作內(nèi)容，體現(xiàn)對前兩年所學知識的綜合運用。項目的選擇以及完成情況作為學生大三專業(yè)方向選取的依據(jù)，幫助學生初步明確未來職業(yè)發(fā)展方向。

挑戰(zhàn)項目3設置在大三春季學期，由學院負責設計并鼓勵跨學院共同設計，學生以團隊形式完成一個企業(yè)級的設計項目，積極引導跨學科專業(yè)學生組成團隊，利用學生團體的多樣化背景，在團隊合作中促進學生個體的系統(tǒng)性思維培養(yǎng)。項目不僅要包含完整的工作流程和工作內(nèi)容，還要具有較高的學科整合性，包含較為復雜的工程技術和一定的沖突因素，需要學生團隊創(chuàng)造性地去解決。項目的完成情況作為學生是否可以進入校外培養(yǎng)階段的依據(jù)。

挑戰(zhàn)項目4設置在企業(yè)培養(yǎng)階段，對于參加集中實習的學生，由學院負責聯(lián)系實習企業(yè)確定學生參與的項目團隊和企業(yè)實際項目，在真實工程實踐環(huán)境下開展項目。數(shù)據(jù)與條件取自工程現(xiàn)場，指導人員由企業(yè)技術人員和專業(yè)教師共同擔任，以企業(yè)技術人員為主，設計方案和設計結果直接接受現(xiàn)場或工程實踐檢驗，項目即轉化為畢業(yè)設計。在完成項目后學生應達到企業(yè)準入職工程師的標準。高年級學生可申請以創(chuàng)業(yè)項目替代挑戰(zhàn)項目4，獲得的創(chuàng)業(yè)實踐學分用以置換企業(yè)實習學分，創(chuàng)業(yè)設計代替畢業(yè)設計。

項目設計注重挑戰(zhàn)性、選擇性、趣味性和迭代性。所有項目都應提供詳細的標準規(guī)范并公布給學生，允許學生自主提出項目并在符合標準的情況下納入項目范圍，充分發(fā)揮學生在項目設計中的資源供給和教學合作作用，探索打造眾創(chuàng)的項目教學文化。探索設計具有長久活力且性能或目標具有不斷提升空間的可迭代項目作為挖掘?qū)W生創(chuàng)造性潛能的載體，通過同一或相近項目學習成果的不斷迭代促進人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)升級。

3.4 開發(fā)入門培養(yǎng)課程，引導學生適應基于項目的學習

依托專業(yè)導論類課程設計入門級課程項目(挑戰(zhàn)項目0)，啟蒙新生工程、設計概念，循序漸進地培養(yǎng)學生探索項目所需的關鍵工具和技術路線，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作和主動學習文化，促使學生適應解決不確定性和開放性的問題，改變學生之前所養(yǎng)成的被動接受知識、僅關注解題和考試的學習習慣。依托智慧教室，以小班化、探究式教學的方式實施，教師以布置自學任務為主，課外時間參加學生項目進展研討活動，課內(nèi)時間用于學生討論、展示。

圖1 系統(tǒng)性的基于項目的學習的應用型本科人才培養(yǎng)模式

3.5 運用4D項目設計方法構建基于項目的學習網(wǎng)絡

運用4D方法設計開發(fā)基于項目的實踐教學網(wǎng)絡，即1D的課程內(nèi)項目，2D的學期課程間項目，3D的跨學期課程間項目以及4D的跨學科項目。綜合利用優(yōu)質(zhì)學生項目、學科競賽項目、科研創(chuàng)新項目、企業(yè)案例項目、按需創(chuàng)設項目、真實需求項目等，與四級挑戰(zhàn)項目主線一同，形成基于項目的學習網(wǎng)絡(基于項目的學習串)。

3.6 利用線上教學支撐基于項目的學習

對MOOC和SPOC的資源呈現(xiàn)方式進行改進，盡可能將知識、技能類的學習內(nèi)容以主題單元的形式放到線上，同時將主題單元間、主題與學科專業(yè)間的關聯(lián)性和依賴性以可視化映射圖的方式呈現(xiàn)。支持學生根據(jù)自身興趣、遇到的具體問題個性化地確定需要學習的主題單元。以專業(yè)類或者課程類為試點，探索構建在線學習主題知識樹，一方面基于智慧教室自主進行主題單元的資源建設，另一方面收集能夠用于主題知識樹的外部已有在線學習資源并予以加工，不斷完善主題單元，運用其支撐線上學習和線下基于項目的學習的混合式教學模式改革，同時將線上學習延伸至校外培養(yǎng)階段，探索更長時間、更高質(zhì)量的實踐教學。

3.7 注重對基于項目的學習進行合理評價

充分發(fā)揮基于項目的學習在激發(fā)學生內(nèi)驅(qū)力、提升學生解決實際問題的能力等方面的優(yōu)勢，公平評價團隊各成員對于項目的貢獻，通過有效的評價方法確保在基于項目的學習中每名參與的學生均能受益。加大對國內(nèi)外基于項目的學習的評價方法和實施流程的綜述性研究和詳細案例研究，總結成果、試點使用、評估效果、逐步推廣，同步探索研發(fā)項目學習在線評價系統(tǒng)，支撐對學生在基于項目的學習過程中的形成性評價。通過將各級挑戰(zhàn)項目的評價結果運用于學生后續(xù)的項目學習之中，讓學生對自身的項目完成質(zhì)量自發(fā)重視和負起責任。

4 結語

安徽信息工程學院通過對《全球一流工程教育發(fā)展報告》的深度解讀和綜合借鑒，結合自身的信息化教學產(chǎn)教融合優(yōu)勢，立足中國地方應用型本科高校實際，將世界一流工程教育的優(yōu)秀實踐轉化為了充分融合線上課內(nèi)課外學習和線下校內(nèi)校外實踐的系統(tǒng)性的應用型本科人才培養(yǎng)模式設計方案。學校將在“十四五”期間通過加強工程教育研究、修訂人才培養(yǎng)方案、優(yōu)化線上教學系統(tǒng)、設立重大建設專項、更新教學管理制度等措施逐一落實教育綜合改革發(fā)展規(guī)劃，充分利用自身的體制機制優(yōu)勢，創(chuàng)新探索，勇于實踐，為我國地方高校深化應用型本科人才培養(yǎng)模式改革、涌現(xiàn)一流工程教育的新興代表提供鏡鑒。