新工科背景下多方協(xié)同育人“工程實踐”教學體系建設(shè)路徑探索

高長偉，丁英麗，郭 丹，黃翀陽

(1.遼寧科技學院 中美雙百學院, 遼寧 本溪 117004；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學 信息與電氣工程學院，遼寧 沈陽 110866；3.沈陽工業(yè)大學 電氣工程學院，遼寧 沈陽 110870 )

0 引言

受第四次工業(yè)革命影響，深入加強工程教育改革已在我國高等教育領(lǐng)域達成廣泛共識。近年來，中國科技飛速發(fā)展，工業(yè)改革穩(wěn)步推進，現(xiàn)代新技術(shù)企業(yè)對人才的需求主要體現(xiàn)為實用型、多元型、綜合型[1]。各級地方政府在新經(jīng)濟發(fā)展背景下大力推進地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，驅(qū)動區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展，新業(yè)態(tài)、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各行業(yè)對綜合應用型人才的需求迅猛增長，應用型“新工科”人才缺口持續(xù)增大[2-4]。地方應用型高校應立足地方經(jīng)濟發(fā)展，更新自身人才培養(yǎng)觀念，努力為社會培養(yǎng)具有“工匠精神”的綜合型專業(yè)人才[5-6]。

為了切實提高我國普通高等學校工程教育質(zhì)量，中國工程教育認證協(xié)會在出臺的《工程教育認證標準》中對高等學校人才培養(yǎng)方案中各類課程所占的比重給出了明確要求，并且各專業(yè)培養(yǎng)方案均須涵蓋完備的實踐教學模塊，專業(yè)辦學要以行業(yè)為依托切實加強校企合作，為學生提供與所學專業(yè)高度契合的實習實訓條件，達到培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力的目的[7-10]。對于地方應用型本科高校而言，實現(xiàn)新工科人才培養(yǎng)目標應更注重于理論教學與實踐教學的有機融合。畢業(yè)生踏上工作崗位后，應能以應用理論促進技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級，具備為企業(yè)和社會創(chuàng)造新價值的能力[11-12]。因此，我國高等教育頂層設(shè)計有必要從“新的工科專業(yè)、工科的新要求”出發(fā)，致力于全面加強應用型新工科建設(shè)。特別是在新工科建設(shè)思想引導下大力加強實驗實踐教學體系建設(shè)，如建立校企合作多專業(yè)共享實習實訓基地、建設(shè)面向?qū)W科交叉融合的綜合型實驗室、開發(fā)項目式(案例式、活頁式)實驗實訓教學案例、積極開展虛擬仿真實驗等[13-15]。上述建設(shè)項目均屬新工科建設(shè)重點關(guān)注內(nèi)容，其具體實施對于解決工業(yè)4.0時代企業(yè)發(fā)展所急需的綜合應用型人才培養(yǎng)問題具有深遠意義。

近年來，國內(nèi)眾多學者圍繞新工科背景下的高等學校工程實踐教育問題展開了深入研究并取得了豐富的研究成果，具體涉及傳統(tǒng)工科專業(yè)建設(shè)與改造升級、實踐課程體系優(yōu)化、實踐教學模式改革、多學科交叉融合、校企聯(lián)合培養(yǎng)模式等諸多方面。這些成果的形成對于強化新工科背景下學生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有一定的指導意義。盡管目前我國高等工程教育已取得長足進步，但能滿足新工科人才培養(yǎng)目標的教育理念、人才培養(yǎng)模式、課程體系、工程實踐環(huán)境、教學方法、教學手段等方面仍有較大提高空間。文章以地方應用型本科高校工科專業(yè)“工程實踐”為例，深入探討新工科背景下多方協(xié)同育人實踐教學體系的建設(shè)路徑。

1 構(gòu)建多方協(xié)同育人工程實踐教學體系面臨的問題

現(xiàn)階段構(gòu)建新工科背景下多方協(xié)同育人實踐教學體系面臨諸多問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面。

(1)專業(yè)教學與行業(yè)、企業(yè)發(fā)展脫節(jié)

地方高校工科專業(yè)教師實踐經(jīng)驗缺乏，教學內(nèi)容安排與知識點講授依賴于更新緩慢的教科書，教學內(nèi)容與教學理念不能緊跟行業(yè)企業(yè)新技術(shù)發(fā)展趨勢。因此，普通高等教育如何做到密切關(guān)注行業(yè)企業(yè)實時變化，努力實現(xiàn)人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，有效縮短行業(yè)需求與高等教育之間的距離是構(gòu)建新工科背景下多方協(xié)同育人實踐教學體系亟需解決的關(guān)鍵問題之一。

(2)校外實踐教學難以監(jiān)督、質(zhì)量難以把控

工程實踐是普通高等教育實踐教學的主要環(huán)節(jié)，但由于受企業(yè)生產(chǎn)實際、規(guī)模等客觀因素限制，高校難以有效組織學生進入企業(yè)開展集中實習，使得學校尋求與企業(yè)開展合作教育路徑受到阻礙。另外，部分學生不愿接受學校統(tǒng)一安排，有強烈的創(chuàng)業(yè)愿望或希望能自行選擇實習企業(yè)，導致學生實習崗位多元化，難以保證實踐教學質(zhì)量。因此，高?！爱a(chǎn)-學-研-創(chuàng)”一體化與建立長效質(zhì)量監(jiān)控體系是構(gòu)建新工科背景下多方協(xié)同育人實踐教學體系需應對的另一關(guān)鍵問題。

(3)實踐教學經(jīng)費不足

培養(yǎng)高素質(zhì)應用型工程人才需要有充足資金支持實踐教學基地建設(shè)，辦學經(jīng)費短缺導致實踐教學經(jīng)費投入不足是很多地方高校所面臨的殘酷現(xiàn)實問題。如何在實踐教學經(jīng)費不足的情況下，最大限度地優(yōu)化整合各方面實習實訓資源，有效實現(xiàn)多方協(xié)同，拓展學生知識視野、提高學生實踐能力，也是構(gòu)建新工科背景下多方協(xié)同育人實踐教學體系所面臨的考驗。

2 建設(shè)內(nèi)容與建設(shè)方案

2.1 建設(shè)內(nèi)容

新工科背景下地方高校需結(jié)合自身學情與行業(yè)產(chǎn)業(yè)需求雙重影響因素制定人才培養(yǎng)目標，不僅要體現(xiàn)當下社會發(fā)展需求，更要有對未來社會發(fā)展需求的預判。以新工科建設(shè)思想為導向，對標工程教育專業(yè)認證標準，圍繞面向行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需求，科學制定切實可行的應用型人才培養(yǎng)方案，夯實專業(yè)理論基礎(chǔ)、尋求知識交叉融合、提高工程素養(yǎng)，注重綜合實踐創(chuàng)新，加強學生工程實踐能力培養(yǎng)，改善學生學習效果，建立有效教學反饋機制。

2.2 建設(shè)方案

2.2.1 強化工程實踐能力培養(yǎng)，設(shè)計“閉環(huán)式”多方協(xié)同培養(yǎng)方案

多方協(xié)同機制具體指高等學校、企業(yè)、政府多方機構(gòu)優(yōu)勢互補，從人才培養(yǎng)方案設(shè)計、實施、評價、反饋各環(huán)節(jié)進行全方位協(xié)同，促進高校教學研究與社會生產(chǎn)實踐相結(jié)合，達到優(yōu)化教學內(nèi)容、提高學生工程實踐能力的目的。“閉環(huán)式”多方協(xié)同培養(yǎng)方案反饋機制示意圖如圖1所示。

圖1 “閉環(huán)式”多方協(xié)同培養(yǎng)方案反饋機制示意圖

具體實施方法：

(1)以行業(yè)準繩為依據(jù)制定人才培養(yǎng)方案

《中國制造2025》明確提出“力爭用十年時間，躋身全球制造強國行列”。世界新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革對我國高技術(shù)應用型人才培養(yǎng)提出了更高要求。高校畢業(yè)生能夠?qū)⒄莆盏膶I(yè)知識應用到具體的行業(yè)領(lǐng)域中，有效解決行業(yè)企業(yè)所面臨的復雜工程問題是普通高等學校制定人才培養(yǎng)方案的依據(jù)。新工科背景下，基于行業(yè)需求的高技術(shù)應用型人才供需關(guān)系衍生機制如圖2所示。

圖2 新工科背景下應用型人才供需關(guān)系示意圖

(2)以O(shè)BE理念為指導修訂人才培養(yǎng)方案

遵循行業(yè)需求導向，以學生職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)劃為宗旨，最大程度保證教育目標與教育結(jié)果的一致性。以O(shè)BE理念為指導，實施應用型人才培養(yǎng)，基于明確的行業(yè)需求構(gòu)建課程體系，并積極探索切實可行的“因材施教”實施路徑，摒棄傳統(tǒng)的灌輸式學習思維。結(jié)合多元化、多梯次的達成度評價標準實現(xiàn)自我參照評價，促成實現(xiàn)與行業(yè)需求高度契合的高技術(shù)應用型人才培養(yǎng)目的。

以新工科建設(shè)理念為統(tǒng)領(lǐng)，對標工程教育專業(yè)認證標準，圍繞行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需求，合理制定應用型人才培養(yǎng)目標。著力提升學生學習效果，培養(yǎng)知識交叉融合能力，提高工程素養(yǎng)，并最終形成教學反饋，用于指導優(yōu)化服務于學生中心體系結(jié)構(gòu)的人才培養(yǎng)方案。完整的應用型人才培養(yǎng)方案與學生中心體系結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

2.2.2 基于“一體系、雙平臺”思想構(gòu)建多層次實踐教學平臺

聚合多方資源，基于“一體系、雙平臺”思想構(gòu)建多層次實踐教學平臺，優(yōu)化資源配置，各方對平臺的支撐關(guān)系如圖4所示。

圖3 應用型人才培養(yǎng)方案與學生中心體系結(jié)構(gòu)

圖4 各協(xié)同方對平臺的支撐關(guān)系示意圖

(1)優(yōu)化基于能力導向的多層次實踐教學體系

契合新工科建設(shè)需求，遵循“實踐-理論-實踐”的客觀世界事物認知規(guī)律，結(jié)合學生工程實踐能力訓練需要，統(tǒng)籌規(guī)劃課內(nèi)外實踐教學內(nèi)容。通過優(yōu)化資源配置，促進實踐教學內(nèi)容優(yōu)化重組，積極征詢在校生、畢業(yè)校友、企業(yè)以及其他院校專家意見建議，對所開設(shè)課程進行有效整合，形成利于學科交叉融合的模塊化專業(yè)知識拓撲結(jié)構(gòu)。優(yōu)化基于能力導向的涵蓋認知實踐、專業(yè)實踐、工程實踐等模塊化課程群的多層次、多維度縱深實踐教學體系。

(2)建設(shè)符合行業(yè)企業(yè)標準的校內(nèi)實踐教學平臺

校內(nèi)實踐教學平臺包括虛擬仿真實驗室和各開放實驗室，力求實現(xiàn)虛實結(jié)合、儀器共享、資源共用。

1)虛擬仿真實驗室

虛擬仿真實驗室具有便于實現(xiàn)信息化實驗教學、利于延伸專業(yè)實驗教學深度與廣度、可有效拓展實驗教學空間與時間等諸多優(yōu)勢。虛擬仿真實驗室可以高效整合校內(nèi)外實驗教學資源，將虛擬仿真實驗所需的相關(guān)參考教材、動畫圖片等教學資源上傳至虛擬實驗教學平臺上，學生可利用該平臺自行預習并進行相關(guān)實驗準備。教師利用虛擬仿真實驗室開展虛擬操作教學，可模擬完成大量因受環(huán)境和實驗條件等因素制約而無法完成的實體實驗，有效節(jié)省資源、提高教學效率，同時又有利于提高設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目的開出比例，培養(yǎng)學生復雜工程問題的分析解決能力與實踐創(chuàng)新能力。

2)開放式實驗室

開放式實驗室面向全體師生，承擔各類實驗教學任務，同時兼顧部分教師科研需求。為滿足學生課程實驗、自主設(shè)計實驗以及創(chuàng)新競賽等需要，對實驗設(shè)施、基礎(chǔ)信息實施日常管理，每個開放實驗室配備一名專職實驗指導教師。實驗教師負責全程監(jiān)督、指導課程實驗，為學生開展自主實驗提供便利條件與保障措施。實驗指導老師可根據(jù)實驗的具體實施效果，逐漸增加綜合型、設(shè)計型、新型實驗的開出數(shù)量，達到培養(yǎng)學生綜合實踐能力與創(chuàng)新意識的目的。

(3)建設(shè)行業(yè)先進的校外實踐教學平臺

校外實踐基地建設(shè)是高質(zhì)量開展高等工程教育的關(guān)鍵一環(huán)，積極開拓并有效利用校外實踐教學基地，能夠為學生工程實踐能力培養(yǎng)提供重要支撐。依托校外工程實踐基地可開展兩部分實踐內(nèi)容：首先，學生進入校外實踐基地以企業(yè)所面臨的實際工程問題作為實踐課題，在企業(yè)導師的引領(lǐng)下開展實訓活動，跟隨企業(yè)導師學習鍛煉新技能，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。其次，校企雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢，由雙方人員共同組成科研團隊申報企業(yè)工程項目與研究課題，聯(lián)合攻關(guān)現(xiàn)代前沿工程技術(shù)難題。同時科研團隊選拔部分優(yōu)秀學生參與項目研究，依托研究內(nèi)容開展本科畢業(yè)設(shè)計，并由校企雙方導師共同指導學生完成畢業(yè)設(shè)計，達到培養(yǎng)學生工程實踐能力與創(chuàng)新能力的目的。

2.2.3 以“多元化”考核為依托重構(gòu)學習效果評價體系

(1)學生學習效果評價主體多元化

新工科背景下，聚合多方資源協(xié)同培養(yǎng)滿足行業(yè)企業(yè)需求的高技術(shù)應用型人才，普通高等學校應摒棄單一灌輸式教學與單線考核思想，樹立與協(xié)作企業(yè)進行“全面溝通、共同考核”的新教學理念?？刹捎糜蓪W校、企業(yè)、第三方認定機構(gòu)組成的“三位一體”評價體系作為學生學習效果評價主體，并結(jié)合成果導向的過程考核評價機制對學生學習效果進行考核。

(2)學生學習效果評價方式多元化

按照行業(yè)企業(yè)要求制定人才培養(yǎng)與考核機制，改革現(xiàn)行考核制度，優(yōu)化考核方式。學習效果評價由學校與協(xié)作企業(yè)共同進行，對課程成績實施多樣化考核。學生在完成培養(yǎng)方案要求的所有課程內(nèi)容學習并通過考核后獲得學校頒發(fā)畢業(yè)證、學位證的同時，還可以基于1+X證書制度要求學生在畢業(yè)前取得相應專業(yè)領(lǐng)域從業(yè)資格證書或經(jīng)企業(yè)實踐考核認定具有取得該證書的同等能力。

(3)學生學習效果評價指標多元化

以新工科建設(shè)思想為統(tǒng)領(lǐng)，對標工程教育認證標準，充分考量學生層次水平，持續(xù)完善涵蓋理論知識基礎(chǔ)能力、實驗實踐動手能力、工程應用創(chuàng)新能力三個層次的遞進式多元化考核指標體系。在實踐教學環(huán)節(jié)中，對學生學習效果實施多元化評估更注重對學生應用創(chuàng)新能力的評估，持續(xù)完善課程目標達成度評價、反饋、改進機制。成立由專業(yè)負責人與骨干教師組成的專業(yè)教學質(zhì)量評估小組，依據(jù)課程考核結(jié)果計算課程目標達成度，并進一步評估其對畢業(yè)要求達成度的貢獻，將其作為評價課程目標是否達成的判斷依據(jù)。評價過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時向任課教師反饋。

2.2.4 持續(xù)建設(shè)“雙師”型教師隊伍，推進校企協(xié)同培養(yǎng)模式

(1)校企協(xié)同開展師資培訓活動

學校與企業(yè)共建教師企業(yè)實踐流動崗，加強高校師資培訓與技術(shù)交流活動，在校企協(xié)同過程中采取“走出去”和“引進來”的相結(jié)合培訓方式，定期組織教師開展教學觀摩、經(jīng)驗交流、實踐培訓等活動，全面提高一線教師的綜合素質(zhì)。出臺相關(guān)政策鼓勵專任教師積極步入企業(yè)進行掛職鍛煉，全面了解企業(yè)的經(jīng)營管理與運作方式，運用自身具備的專業(yè)知識與技能為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供服務，同時學習研究行業(yè)企業(yè)的新技術(shù)、新工藝，強化自身的工程實踐與創(chuàng)新能力。

(2)加大校企人力資源互通共享

大力發(fā)揮校企雙方各自人力資源優(yōu)勢，共建教師資源庫，促進雙方人力資源共享。高校聘請工程實踐經(jīng)驗豐富的企業(yè)工程師與校內(nèi)教師合作，共同完成工程背景較強的專業(yè)課教學工作，或定期聘請企業(yè)工程技術(shù)人員為學生開設(shè)專題講座，拓展學生知識視野。企業(yè)聘請校方優(yōu)秀專業(yè)教師為現(xiàn)場技術(shù)人員提供專業(yè)理論知識培訓，提高員工理論水平。高校教師步入企業(yè)生產(chǎn)一線中去，企業(yè)工程技術(shù)人才引入到學校中來，在相互交流學習的過程中促進雙方人員的共同成長。

(3)校企協(xié)同共建教學科研團隊

在教師與企業(yè)工程技術(shù)人員之間建立緊密合作關(guān)系，創(chuàng)建校企協(xié)同教學科研團隊，充分利用企業(yè)校外導師及項目資源，實現(xiàn)校企協(xié)同教學科研改革新模式。部分實踐性較強的課程采用工程案例項目化教學，并由企業(yè)直接參與授課。對于工程應用與創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，借助校企協(xié)同創(chuàng)新實踐平臺凸顯科研創(chuàng)新與實習鍛煉。

3 實施效果

上述建設(shè)方案在遼寧科技學院測控技術(shù)與儀器專業(yè)實施多年，并取得了豐富成果。多年來該專業(yè)積極開展校政合作、校企合作，與政府、企業(yè)建立了密切的合作關(guān)系。積極開拓校外實訓基地，為學生提供大量的頂崗實習崗位，有效保障了該專業(yè)的就業(yè)率和就業(yè)專業(yè)對口率。與本溪市市場監(jiān)督管理局合作服務本溪經(jīng)濟發(fā)展，提升了專業(yè)服務社會能力。獲得的成果主要包括：2020 年測控技術(shù)與儀器專業(yè)被評為遼寧省一流本科專業(yè)；近五年，專業(yè)骨干教師作為項目主持人獲批省級教改項目3項、教育部產(chǎn)學研協(xié)同育人項目5 項、獲批儀器類教指委教改立項2項、參與教育部新工科研究與實踐項目1項；團隊成員作為主持人獲得省級教學成果三等獎1項、校級教學成果二等獎與三等獎各1項；專業(yè)主干課“自動控制原理”和“過程控制系統(tǒng)”獲批“省級一流本科課程”。專業(yè)新建設(shè)的“遼寧科技學院計量校準技術(shù)實驗室”于2021 年7 月獲得中國合格評定國家認可委員會實驗室認可證書，這是目前遼寧省唯一獲此證書的高校。

4 結(jié)語

文章以地方應用型本科高校工科專業(yè)“工程實踐”教學體系建設(shè)為研究對象，深入探討如何有效構(gòu)建新工科背景下多方協(xié)同育人的實踐教學模式。在對現(xiàn)階段地方高校構(gòu)建多方協(xié)同育人實踐教學模式所面臨的問題進行分析的基礎(chǔ)之上，結(jié)合具體建設(shè)內(nèi)容提出建設(shè)目標，并進一步提出具體建設(shè)措施，為地方高校破解“工程實踐”教學難題提供新的思路。