地質工程專業(yè)實踐式教學對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探究

劉華南，邱 丹，郎秋玲，王 偉，戚 波

(長春工程學院 勘查與測繪工程學院，長春130012)

一、引言

自從“新工科”的概念在2016年被提出后，全國各大高校就開始對“新工科”的意義進行討論與探究。隨著我國強力啟動的“中國制造 2025”計劃，極大地加快了人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等科技革命的發(fā)展，我國勢必成為工業(yè)強國[1]。對此，我國急需增強新工科人才的培養(yǎng)與輸出，為加速核心技術的突破提供強有力的人才支撐。因此，如何構建新工科人才培養(yǎng)的課程體系，將新工科人才所需的實踐能力培養(yǎng)融入地質工程專業(yè)，并分析當前實踐教學問題，為新工科的蓬勃發(fā)展提供應用型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才是有待深研的問題。在新工科視域下，圍繞學生主體與企業(yè)需求導向，探究如何將引導式創(chuàng)新互動教學、遞進式創(chuàng)新實操訓練和自發(fā)式創(chuàng)新實踐引入地質工程創(chuàng)新教學中顯得尤為重要。

二、新工科視域下地質工程創(chuàng)新實踐的探索

地質工程專業(yè)創(chuàng)新教學的發(fā)展要以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2-3]。應用型本科院校新工科建設以學生為中心，以企業(yè)需求為導向，對工程技術人才的培養(yǎng)提出更高要求[4]。而全面深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，形成科學先進、廣泛認同的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，并制定完善的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策體系、服務體系也成為新工科背景下地質工程專業(yè)實踐人才輸出的新視域。在此視域下，地質工程專業(yè)更應該立足地質，專業(yè)培養(yǎng)以知識掌握為基礎，以能力增強為核心，以素質提升為目標，培養(yǎng)具有扎實的數(shù)學、力學、工程地質學、巖土工程學等知識結構，較強的巖土工程勘察、巖土工程設計與施工、地質災害評價與治理等實踐能力，濃厚的工程意識、創(chuàng)新意識、管理意識和社會責任感的高素質應用型地質工程一線高級專門工程技術和管理人才。地質工程專業(yè)更應該堅持以新工科為導向，以工程教育專業(yè)認證為目標，持續(xù)對本專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行改進。在畢業(yè)總學分不變的前提下，地質工程課程體系應增大創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的比重，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果計入綜合績點，由此激發(fā)學生自主探索能力及學習熱情。除了傳統(tǒng)課程體系的改變外，引導式創(chuàng)新互動、遞進式實操訓練和自發(fā)式創(chuàng)新實踐也激勵了專業(yè)教師對地質工程創(chuàng)新教學的科學探索。

三、新工科背景下創(chuàng)新實踐教學存在的問題

(一)創(chuàng)新實踐教育重視不足

自從國家提出“雙創(chuàng)”理念以來，許多應用型高校積極開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，對其認知也逐步加深，在政策的推動下，許多高校積極組建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教師隊伍，提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺[5]。但對于創(chuàng)新實踐教育的定位不足，缺乏新工科理念與新工科教育的指導，往往停留在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的較淺層次，尚未形成以學生為中心、成果為導向、持續(xù)改進的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐體系。譬如，一些傳統(tǒng)工科專業(yè)，不能根據(jù)新工科內涵與理念將創(chuàng)新實踐融入其中，實踐操作嚴重匱乏。因此，新工科的發(fā)展離不開新興產(chǎn)業(yè)的聚焦，培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力，有效融合創(chuàng)新教育與新工科理念，孕育敢創(chuàng)新、實踐強、愛思考、懂技術的應用型復合人才培養(yǎng)模式勢在必行。

(二)創(chuàng)新實踐教育融合力不夠

學科交叉融合會拓展視野，并在碰撞中激發(fā)新思維，創(chuàng)造出新事物。新工科視域中的創(chuàng)新就會體現(xiàn)出來，由此新技術的融合創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)技能的升級都將噴薄而出。如“智能制造與大數(shù)據(jù)”融合、“物聯(lián)網(wǎng)與云計算”融合等[6]?？萍几锩膭?chuàng)新離不開學科間跨域的技術交流并不斷打通跨學科融合壁壘，只有充分發(fā)揮求實創(chuàng)新、大膽假設、反復驗證、實際操作等精神，才能創(chuàng)造出新的科技成果。當前許多專業(yè)創(chuàng)新活動多停留在理念中，尚未激發(fā)真正的實踐活力，尚未實現(xiàn)多學科間真正的交叉融合，更缺乏科技論壇之間的交流，出現(xiàn)了項目參與不足或者學生主體作用發(fā)揮不足等問題，更導致了創(chuàng)新實踐教育融合力不夠的實際問題。

(三)創(chuàng)新優(yōu)勢不明顯

許多應用型本科院校擁有不少新工科專業(yè)，在傳統(tǒng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的道路上止步不前，尚未針對自身專業(yè)優(yōu)勢提供專業(yè)的創(chuàng)新技能培訓，特別是沒能成立專門的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院，整合校內新工科優(yōu)秀資源與潛在優(yōu)勢資源，對專業(yè)教師及學生進行創(chuàng)新實踐技能培訓。例如部分高校的特色專業(yè)，車輛工程專業(yè)、機械人專業(yè)、機械工程專業(yè)等新工科專業(yè)，出現(xiàn)實驗室閑置，師生交流不足，缺乏產(chǎn)教融合等問題[7-8]。因此，應用型本科院校新工科的創(chuàng)新實踐教育必須要以學生為中心，加強師生間交流、學生間交流、學科間交流、校企間交流，多利用校內實驗室、科技創(chuàng)新平臺、校外實習基地等資源強化學生創(chuàng)新實踐教育。

(四)創(chuàng)新成果轉化較弱

應用型本科院校中的新工科專業(yè)旨在培養(yǎng)出敢創(chuàng)新、善實踐的工科型技能人才，且能夠具有專業(yè)的理論知識、全面的科學素養(yǎng)、懂技術的應用型復合人才。在其培養(yǎng)的過程中，學生參與了大量的科研項目，學生利用校內實驗平臺持續(xù)跟進創(chuàng)新科研成果，特別是每年培育的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，使得每位學生都能參與到教師科研工作之中。但由于部分高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育只停留在理論層面，造成學生動手實踐能力差、項目創(chuàng)新不足、學科交叉融合不夠、科研成果難以轉化等問題，特別是發(fā)明專利創(chuàng)新不足、撰寫論文不及時、科研成果不能適應生產(chǎn)實際等問題，由此導致創(chuàng)新成果難以被企業(yè)采用，造成資源的嚴重浪費。

四、引導式創(chuàng)新互動

引導式創(chuàng)新互動教學主要以授課教師引導為主，將新工科理念、職業(yè)規(guī)劃及社會需求拋入課程教學環(huán)節(jié)中，引導學生樹立正確的人生觀、價值觀、職業(yè)觀，將創(chuàng)新能力與授課內容有機結合，增強學生對授課內容的興趣，引起師生共鳴，激發(fā)學習熱情，讓學生由內而外自主學習。這一引導方式的實施，可利用校外專家講座、學術論壇及專業(yè)課程講授為依托逐步開展。

(一)創(chuàng)意課程

引導式創(chuàng)新互動教學集中將專業(yè)教師的科研項目、實習案例引入課堂之中，利用行業(yè)痛點與先進案例相結合，在課程中分析案例、發(fā)現(xiàn)問題、提出解決辦法，以學生為中心、專業(yè)教師為支點，讓學生對課堂教學中的案例進行深入剖析，加強創(chuàng)新意識、實踐意識和應用能力的培養(yǎng)。因此，《工程地質學》《土力學》《基礎工程》《災害學》等專業(yè)課程應深化“基礎知識認知、創(chuàng)新能力培養(yǎng)及多學科交叉”理念，形成復合型教學體系，圍繞人才培養(yǎng)目標與輸出人才的實踐能力，銳意打造創(chuàng)意課程群。

立足入校即培養(yǎng)的教學理念，為新入校學生每年組織創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培訓，利用導師制的專業(yè)優(yōu)勢，讓本專業(yè)學生及時了解專業(yè)教師科研項目，并以此為依托加速創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的落實，鼓勵新生參加大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，培養(yǎng)科技創(chuàng)新能力，通過老帶新活動，培養(yǎng)出他們豐富的實踐經(jīng)驗和創(chuàng)新能力[9-10]。

(二)科技講座

傳統(tǒng)課程教學不易讓學生產(chǎn)生新鮮感，創(chuàng)新能力的提升離不開外來血液的注入。因此，應在地質工程專業(yè)開展“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科技論壇”，譬如長春工程學院就邀請了吉林大學、成都理工大學、中國地質大學和校企合作單位主管領導等名師及企業(yè)高管進入學校進行科技講座(見表1)，從勘察、基礎施工、地質災害防治等方面使學生全面了解行業(yè)的發(fā)展及先進科技的發(fā)展。學生通過跟高校教授與企業(yè)高管的交流互動，不僅解決了項目進行中的技術難點，更為產(chǎn)品設計提供了新的思路與方向，真正地使學生拓寬了視野、增長了見識、提升了能力，為新工科創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)提供了巨大的幫助。

表1 2021—2022 年長春工程學院創(chuàng)新講壇活動

(三)學科融合

校內實驗平臺、校企合作創(chuàng)新平臺因其創(chuàng)辦規(guī)模、經(jīng)費投入、學科基礎的不同，各個平臺的發(fā)展境況也不盡相同，由此也限制了學生創(chuàng)新實踐能力的提升，加之各學科間溝通交流不足，阻礙了各個學科的融合交叉、創(chuàng)新能力擴展等。因此，地質工程專業(yè)應建立學科交叉創(chuàng)新平臺。學生在科研項目中，應通過引薦校外企業(yè)高工、外專業(yè)技能名師及各類實驗平臺實驗教師等方式，加強師生間技術交流，從實踐中找出問題的解決辦法，大力提高學生的參與度與積極性。除此之外，校內導師應定期開展小范圍多學科融合式項目交流會，利用各專業(yè)技能所長，反復打磨科研項目與參賽項目，真正讓學生主動參與項目，使學生充分發(fā)揮團隊協(xié)作能力，各司其職，成為新工科背景下交叉融合型創(chuàng)新人才[11-12]。

五、遞進式實操訓練

引導式互動教學主要是以“引導+互動”為主，主要是激發(fā)學生的學習熱情。而遞進式創(chuàng)新實踐教學注重于“以學生為中心”的個性能力培養(yǎng)，地質工程專業(yè)可通過“卓越工程師班”的創(chuàng)建來開展遞進式創(chuàng)新實操。為構建工程技術應用能力，培養(yǎng)基礎扎實(懂管理)、實踐能力(善施工)和創(chuàng)新能力(會設計)強的應用型一線施工人才，部分高校可依托教育部批準為國家級“卓越工程師培養(yǎng)計劃”試點的專業(yè)優(yōu)勢，組建“卓越工程師班”?！白吭焦こ處煱唷笨刹捎谩?33”培養(yǎng)模式，即以工程技術應用能力和綜合素質培養(yǎng)為一條主線，三種能力、三個階段遞進式培養(yǎng)的人才培養(yǎng)模式，見表2。

表 2 “133”培養(yǎng)模式

“卓越工程師班”的培養(yǎng)是在地質工程專業(yè)培養(yǎng)的基礎上進行的一種深入式培養(yǎng)方式，以校企合作單位為依托，根據(jù)企業(yè)用人特點，聯(lián)合制定適合企業(yè)需求的學生培養(yǎng)方案，極大滿足以學生為中心、企業(yè)需求為導向的培養(yǎng)模式?！白吭焦こ處煱唷比诤细信d趣、樂實踐、喜創(chuàng)新、近專業(yè)的學生，班內學生配有專屬企業(yè)導師、校內導師、專職班主任，著力從校企文化、行業(yè)道德、環(huán)保創(chuàng)新、工程標準等方面指引學生具備“執(zhí)業(yè)注冊巖土工程師”的職業(yè)素養(yǎng)；全面指導班內學生“遞進式”實操訓練，并將“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的先進理念貫穿落實到教學實踐之中。

六、自發(fā)式創(chuàng)新實踐

自發(fā)式創(chuàng)新實踐主要借助我校各類專業(yè)競賽平臺，通過賺取可置換學分來提高課程學分績點。除了“卓越工程師班”集中“遞進式”培養(yǎng)方法外，大多數(shù)學生還可以通過“勘汐院”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺、“智慧雙創(chuàng)云”平臺等專業(yè)平臺自由組建項目團體，通過與外專業(yè)結合，發(fā)揮各專業(yè)優(yōu)勢，自發(fā)組團參加“三創(chuàng)”“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“大創(chuàng)”等項目及競賽活動，以項目合作為依托，拓寬專業(yè)知識，建立信息互換共享，走向生產(chǎn)項目，實現(xiàn)科技創(chuàng)新。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)引導下，2020—2022年間，譬如長春工程學院“卓越工程師班”宋建山同學多次參與到各類地質工程專業(yè)技能競賽中，共獲得雙創(chuàng)學分32學分，其中可置換學分達18學分。在“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“iCAN”等多項比賽中，獲吉林省電子商務“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽國家級特等獎1項，“互聯(lián)網(wǎng)+”省級銀獎1項，獲“挑戰(zhàn)杯”省級三等獎4項，各類校賽一等獎多項。同時，通過院內組織的“工程地質學專業(yè)知識競賽”“開放性實驗”“測繪技能大賽”“寶石鑒定技能大賽”等地質工程專業(yè)競賽，不但豐富了學生的業(yè)余生活，也鍛煉了地質工程專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力，為培養(yǎng)新工科創(chuàng)新人才奠定了堅實的基礎。

七、結語

在新工科的背景下，傳統(tǒng)填鴨式教學已經(jīng)不能適應當下教育發(fā)展趨勢，采用“以學生為中心，企業(yè)需求為導向”的引導式、遞進式、自發(fā)式創(chuàng)新實踐教學為主的交叉融合式教學，將以全新視野與融合創(chuàng)新的方式引導學生實現(xiàn)靈感迸發(fā)、思維互換、實操強化的不斷碰撞與不斷產(chǎn)出，把學生真正地培養(yǎng)成為具有懂管理、善施工、會設計的高素質復合型一線施工人才，在新工科視域下將新工科人才的培養(yǎng)與輸出落到實處，做到真正地服務區(qū)域、服務國家，為加速核心技術的突破提供可持續(xù)發(fā)展的應用型、復合型人才輸出貢獻力量。