新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革

高懷斌　馬逾　張傳偉　趙栓峰　文建平

摘 要：針對傳統(tǒng)實踐教學模式下學生按部就班完成預設實踐內(nèi)容，實踐效果不佳的情況。本文提出新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革新思路，有機融合教學、學科競賽，充分調(diào)動學生動手實踐的熱情，提升其創(chuàng)新應用能力。以“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革為載體，培養(yǎng)理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程人才。

關鍵詞：實踐教學 學科競賽 創(chuàng)新能力 賽教融合

實踐教學是提升機械類專業(yè)本科人才培養(yǎng)過程中提升學生動手能力、創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)[1]。然而，現(xiàn)階段機械類專業(yè)實踐教學內(nèi)容仍以傳統(tǒng)純理論教學為主，缺乏系統(tǒng)有效的實踐教學，學生實踐潛力無法有效挖掘[2，3]。另外，僅有的實踐內(nèi)容更新不及時，造成學生實踐內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)實際脫節(jié)[4]。針對上述問題，以車輛工程專業(yè)為例，我們認為應大力開展汽車類學科競賽，引導學生將理論教學環(huán)節(jié)內(nèi)容在競賽實踐中運用，給予學生充分的自由發(fā)揮空間，提升其創(chuàng)新能力、協(xié)作能力等素質(zhì)[5，6]。

本文從新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革入手，著重闡述如何培養(yǎng)理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程人才。

1 傳統(tǒng)實踐教學存在的問題

傳統(tǒng)實踐教學環(huán)節(jié)首先由教師進行理論教學，然后學生進行按部就班的實踐。根據(jù)對機械類畢業(yè)生及行業(yè)企業(yè)的訪調(diào)結(jié)果看，“實踐環(huán)節(jié)不足”“內(nèi)容與新技術不匹配”等問題突出。

此外，學校層面也存在一些困境。首先，很多高校在“寬口徑、厚基礎”教育理念引導下將培養(yǎng)方案共性化，導致很多工科專業(yè)課程體系同質(zhì)化，未突出人才專業(yè)特色，畢業(yè)生素質(zhì)與企業(yè)實際生產(chǎn)需求存在偏差。其次，實踐環(huán)節(jié)落實不到位，存在儀器設備配置保障以及綜合性實驗項目、競賽培訓、科研訓練項目在教學平臺、實驗空間、師資等資源上碎片化的問題。第三，教師自身實踐能力本身不高，對企業(yè)運行模式不了解，對行業(yè)最新技術跟進不及時，實踐教學過程中存在“填鴨式”現(xiàn)象。

2 “學練研賽”四位一體實踐教學體系主要內(nèi)容

首先，必須明確工程教育專業(yè)認證標準和西安科技大學車輛工程專業(yè)培養(yǎng)目標和辦學定位，人才培養(yǎng)改革須體現(xiàn)我校礦用車輛與工程車輛的學科特色，根據(jù)對培養(yǎng)人才素質(zhì)要求，按照頂層設計原則，優(yōu)化課程設置，整合課程內(nèi)容，注重學生綜合素質(zhì)培養(yǎng)。理論知識與工程實踐緊密結(jié)合，使學生從被動式的聽課、復習、考試變?yōu)橹鲃邮綄W習，實現(xiàn)“在實踐中創(chuàng)造，在創(chuàng)造中學習”，使學生的綜合能力不斷提高，培養(yǎng)一批能適應社會生產(chǎn)、建設需要的創(chuàng)新實踐型高素質(zhì)人才，具體內(nèi)容如下：

（1）優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，改革實踐教學體系

立足于本科全周期教學過程，從創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)角度出發(fā)，減少純理論教學，增加開放設計型、研究創(chuàng)新型實驗課程。按照先基礎、后綜合、再創(chuàng)新的思路，循序漸進地安排實驗教學計劃。依托生產(chǎn)實習、畢業(yè)設計等專業(yè)技能綜合創(chuàng)新實踐，強化高校教學實踐過程與企業(yè)生產(chǎn)實際的聯(lián)系。同時，精選大量來自企業(yè)的真實項目，有效抽取技術知識點和行業(yè)知識點，經(jīng)過標準化和模塊化，將知識點融入實踐教學項目中。推動現(xiàn)代信息技術與實踐教學的融合，充分利用開放的MOOC等線上平臺，擴展硬件欠缺部分的教學內(nèi)容。

（2）打造“一體化”實訓創(chuàng)新平臺，構建復合型人才培養(yǎng)機制

以學科競賽為驅(qū)動、創(chuàng)新實踐為目標，專業(yè)、年級和推薦方式均不受限制的情況下組建“汽車創(chuàng)新設計實驗班”，專門劃定汽車創(chuàng)新設計工作空間，實現(xiàn)“動手有地方，經(jīng)費有支持”，打造“一體化”實訓創(chuàng)新平臺。支持學生參加“汽車工程協(xié)會巴哈越野車大賽”、“Honda節(jié)能競技大賽”、“飛思卡爾杯智能車競技大賽”、“大學生方程式汽車大賽”等各大汽車類專業(yè)學科競賽。興趣目標雙驅(qū)動背景下，學生有充分的自我發(fā)揮空間，實踐知識吸收速度顯著加快，結(jié)合校外協(xié)同企業(yè)共同指導幫助，學生整體素質(zhì)與企業(yè)發(fā)展所需更匹配。

（3）優(yōu)化實踐教學內(nèi)容改革，完善實踐課程評價體系

依據(jù)“基礎、應用、創(chuàng)新”三級能力培養(yǎng)體系，將課程體系劃分為基礎層、模塊層和綜合實踐層，設置不同課程體系模塊，將課程評價體系匹配上述模塊。采用多元化考核方式，實現(xiàn)學習型導向。通過過程考核、項目考核以及期末考核綜合評定學生在全實踐周期內(nèi)的表現(xiàn)。具體如下：（1）過程考核，分別為考勤、小組互評和教師綜合評定。（2）項目考核，考查學生項目任務的完成情況，包括方案設計、系統(tǒng)調(diào)試、功能實現(xiàn)等。（3）期末考核，題目多為與課程任務相關的問題，使學生有更多的發(fā)揮空間。

3 “學練研賽”四位一體實踐教學體系構建方法

基于上述“學練研賽”四位一體實踐教學體系，仍需探索具有實際操作可行性的方法，具體如下：

（1）構建學科競賽實踐教學平臺，整合落實教學硬件條件

由學院院長直接領導負責和協(xié)調(diào)各類大賽工作，建立競賽組織、人事、培訓及選拔等一系列制度。圍繞整車產(chǎn)品交付及全生命周期，建立汽車設計與制造、汽車結(jié)構與分析及汽車電子與控制模塊，整合學校資源，為實踐環(huán)節(jié)提供硬件條件。學校層面設立專項資金，結(jié)合學院籌措，給予學科競賽充分的經(jīng)費支持。

（2）加強學科競賽管理，制定選拔激勵措施

基于各類汽車類及相關競賽，依托上述硬件條件，對于全校范圍，不限專業(yè)不限年級鼓勵學生參與。同時，學校倡導開設實踐相關選修課及講座，及時更新科技前沿。另外，學?？沙雠_學分鼓勵政策，以競賽參與記錄兌換選修課學分，想方設法推動學生參加實踐活動。學校應對在各類競賽獲獎的師生給予評優(yōu)評獎，增強師生參加實踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的主觀能動性。

（3）搭建學科競賽網(wǎng)絡互動平臺，提高學生參加競賽的積極性

開設“汽車類學科競賽”網(wǎng)絡互動平臺，包括競賽資料，信息公告等，可以有效提升學生與組織者交流互動的效率，同時學生之間也可以通過該平臺進行信息共享與問題交流，形成群策群力，互相幫助的學習與合作氛圍。同時，在主流自媒體平臺上，學校和學院應同時做好相應的宣傳工作，例如建立西安科技大學汽車創(chuàng)新團隊“秦風車隊”官方微博和微信公眾號，通過網(wǎng)絡公眾平臺發(fā)布車隊相關信息，與行業(yè)知名人士及贊助商溝通交流。

4 “學練研賽”四位一體實踐教學體系主要成果

西安科技大學車輛工程專業(yè)確立走“保持礦用車輛特色、拓寬車輛工程學科研究領域”的學科發(fā)展之路，主要培養(yǎng)面向工礦行業(yè)生產(chǎn)一線的礦用車輛的設計制造、運維開發(fā)等方面的高素質(zhì)應用型創(chuàng)新人才。曾先后多次組織教師到諸如中國礦業(yè)大學、重慶大學等國內(nèi)汽車相關高校進行調(diào)研學習，并在教學過程不斷總結(jié)經(jīng)驗；修訂完成了2020版車輛工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。項目組成員先后承擔了多項國家級、省級及校級教學改革項目，先后主持承擔國家自然科學基金面上項目、中國博士后科學基金面上項目、陜西省自然科學基金項目等。近5年來，該專業(yè)教師發(fā)表學術論文150余篇，其中被SCI、EI、ISTP檢索系統(tǒng)收錄50余篇。

機械工程學院于2014 年開始組織學生制作賽車參加Honda中國節(jié)能競技大賽，以該競賽為契機，緊緊圍繞著汽車專業(yè)的課程教學內(nèi)容，理論與實踐相結(jié)合，引導學生把所學知識應用到工程實踐，自主設計創(chuàng)作、加工制作和性能調(diào)試等。車隊經(jīng)過認真總結(jié)參賽經(jīng)驗，不斷改進方案，精益求精，賽車在輕量化、車身造型和節(jié)能環(huán)保等技術上有所突破，電動車和越野車分別獲全國大學生組第7名和牽引第1名的好成績。同時，實踐教學充分依托該競賽平臺，發(fā)揮良好技術優(yōu)勢，切實提高了學生實踐動手和解決問題能力。圖1和圖2為賽車鼓式制動器總裝配圖和賽車制動鼓應力分布。圖3-圖4是我校秦風車隊參加Honda中國節(jié)能競技大賽和中國汽車工程學會巴哈大賽時掠影。除了汽車類競賽之外，車輛專業(yè)本科生還積極參與機械創(chuàng)新設計大賽、“挑戰(zhàn)杯”大學生創(chuàng)業(yè)大賽等，為我校車輛工程專業(yè)能夠培養(yǎng)德智體全面發(fā)展，適應行業(yè)發(fā)展需求的畢業(yè)生奠定基礎。基于上述比賽，車輛工程專業(yè)將理論教學、實踐教學與學科競賽過程和環(huán)節(jié)對應，落實雙輪驅(qū)動人才培養(yǎng)模式（圖5）。目前，已有四屆車輛工程專業(yè)畢業(yè)生，就業(yè)單位涉及神華礦業(yè)集團、中聯(lián)重科、三一重工、陜汽集團、中國重汽、宇通客車、通用汽車、長安汽車等企業(yè)。統(tǒng)計表明，車輛工程專業(yè)的學生就業(yè)率一直保持在99％以上。

實踐平臺方面，本專業(yè)初步完成國家財政部撥款建設的中央與地方共建實驗室—礦用車輛基礎實驗室二期建設，承擔實驗實踐教學環(huán)節(jié)。該專業(yè)實驗室現(xiàn)有實驗分室3個：車輛構造實驗分室，車輛性能測試實驗分室，車輛電器與電子實驗分室，隸屬于機械學院機械工程實驗中心，基本能夠滿足本科學生的實驗要求。同時，我校機械工程實驗中心于2007年獲準為陜西省實驗教學示范中心。實驗中心包括以下專業(yè)基礎實驗室：流體力學實驗室、機械設計實驗室、液壓與氣壓傳動實驗室、現(xiàn)代制造技術實驗室、機電綜合實驗室等，均承擔車輛工程相應課程實驗教學任務。另外，我校車輛工程專業(yè)擁有較為固定的8個大學生實習實踐基地：湖北東風二汽集團、鄭州宇通客車、陜西汽車集團有限公司、長安汽車集團、陜西同力重工汽車有限公司、洛陽第一拖拉機集團、黃河工程機械廠、重慶大江集團。近幾年先后與陜汽重卡、重慶大江集團、西安煤礦機械廠等企業(yè)簽訂校企合作協(xié)議，合作內(nèi)容包括建立本科生實習實踐教學基地、科研合作、工程碩士培養(yǎng)、技術咨詢與互聘專家、本科生就業(yè)等。上述企業(yè)也分別承擔了本科生生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習教學環(huán)節(jié)。

5 結(jié)論

構建學科競賽平臺是改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的主要抓手之一，西安科技大學車輛工程專業(yè)以“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革為載體，深度融合教學與競賽，積極建立學科競賽平臺，充分調(diào)動學生動手實踐積極性，全面提升實踐教師整體水平，激發(fā)師生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。該體系為培養(yǎng)培養(yǎng)理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程人才。提供了新思路。

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