工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)育人體系的構(gòu)建

黃英　　雷菁　　劉偉　　黎燦

［摘 要］課程組深入研究了工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵如何統(tǒng)一的問題，重塑了專業(yè)核心能力，并開展了基于專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的育人頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建了適合工科專業(yè)的“三意識(shí)、兩精神”實(shí)踐育人體系，形成了通用的育人目標(biāo)，并對實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。文章以國防科技大學(xué)通信工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程、創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)闡述了教改試點(diǎn)過程，跟蹤反饋教學(xué)效果。實(shí)踐結(jié)果表明，課程組所構(gòu)建的實(shí)踐教學(xué)育人體系及教學(xué)設(shè)計(jì)可較好地促進(jìn)能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵的統(tǒng)一，為工科專業(yè)育人實(shí)踐提供了新思路。

［關(guān)鍵詞］專業(yè)核心能力；能力培養(yǎng)；育人內(nèi)涵；實(shí)踐教學(xué)育人體系

［中圖分類號］ G64 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0013-05

在教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》引導(dǎo)下，工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)具有加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提升創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要作用，同時(shí)，其注重學(xué)思結(jié)合、知行合一，承擔(dān)著增強(qiáng)學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神的重要任務(wù)。專業(yè)實(shí)踐教學(xué)作為工科課程體系中重要的組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)核心能力中起著不可替代的作用。

在新時(shí)代背景下，工科實(shí)踐教學(xué)中的思政改革已逐漸成為研究熱點(diǎn)[1-9]。從不同層次的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來看，基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)課程主要通過引入經(jīng)過縝密的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程獲得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事，融入求真務(wù)實(shí)、無私奉獻(xiàn)的思政點(diǎn)；通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表象的差異探究實(shí)驗(yàn)對象的復(fù)雜性及本質(zhì)規(guī)律，及時(shí)糾正理論學(xué)習(xí)中的認(rèn)知錯(cuò)誤，以此融入敢于質(zhì)疑、知行合一的思政點(diǎn)[1-4]。而自主、開放的設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)則通過具有挑戰(zhàn)性的問題來激發(fā)學(xué)生勤于思考、勇于探索、奮勇拼搏的創(chuàng)新精神[1，3]。綜合型實(shí)驗(yàn)則側(cè)重提升學(xué)生分析、解決問題的能力，培養(yǎng)其合作探究及團(tuán)隊(duì)意識(shí)[3]、科學(xué)精神與工匠精神，增強(qiáng)學(xué)生為國奉獻(xiàn)的信心。對于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)環(huán)節(jié)，主要是引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)、科技動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生“敢闖會(huì)創(chuàng)”的創(chuàng)新精神[2]。從現(xiàn)有研究中可以看出，各高校都開展了形式多樣的課程思政建設(shè)。然而，目前的研究成果存在以下問題：思政點(diǎn)多但不聚焦，能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵統(tǒng)一性問題沒有得到應(yīng)有的關(guān)注。因此，高校應(yīng)進(jìn)一步深入研究，探索一條實(shí)踐教學(xué)育人新路徑。

一、專業(yè)核心能力的剖析

關(guān)于能力培養(yǎng)，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)具有一些研究成果。黃英等[10]構(gòu)建了實(shí)踐教學(xué)模式與核心能力的關(guān)系模型，提出工科類學(xué)生應(yīng)具備工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力等專業(yè)核心能力。隨后，面對新工科背景下對于人才培養(yǎng)的新要求，黃英等進(jìn)一步擴(kuò)展內(nèi)涵，構(gòu)建了新的專業(yè)核心能力：工程思維與工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維與創(chuàng)新實(shí)踐能力、自主學(xué)習(xí)能力[11]。一些高校的教學(xué)團(tuán)隊(duì)以能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵統(tǒng)一為目標(biāo)，堅(jiān)持以學(xué)生為主體，關(guān)注其自我感知、自我重塑的過程，在專業(yè)核心能力中融入了自我構(gòu)建能力[12-13]，做出了新的詮釋（見表1）。

二、實(shí)踐育人體系的構(gòu)建

實(shí)踐教學(xué)是提高學(xué)生綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。好的品質(zhì)與強(qiáng)的能力并不矛盾，高等教育中實(shí)踐教學(xué)應(yīng)當(dāng)注重二者的統(tǒng)一?；谏瞎?jié)中關(guān)于工科專業(yè)核心能力的剖析，本節(jié)則是要重點(diǎn)解決如何開展育人的頂層設(shè)計(jì)、教學(xué)整體設(shè)計(jì)，構(gòu)建適用于工科專業(yè)的實(shí)踐育人體系問題，從而探索出一條能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵統(tǒng)一的有效教學(xué)之路。

（一）育人的頂層設(shè)計(jì)

本文將以國防科技大學(xué)（以下簡稱我校）通信工程專業(yè)為例開展探索，力求形成一條適用于工科專業(yè)的實(shí)踐育人新路徑。一般來說，工科專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)包含實(shí)驗(yàn)課程、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、科研項(xiàng)目參與等環(huán)節(jié)。圖1展示了我校通信工程專業(yè)現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)體系，具有一定的通用性。其中，實(shí)驗(yàn)課程可以分為兩類：課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課程，主要是與課程體系密切配合、相輔相成；創(chuàng)新設(shè)計(jì)則是以學(xué)科競賽為契機(jī)，促使學(xué)生凝聚精力、集中攻關(guān)，開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)；實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)則是針對專業(yè)特色，結(jié)合行業(yè)發(fā)展，開展職業(yè)訓(xùn)練與崗位實(shí)習(xí)；科研項(xiàng)目參與環(huán)節(jié)則強(qiáng)調(diào)融入實(shí)際科研項(xiàng)目，Ⅰ、Ⅱ的區(qū)別在于進(jìn)入項(xiàng)目的程度，畢業(yè)設(shè)計(jì)也屬于這個(gè)環(huán)節(jié)。

課程組將按照不同類型的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行育人過程的頂層設(shè)計(jì)。在實(shí)踐教學(xué)體系中，實(shí)驗(yàn)課程注重學(xué)生工作態(tài)度、安全意識(shí)的培養(yǎng)；創(chuàng)新設(shè)計(jì)側(cè)重學(xué)生科學(xué)精神、合作意識(shí)的培養(yǎng)；實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)注重學(xué)生工匠精神、責(zé)任意識(shí)的培養(yǎng)；科研項(xiàng)目參與側(cè)重學(xué)生創(chuàng)新、合作等方面的訓(xùn)練。這樣，就形成了“三意識(shí)、兩精神”的育人體系（見圖2），各環(huán)節(jié)相互依存又各有側(cè)重，共同實(shí)現(xiàn)學(xué)生培養(yǎng)中的育人目標(biāo)。

基于上述育人體系，可以凝練出工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的育人目標(biāo)：樹立學(xué)生正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度；強(qiáng)化學(xué)生責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)、合作意識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。育人目標(biāo)的形成與育人體系的構(gòu)建有利于指導(dǎo)課程組進(jìn)一步開展實(shí)踐教學(xué)的整體設(shè)計(jì)。

（二） 實(shí)踐教學(xué)的整體設(shè)計(jì)

基于以上工科專業(yè)核心能力的剖析，可以歸納出：自主學(xué)習(xí)與自我構(gòu)建能力貫穿實(shí)踐教學(xué)體系的始終，而創(chuàng)新設(shè)計(jì)與科研項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)側(cè)重創(chuàng)新思維與創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)則側(cè)重工程思維與工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。結(jié)合上節(jié)所構(gòu)建的“三意識(shí)、兩精神”的工科實(shí)踐育人體系，課程組進(jìn)行了工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的整體設(shè)計(jì)（見表2），有效地指導(dǎo)了實(shí)際教學(xué)工作，最終實(shí)現(xiàn)了能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵的統(tǒng)一。

1.實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)環(huán)節(jié)——培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度、警覺的安全意識(shí)

求真務(wù)實(shí)的品格是學(xué)生將來求學(xué)和工作必須具備的優(yōu)良品質(zhì)之一，也是育人的重要元素。在實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)反復(fù)為學(xué)生講解實(shí)事求是的重要意義，為后續(xù)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。教師要教導(dǎo)學(xué)生不唯上、不唯書，只唯實(shí)。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程中同樣要有這種品質(zhì)，在探尋實(shí)驗(yàn)真理的過程中，不要因?yàn)閷處煹淖鹬鼐筒桓屹|(zhì)疑其觀點(diǎn)，而應(yīng)以客觀、理性的態(tài)度去探求事實(shí)真相。教師要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、注重細(xì)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生客觀真實(shí)地反映實(shí)驗(yàn)結(jié)果、安全使用設(shè)備的習(xí)慣，從而將求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度灌輸給學(xué)生。在這個(gè)過程中，學(xué)生也逐步提升了自主學(xué)習(xí)的能力。另外，教師在指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)要循循善誘、環(huán)環(huán)相扣、層層推進(jìn)，將嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的理念融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，為學(xué)生樹立良好的榜樣。在榜樣的影響下，學(xué)生會(huì)不斷自我剖析、自我重塑。

2.創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)——培養(yǎng)勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神、顧全大局的合作意識(shí)

在創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以學(xué)科競賽為契機(jī)，融入開放性、跨學(xué)科的設(shè)計(jì)題目，讓學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自主探究、發(fā)揮想象、凝練創(chuàng)新思維、提升創(chuàng)新實(shí)踐能力。課題的研究需要借助團(tuán)隊(duì)的力量，師生只有共同協(xié)作攻關(guān)，不斷探索，才能最終達(dá)成目標(biāo)。

3.實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)——培養(yǎng)精益求精的工匠精神、敢于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識(shí)

在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過對本行業(yè)的了解產(chǎn)生職業(yè)自豪感，從而產(chǎn)生勇于擔(dān)當(dāng)?shù)呢?zé)任意識(shí)；通過工程實(shí)踐中的磨煉，逐步領(lǐng)悟精益求精的工匠精神，形成工科專業(yè)特有的工程思維，提升自己的工程實(shí)踐能力。

4.科研項(xiàng)目參與環(huán)節(jié)——培養(yǎng)勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神、顧全大局的合作意識(shí)

科研項(xiàng)目參與一般是針對實(shí)際問題開展方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，解決方案的設(shè)計(jì)需要師生的共同研究與思考，這就需要學(xué)生敢于創(chuàng)新；同時(shí)，通過項(xiàng)目任務(wù)的分配、實(shí)施等過程，學(xué)生也會(huì)逐漸形成較強(qiáng)的合作意識(shí)。

本節(jié)所形成的育人目標(biāo)、構(gòu)建的育人體系，以及教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，均適用于工科專業(yè)。在不同的專業(yè)中，實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過程的具體內(nèi)容各不相同，這就需要專業(yè)實(shí)踐教師深入挖掘、突出特色、共同實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵的統(tǒng)一。

三、 教學(xué)試點(diǎn)

本文以實(shí)驗(yàn)課程通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)和學(xué)科競賽為例開展教學(xué)試點(diǎn)，詳細(xì)描述教學(xué)實(shí)施過程，體現(xiàn)能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵的統(tǒng)一。

（一）實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)

在實(shí)驗(yàn)課程通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，課程組發(fā)布了多個(gè)題目讓學(xué)生組隊(duì)選擇，其中之一為“無線組網(wǎng)設(shè)計(jì)及性能測試”。具體的要求如下（見表3）。

在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中，無論是室外還是室內(nèi)，教師都身體力行、悉心指導(dǎo)，用嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度影響學(xué)生，為學(xué)生樹立良好的榜樣。學(xué)生認(rèn)真規(guī)劃場景，實(shí)事求是地記錄和分析數(shù)據(jù)（見圖3），這個(gè)過程對于他們求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度的培養(yǎng)非常有益。同時(shí)，學(xué)生也需要考慮設(shè)備的用電安全、雨天外場實(shí)驗(yàn)時(shí)設(shè)備的安全，這樣可促使他們的安全意識(shí)逐漸增強(qiáng)。

（二） 創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

本文以2022年第九屆“大唐杯”全國大學(xué)生移動(dòng)通信5G技術(shù)大賽的指導(dǎo)過程為例，重點(diǎn)描述在創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的工作情況。教學(xué)組依托科研優(yōu)勢及教學(xué)思想，建設(shè)了“5G通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目[14-15]，此項(xiàng)目2020年被評為湖南省虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，2021年被評為軍隊(duì)級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，并被推薦參評國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)上線國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)（ilab?x.com，見圖4），并正式掛牌為國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程。該項(xiàng)目屬于跨學(xué)科研究的科技前沿，圍繞“四性一度”設(shè)計(jì)項(xiàng)目內(nèi)容及思政要素進(jìn)行研究，其特點(diǎn)包含立德鑄魂（科學(xué)精神與中國自信）、聚焦社會(huì)（遠(yuǎn)程醫(yī)療問題）、內(nèi)涵高階（5G通信技術(shù)）、模式新穎（以任務(wù)升級、游戲闖關(guān)的形式不斷挑戰(zhàn)）等。

依托于該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教學(xué)組對學(xué)生進(jìn)行競賽培訓(xùn)。學(xué)生不斷地進(jìn)階挑戰(zhàn)，提升了創(chuàng)新實(shí)踐能力，塑造了創(chuàng)新思維；結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容中的思政元素，較好地培養(yǎng)了自己勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。比賽需要同組兩人的合作，因此在備賽和比賽中，兩人的共同學(xué)習(xí)、實(shí)操訓(xùn)練是非常重要的，這進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生的合作意識(shí)。教師利用引導(dǎo)啟發(fā)式、問題探究式教學(xué)模式，結(jié)合線上線下混合教學(xué)模式開展競賽指導(dǎo)，比如線下現(xiàn)場定期指導(dǎo)，利用微信群隨時(shí)答疑解惑和督促，邀請往屆獲獎(jiǎng)的師兄介紹競賽經(jīng)驗(yàn)等。

在參賽的過程中，學(xué)生通過競賽準(zhǔn)備、省賽、國賽準(zhǔn)備及國賽等過程的進(jìn)階式體驗(yàn)，不斷自我反省、自我批判，從而實(shí)現(xiàn)突破與超越，最終重塑更好的自己。

四、教學(xué)效果分析

通過實(shí)驗(yàn)課程的鍛煉，學(xué)生具有了求真務(wù)實(shí)的工作態(tài)度，不僅為他們后面參加學(xué)科競賽奠定了良好的基礎(chǔ)，還提升了自身的創(chuàng)新實(shí)踐能力。在2022年第九屆“大唐杯”全國大學(xué)生移動(dòng)通信5G技術(shù)大賽中，我校共有30組參賽，其中17組獲省級獎(jiǎng)項(xiàng)，4組獲國家級獎(jiǎng)項(xiàng)，獲得的國賽一等獎(jiǎng)是湖南省唯一的一個(gè)。

賽后，這些學(xué)生進(jìn)入大四的學(xué)習(xí)中，并開始著手準(zhǔn)備保研、考研、就業(yè)等相關(guān)事宜，課程組對他們進(jìn)行了追蹤調(diào)查，形成了以下效果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（見圖5）。從圖5可以看出，通過上述實(shí)踐試點(diǎn)的過程培養(yǎng)，這批學(xué)生在育人與能力兩個(gè)方面都有明顯的提升。有學(xué)生反饋“參加競賽的過程讓我重新找到了學(xué)習(xí)目標(biāo)，使我對新一代移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的研究興趣”。競賽過程團(tuán)隊(duì)的共同備賽、共同競賽，很好地提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，明白了只有團(tuán)隊(duì)的良性合作，才能獲得最大的勝利。在備賽過程中，學(xué)生必須不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)，這樣就鍛煉了他們自主學(xué)習(xí)的能力；通過集中備賽、競賽過程的鍛煉，學(xué)生開始注重自我提升、自我重塑，絕大部分學(xué)生感受到了自己的進(jìn)步，從而更積極地面對后面的學(xué)習(xí)、生活和工作。

五、總結(jié)與展望

本文深入探索了工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)如何實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵統(tǒng)一這個(gè)問題。首先剖析了專業(yè)核心能力的發(fā)展與變遷，重新詮釋了其內(nèi)涵。隨后針對工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系開展了育人頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建了“三意識(shí)、兩精神”的育人體系，并形成了聚焦的育人目標(biāo)。結(jié)合專業(yè)核心能力與育人體系，本文進(jìn)行了實(shí)踐教學(xué)的整體設(shè)計(jì)，為工科專業(yè)探索出一條有效的實(shí)踐育人之路。我校在通信工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程、創(chuàng)新設(shè)計(jì)兩大實(shí)踐環(huán)節(jié)中開展了試點(diǎn)，并進(jìn)行了前后專業(yè)核心能力及育人效果的對比，結(jié)果表明，文章所構(gòu)建的育人體系及教學(xué)整體設(shè)計(jì)可較好地實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)中能力培養(yǎng)與育人內(nèi)涵的有效統(tǒng)一。本文的成果及試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)也將為國內(nèi)其他高校工科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的開展提供借鑒。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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［責(zé)任編輯：鐘 嵐］