工科類專業創新性實踐教學模式探討

涂 建,詹習生，黃貞輝，楊青勝

(湖北師范大學 機電與控制工程學院，湖北 黃石 435002)

工科類專業創新性實踐教學模式探討

涂 建,詹習生，黃貞輝，楊青勝

(湖北師范大學 機電與控制工程學院，湖北 黃石 435002)

以湖北師范大學羅克韋爾自動化實驗室為例，從實驗實訓、課程設計、畢業設計和創新實踐等多個角度探討了工科類專業創新性實踐教學模式，在現有實踐教學模式基礎上，提出了具有“多元化的基礎實驗和綜合實踐教學模式”、“個性化的創新實踐教學模式”和“校企合作的工程實踐教學模式”的多元化靈活的創新性實踐教學模式。實踐結果證明了該教學模式的有效性，以期通過該創新性實踐教學模式的改革，為我校向應用技術型高校轉型提供一些思路和方法。

工科類；實踐教學模式；創新性；工程實踐

0 前言

教育部、國家發展改革委、財政部在教發〔2015〕7號文件中關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意見中指出：轉型高校在人才培養方面，要加強實驗、實訓、實習環節，實訓實習的課時占專業教學總課時的比例達到30%以上[1]。湖北師范大學作為我省首批全面轉型的11所本科高校之一，如何做好實踐教學，探討創新性的實踐教學模式已是迫不及待。從目前的國內實踐教學模式來看，仍然存在著重理論、輕實踐和創新能力不足的現象。可以說，實踐教學仍然是各個高校工科類專業相對薄弱的環節。

目前國內外教學研究學者從多個方面對工科專業創新性實踐教學模式進行了研究，近年來取得了較大的研究成果。盧琴芳等人提出了集校內實驗、實訓與校外基地實踐為一體的化工專業實踐教學模式,具有“內外結合、虛實結合、循序漸進”等特色[2]；衣秋杰學者通過采取課程設計任務先行化、設計內容系統化、工程化、指導方式多樣化、評價體系指標化等措施構建內容豐富、層次分明的課程設計體系[3]；蒲艷玲學者搭建了多元化的實踐育人平臺,建設了優秀的實驗教學團隊,重構了系統的實踐教學體系,構建了完善的實踐教學模式，對強化大學生實踐能力、創新能力和工程能力的培養起到了良好的促進作用[4]；陳英杰等人將“以賽促學、以賽促練、以賽促教”的教學模式貫穿大學生學習的全過程,形成“4年不斷線”的工科學生競賽與教學結合的實踐教學模式[5]；盧艷軍學者結合CDIO工程教育理念,提出以項目組織、任務驅動、能力導向為重點的項目式實踐教學模式[6]。這些實踐教學模式分別從實驗實訓、實踐基地、課程設計、實驗教學團隊、創新能力和學科競賽等多個角度提出了不同的實踐教學模式，雖然取得了一定的成績，但是大多都是對原有實踐模式的改進與完善，沒有考慮到學生的個性化選擇、知識水平的不斷增長和創新能力的培養等問題，并且改進的實踐教學模式均是針對某一個或幾個方面的實踐問題，因此如何充分考慮和構建實踐模式的多元化、個性化和創新性，是地方高校特別是應用型轉型的高校當前急需探討和探索的問題。

1 多元化的創新性實踐教學模式探索

電氣工程及其自動化和自動化是我院最早開設的兩個本科專業，這兩個專業的人才需求旺盛，如何開展這兩個工科專業的實踐教學對于人才的培養至關重要。湖北師范大學羅克韋爾自動化實驗室是2013年我校與羅克韋爾自動化有限公司共建的校企合作實驗室。該實驗室的宗旨是依托羅克韋爾自動化有限公司巨大的共享資源聯合培養個性化和創新性的人才。2015年，我院和湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司聯合成功申報了智能物流輸送裝備湖北省工程實驗室，該實驗室目前也主要依托在羅克韋爾自動化實驗室。幾年下來，通過雙方的不斷努力，在實踐教學方式方面取得了一定的成績。

多元化的創新性實踐教學模式整體思路如圖1所示。從專業實踐教學過程和培養學生的個性化和創新能力角度出發進行分析，將工科類專業的實踐教學環節分為三個模塊：基礎實驗和綜合實踐、創新實踐和工程實踐。其中，基礎實驗和綜合實踐是校內課堂的必修課程環節，保持其普遍化和多元化的特點，是創新實踐和工程實踐的基礎環節；創新環節則是培養學生個性化和創新化，從大學生創新創業訓練項目、大學生本科立項和各種專業科技競賽項目中激發學生的興趣愛好；工程實踐環節則是面對校企合作教學模式和畢業生工作崗位化，與相關企業聯合實現訂單式培養，貫穿 “工程實踐”的概念，為學生將來創業和就業打下良好的基礎。

圖1 多元化的創新性實踐教學模式

1.1 多元化的基礎實驗和綜合實踐教學模式

基礎和綜合實踐教學是保證正常教學環節的重要組成部分，也是后續創新實踐和工程實踐環節的基礎保障。基礎和綜合實踐環節主要就是課堂內的課程實驗和各種專業綜合課程設計。從目前的實踐教學效果和現狀中[7-10]可以看出，目前的基礎實驗和綜合課程設計存在著流水線式的特點，大部分實驗只是驗證性的性質，形式化較為嚴重；綜合課程設計具有一定的靈活性，但是也存在著設備少，設計項目成員多的問題，這就導致部分學生存在打醬油的性質，各個專業課的綜合課程設計相互獨立，很難激起學生的設計興趣。

多元化的基礎實驗和綜合實踐教學模式主要針對以上存在的問題，將基礎和綜合實踐教學進行多元化，基礎實驗的題目也進一步細分為必做、選做和綜合等幾個環節，讓學生根據自己的學識程度自由選擇不同的實驗課題。比如我們學院的所有基礎和綜合實踐里都設置了必做、選做和綜合三塊，在保證學時的基礎上，除了必做之外，學生可以根據自己愛好自由選擇其他模塊進行實踐，而不是強制性的，大部分學生表現出較高的學習興趣，同時也豐富和提高了其綜合能力。之前做實驗走過場、玩手機等現象得到了有效的抑制；綜合課程設計采取指定和自擬課題的形式，鼓勵部分學生將自己的科研項目課題、科技小制作等相關實踐成果應用到課程設計里，注重團隊協作精神的培養。比如在單片機課程設計方面，學生可以將自己參加比賽制作的成品或是平時的小制作加以改進，豐富一些新的功能等，課程設計的題目也不要僅僅限于課本上的已定題目，可以根據自己設計自擬題目，這樣不僅可以提高課程設計的質量，也為后續的比賽和科技發明打下基礎?；A實驗和綜合實踐教學模式主要針對大一和大二低年級的學生，這些基礎和綜合的實踐教學內容有助于他們對專業課打下良好的學識和實踐基礎。

1.2 個性化的創新實踐教學模式

個性化的創新實踐教學模式是指針對不同知識水平、不同層次的學生進行量身定制不同的實踐教學模式，充分發揮其最大的興趣和潛力。個性化的創新實踐教學模式包括大學生創新創業訓練項目、大學生本科立項項目及各級專業性的科技競賽等。

大學生創新創業訓練項目又包括創新訓練項目、創業訓練項目和創業實踐項目三類。創新訓練項目主要培養學生的創新能力，可以自主或通過指導老師的指導下完成相關項目的創新性實踐。主要是從大三的高年級學生中選拔出這批學生，完成個性化的創新性實踐，湖北師范大學羅克韋爾自動化實驗室具有價值600萬左右的創新實驗設備，可以為這類學生提供良好的實踐場所。學院每年也會舉辦一些相關知識講座來幫助學生提高撰寫項目的成功率，我院每年都有至少兩個項目申報成功；創業訓練項目和創業實踐項目主要是通過團隊編制商業計劃書，提出具有市場前景的創新性產品。這類學生可以通過自主創業的形式來推銷和展示自己的創新性產品，學院每年也有部分學生創業成功或是得到學?；蚴±锏南嚓P資助。大學生本科立項項目則是另外一種鼓勵學生自主個性化的創新性實踐方式，可以通過選拔學識水平不錯的高年級學生進行申請，再以論文或創新性產品的形式結題。學院會為學生配備相關的指導老師，立項的作品每年都能獲得校級挑戰杯的獎項，也有一些論文發表在相關關雜志上；工科類的專業性科技競賽非常多，我院每年都會通過羅克韋爾自動化實驗室選拔一批感興趣的學生參加全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽、“AB杯”全國大學生自動化系統應用大賽和全國青年科普創新實驗暨作品大賽等，當然除此之外，還有大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等。這些參加各類科技競賽的同學將來就會自主選擇在這個實驗室進行畢業設計和畢業實習。

1.3 校企合作的工程實踐教學模式

依托校企共建的羅克韋爾自動化實驗室和智能物流輸送裝備湖北省工程實驗室，對工科類專業的實踐教學人才培養目標與規格進行準確定位，與相關企業共同開發實踐教學模塊化課程體系及課程，實現專業課程的項目化、情景化和職業化。學院轉型發展期間，加大與湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司、湖北三豐馳眾機器人有限公司、黃石東貝機電集團太陽能有限公司、黃石華科新能源科技有限公司、黃石市民生太陽能科技有限公司、黃石紅鷹新能源科技有限公司、黃石科威自控有限公司等多家企業的合作，取得了不少的成績與項目經費。利用多種獎勵手段鼓勵教師到企業參與技術開發任務，企業技術人員到學院擔任項目課程教學任務和實習實訓指導任務。與相關合作的企業建立穩定合作聯系關系，除了這些企業能提供本專業強大的共享資源外，也能為本專業的畢業生提供穩定專業人才輸送渠道。校企合作的實踐教學模式可以完成本專業的實踐教學有：生產實習、專業認知、社會實踐和畢業設計等模塊，整個教學模式中始終貫穿著“工程實踐”的概念，充分發揮了合作企業在實踐教學中的牽引和指導作用。畢業生的畢業設計和畢業實習都可以選擇在相關企業完成。

2 創新性實踐教學模式效果分析

2.1 完善了校內、外實訓實習基地

通過具有“多元化的基礎實驗和綜合實踐教學模式”、“個性化的創新實踐教學模式”和“校企合作的工程實踐教學模式”的多元化靈活的創新性實踐教學模式的實施。近兩年，我院新增了多項校內實訓實習基地。分別是：2014年獲批了中央財政支持地方高校發展專項資金建設項目——機電工程訓練中心；2015年，我院和湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司聯合成功申報獲批了智能物流輸送裝備——湖北省工程實驗室；與相關企業合作，繼續完善與加強了與黃石東貝機電集團、黃石華科新能源科技有限公司、黃石市民生太陽能科技有限公司、黃石紅鷹新能源科技有限公司、黃石科威自控有限公司、湖北三豐智能輸送裝備股份有限公司等多家企業建立的合作關系，并將利用企業資源不斷加強校外實習實訓基地建設。這些校內外的實訓實習基地很大程度上緩解了我院畢業生畢業設計和畢業實習的安排壓力，為創新性實踐教學模式打下了堅固的基礎。

2.2 促進了學校工科專業的發展與建設

通過實施多元化靈活的創新性實踐教學模式，形成學校工科專業特色。2015年獲批了湖北省高等學校戰略性新興(支柱)產業人才培養計劃本科項目——電氣工程及其自動化(新能源方向)，同時也是學校向應用型轉變的首批試點專業之一。2016年，我院準備繼續申報湖北省“專業綜合改革試點”——電氣工程及其自動化專業。這些都可以為我校工科類專業向應用型轉變提供一些借鑒。

2.3 個性化創新性實踐教學取得豐碩成果

近幾年，通過實施多元化靈活的創新性實踐教學模式，很多學生通過個性化選擇積極申報了大學生創新創業訓練項目、大學生本科生立項和各類專業性科技競賽，取得了不錯的成績。

其中，近兩年來，大學生創新創業訓練項目獲批6項，大學生本科生項目立項和結題20幾項，很多結題的作品還參加了“挑戰杯”、“電子設計大賽”等；依托湖北師范大學羅克韋爾自動化實驗室的個性化創新性實踐在各類專業性科技競賽中更是取得了不俗的成績。近兩年，參加的“AB杯”全國大學生自動化系統應用大賽、全國大學生“西門子杯”工業自動化挑戰賽和RoboMasters全國大學生機器人大賽中獲得國家級二等獎一項，三等獎兩項，省級獎多項，還有全國青年科普創新實驗暨作品大賽和大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等也是拿到省級獎勵多項。

3 結語

通過構建“多元化的基礎實驗和綜合實踐教學模式”、“個性化的創新實踐教學模式”和“校企合作的工程實踐教學模式”的多元化靈活的創新性實踐教學模式，完善了校內、外實訓實習基地，促進了學校工科專業的發展與建設，為我校工科類專業向應用型轉變提供了一些借鑒。通過基礎化、個性化和工程化概念的實踐教學模式，促進了實踐教學質量的提高，更重要的是提高了學生的創新意識和工程化的實踐操作能力。實踐效果證明了該創新性實踐教學模式的可行性。

[1]教育部,國家發展改革委,財政部. 三部門印發關于引導部分地方普通本科高校向應用型轉變的指導意[EB/OL].http://www.gov.cn/xinwen/2015-11/16/content_5013165.htm，2015-11-16.

[2]盧琴芳,嚴 平,湯 明. 地方高?；I“四位一體”實踐教學模式的探索[J].化學教育，2014,(2)：15～17.

[3]衣秋杰.工科類本科課程實踐教學體系改革與探索[J].中國電力教育，2014,(6)：122～123.

[4]蒲艷玲.工科高校創新實踐育人模式的研究與實踐探索[J]. 自動化與儀器儀表,2015,(4):219～224.

[5]陳英杰，劉 健，唐新軍，等. 以賽促學、以賽促練、以賽促教—工科大學生競賽與教學結合的教學模式探索與實踐[J].中國管理信息化，2015,(18):246～248.

[6]盧艷軍. 項目式專業實踐教學模式改革探索[J]. 計算機教育，2016,(1)：67～70.

[7]沈振乾，李 強，史風棟. 以項目為依托的電工電子實踐教學改革與創新[J]. 中國現代教育裝備，2010,(9)：147～148.

[8]丁守成. 理工科電工電子實驗教學改革的研究與實踐[J].實驗技術與管理2008, 25(3):114～115.

[9]郭勇義. 以行業背景凝煉特色, 注重工程實踐能力培養[J].中國高等教育, 2006,21:36～37.

[10]涂 建，黃貞輝，黃真娟.淺談工科類電工電子實訓教學模式創新與改革[J].湖北師范學院學報(自然科學版)，2014,34(3):96～99.

Probe into the innovative practical teaching pattern of the subject of “Engineering Majors”

TU Jian，ZHAN Xi-sheng, HUANG Zhen-hui, YANG Qing-sheng

(Colllege of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University,Huangshi 435002)

Take the Hubei Normal University-Rockwell Automation Lab for example, discussed the Innovative Practical Teaching Pattern of the Subject of “Engineering Majors” from the experiment and training, curriculum design, graduate design and innovation practices. Based on the existing practice teaching model, put forward a flexible innovative practice Teaching ,which has practice teaching mode of diversification of basic experiments and comprehensive, personalized Innovative Practice and school-enterprise cooperation of engineering practice teaching model . Practice results show the effectiveness of the teaching mode, by using the adoption of the reform and innovation of practice teaching mode, providing some ideas and methods to the application of technology Universities transformation to my school.

engineering；practice teaching mode；innovation； engineering practice

2016—06—20

工科創新性實踐教學模式研究——以羅克韋爾自動化實驗室為例(2015)

涂建(1983— )男，湖北黃岡人，碩士，副教授，主要從事電氣工程及其自動化方面的研究.

TM05

A

2096-3149(2017)01- 0101-05

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.01.021