新工科雙創人才培養的實踐教學范式

張干清 郭磊 向陽輝

摘 要：新工科建設是當前高等工程教育改革的時代使命。為解決產教之間的結合松散問題，提出讓人才供給側的教育與崗位供給側的產業同時參與變革的新方法，構建使校企融于一體的“合作主體”新觀念，以此調動產業的主動性，撬動新工科的建設，使外延后的產業與教育相互滲透，不僅實現企業的教育化，烙上“教育”這塊牌，也使高等教育無縫對接產業而彰顯特色，從而為跨界教育的創新創業實踐教學提供根基。以合作主體為條件、場境線為情境、實訓線為方法、課程線為途徑、能力線為目標，系統性地構建“主體雙重、并進多線、教學做工”一體化的創新創業實踐教學范式，通過虛實互補的實踐課程體系、階梯遞進的實踐實訓策略、三主互動的實踐教學基地、雙向驅動的實踐教學團隊，全面提升學生的雙創能力。

關鍵詞：新工科；創新創業；人才培養；實踐教學

新工科為高等工程教育改革提供了“中國方案”，它以繼承與創新、協調與共享、交叉與融合為主要途徑，其推進需重點把握的三大任務是學與教、實踐與雙創、國際化與本土化[1]，它是繼轉型發展與產教融合之后，再次使中國高等教育由注重技術與科學向關注實踐轉變的重要舉措，實踐教學的火焰進一步高漲。萬眾創新，大眾創業，通過創新來創業，在創業中不斷去創新，才能讓人力資源轉化為人力資本，才能使“人才盡顯創新，工作充滿業態”。創新，關鍵在于人，創業，實踐是必經之路。為培養創新型人才，從教育供給側進行的高教改革[2]，只意識到了產業的人才需要，卻忽視了其也是崗位的供給側，勢必導致改革的不徹底性。校企融合的方式[3]，始終沒有改變企業的“參與者”身份，高校因無法避免自身的“求助”而使得這場合作最終淪為“單相思”，校企合作難以深化。為主動響應新工科的時代需求，面向當前與未來產業發展急需，自覺研究并推行新工科的理念，從實踐培育的角度如何讓分別作為人才與崗位供給側的教育和產業同時參與變革，使之相向而行而構建一個“合作主體”，使產教融于一“體”，從本質上調整產業自身的主動性與積極性，以此撬動新工科的建設，探索使人力資本的結構發生根本性轉變的新范式，培養促進并引領新經濟與社會發展所需要的創新創業人才，是當前高等工程教育改革的時代使命與亟待解決的重要課題。

一、構建一體化的實踐教學范式

走新工科交叉與融合之道，使產教各自對應的崗位與人才供給側同時參與改革，讓企業以“合作主體”而不是“參與者”的身份構筑共同體，實現產教融于一體。為了建設新工科，培養創新創業人才，技能的培養無疑不能停留在單純的動作層面，務必要培養出更高層次的智慧技能與創造技能[4]。根據技能的形成規律，本文擬在實踐教學團隊這一螺旋槳的推動下，以合作主體為條件、場境線為情境、實訓線為方法、課程線為途徑、能力線為目標，構建起“主體雙重、并進多線、教學做工”一體化的創新創業能力培養實踐教學范式，如圖1所示。

（一）能力線是指通過分解實踐崗位的技能指標所形成的目標遞增線，它包括基本能力、專項能力、綜合能力和創新創業能力。其中，基本能力以崗位所必備的基礎知識與技術為主，對于機電類專業（下同），有基本工具的使用、電子元件的辨識、機械圖樣的繪讀等；專項能力以單項技術的應用為主，如數控加工、車磨加工、設備拆裝、系統裝調等；綜合能力指綜合運用多種技術來制作工件，如常見零件的加工，常用裝備的裝調、維修與保養等；創新創業能力是以創建合乎社會需求方向的新產品，通過創新來創業的能力，如3D打印這一顛覆制造業的成功研究與推廣。

（二）課程線是將工作任務上升為實踐性課程，實現由工作領域向學習領域的轉變。依據能力的提升，實踐課程包括鍛煉基本技能、專項技能、綜合技能和創新創業技能的實踐課程。其中，基本技能實踐課程，即融合專業領域中的基本理論與技能，通過技術過程的綜合來培養學生的基本能力，如機械繪圖、電工技術等；專項技能實踐課程，即將專業領域中某一技術與方法融成一體，通過技術過程的實現來提升學生的能力，如機械裝備的安裝調試、傳感檢測等；綜合技能實踐課程，即將典型的工作過程案例化或項目化，通過技術的綜合性應用來提升學生分析與解決工程問題的能力，如發動機維修、機器人調控等；創新創業技能實踐課程，即將專業領域中創新性思維與創新方法通過創行的社會實踐來實現的過程，強調技術與方法的創新性與可創業性，對學生創新創業能力的提升，如工業機器人。

（三）實訓線是指根據實踐課程的教學內容及其環境所采用的教學手段。對于基本實踐課程，通常在實驗實訓室中采用實驗平臺的驗證實訓，或在模擬實訓室中采用虛擬平臺的模擬實訓；對于單項實踐課程，通常在校內實訓企業中采用實踐平臺的項目實訓；對于綜合實踐課程，通常在校外實訓基地采用實境平臺的頂崗實訓；對于創新創業實踐課程，往往在創新創業實訓基地采用現實創新平臺的創業實訓。

（四）場境線是指依托“合作主體”，建立各種切合企業生產實際、緊密匹配各種實踐課程所創設的實踐教學情境，包括普通實驗實訓室（如電子實驗室、發動機折裝實訓室）、模擬實訓室（如LabVIEW虛擬實訓室、汽車虛擬實訓室）、引企入校的校內實訓企業、校外實訓基地及創新創業實訓基地等。

由圖1可知，能力線、課程線、實訓線及場境線，線線向創新創業轉化，最終邁向新工科的頂層設計。同時，合作主體的作用力，途經場境線、實訓線與課程線，一步步傳遞給能力線，從而形成一個縱橫交錯的一體化人才培養范式，最終完成新工科所設定的使命，實現創新創業能力的培養。其中，課程線的各種課程與能力線的四種能力之間的對應關系如圖2所示。由此可知，能力的達成，實踐課程的設置很重要，內嵌于實踐課程的案例和項目是培養雙創能力的強力引擎。

二、創建虛實互補的實踐課程體系

創建孵化創新創業能力的實踐教學體系，課程資源的建設是核心，按照新工科的途徑，采用虛實互補的課程理念，以實際作業的課程資源為主，輔之以“互聯網+”的虛擬資源，將校企雙方的實際資源與虛擬資源有機結合起來，實現課程資源的互補性與可選擇性，以此推動兩供給側改革。

（一）基于能力級提升的實際課程資源

在實際工作環境下，遵循新工科的理念，將對應專業的實踐課程同產業實際緊密結合后，形成基礎課程、拓展課程與雙創課程三個能力級提升的板塊，以基礎課程板塊為條件，圍繞方向構建拓展課程板塊，再以提升雙創能力為目標，開設雙創課程板塊，并對教師進行相應板塊定位，由每一板塊的教師策劃與開展實踐教學，實現校企雙方共建共享的目標，一同建設并踐行課程資源。對于機電類專業，如果所設方向為先進制造、工程機械、汽車檢修、工業機器人，則其基于能力級提升的實際課程體系如圖3所示。

（二）基于“互聯網+”的虛擬課程資源

在“互聯網+”環境下，新工科專業實踐課程的開發，是基于課程教學的實際需要、學生對實踐操作與虛擬仿真的實際需求，可開發具有學校與企業雙重屬性的數字化學習空間。以互聯網+實踐課程為著力點，以長短相濟，齊頭并進為目標，革新課程內容及其教學模式。基于翻轉課堂與娛樂化的方式，學生可在業余時間觀看學習空間多樣化、立體化的微課、MOOCs與SPOCs，改變傳統課堂單一的學習方式，彌補課堂教學時間的不足，延伸學習的時間和空間，便于鞏固或提前學習，培養學生自主學習能力，也便于按需查詢，全面提高學習成效。

三、建立遞進式實踐課程實訓策略

按照新工科的途徑與任務，推動教育與崗位兩供給側同時改革，依托“合作主體”所創建的校內與校外實訓基地，按照素質與能力的形成方式，開發與實踐從“實驗平臺驗證實訓——虛擬平臺模擬實訓——實踐平臺項目實訓——實境平臺頂崗實訓——創新平臺創業實訓”的五階梯遞進式教學模式，實現從驗證實訓→模擬實訓→項目實訓→頂崗實訓→創業實訓的能力提升過程，如圖4所示。

第一階梯：實驗平臺驗證實訓。根據一般實踐課程的教學計劃，按照與對應理論課程相銜接的原則，驗證實訓先后相繼安排在第1-6學期，主要在實驗實訓室進行，其主要通過實驗導向性學習方法，解決簡單技術問題，通過驗證實訓所夯實的分塊化能力，為集成性創新創業能力提供點面結合的扇形輻射所必備的促成性條件[5]。

第二階梯：虛擬平臺模擬實訓。根據一般實踐課程的教學計劃，模擬實訓安排在第4-6學期，為期4周，主要在模擬實訓室進行。采用虛擬軟件如LabVIEW、VMSim等教學，使學生在仿真環境中進行較全面的模擬訓練，了解并熟悉實際工作流程，基本具備獨立解決問題的能力。

第三階梯：實踐平臺項目實訓。根據單項技能實踐課程的教學計劃，項目實訓安排在第5-6學期，為期4周，主要在“校內實訓企業”開展如發動機與底盤拆裝、維修保養等真實性項目實訓，通過真實任務的導向性學習，鍛煉并培養學生的技能與思維，使其實現從學生到職員角色的初步轉變，在“工與做”中培養學生的操作技能、維保技能和職業綜合素養等。

第四階梯：實境平臺頂崗實訓。根據綜合實踐課程的教學計劃，頂崗實訓安排在第7學期，主要在新工科專業的對口企業，如機械制造公司、工程機械企業、汽車公司、機器人公司等校外實訓基地。通過頂崗實訓的實際導向性學習，增強學生的崗位責任意識，培養其職業素養。

第五階梯：創新平臺創業實訓。根據創新創業實踐課程的教學計劃，創業實訓安排在第7-8學期或畢業后，主要在校企綿延一體的新工科專業創新創業實訓基地。通過創業實訓的導向創新功能，增強學生的創新創業意識，催化其創新創業能力。

四、創建三主互動的實踐教學基地

按照新工科思路，通過構建“合作主體”，徹底解決行業產業與高等教育之間長久以來的游離狀態或結合松散問題，實現產教一體，協同發展。一方面，將企業外延到校內，在校內開設適用于教學的校內實訓企業[6]，實現企業的教育化，烙上“教育”這塊牌，拓寬企業的生存與發展空間；另一方面，使高等教育無縫對接產業而具有行業背景，通過接地氣與學會講本地話，彰顯高校“特色”。這種深度融入行業發展，校企一體共建共享以學生主體、學校主導、企業主訓為內容的“三主互動”實踐教學平臺，實施創新競賽教學，四年不間斷實習機制，構建實習就業直通車，即便是變革兩供給側，推動新工科建設的重要途徑之一。

（一）統籌規劃，優化校內外實踐教學基地

按照分類創建、層次有別的思想，變革實踐教學基地及其創建方式，將其創建為校內實訓基地、校外實訓基地與創新創業實訓基地，在創建方式、實訓模式及培養目標上，校內實訓基地可按項目形式創建，主要在教、學、做的結合過程中，以賽證嵌入的方式，通過項目化或案例化實踐教學、技能競賽、職業資格考試、創新創業教育等活動，培養新工科專業學生的基本技能、專項技能和創新思維；校外實訓基地則按照專業方向創建，在教、學、做、工的結合過程中，主要以“做中學”的方式，圍繞專業方向實現認識實習、社會實踐、頂崗實訓、畢業設計等，培養學生的綜合技能與創新意識；校企綿延一體即創新創業實訓基地則按任務使命創建，在工、做、學并進的過程中，以工做學一體的方式，緊繞創新工作、創業萌動與創業兌現，將實訓基地從校內綿延到校外，建立校企一體且層次有別、功能互補的實訓基地，通過優才培養，強化學生創新創業能力。具體形式如圖5所示。

（二）對接資格證，銜接實踐課程，建立校內實訓基地

在校內實訓基地實訓過程中，無論是現場設備的購置與布局，還是實訓的內容、項目及課時均需按“章、需、實”反復規劃與論證，切不可草率行事。可創建適度超前，規模得當，切合實際需要，便于理實結合的校內實訓基地。以汽車檢修方向為例，一方面，要建立訓練基本技能與單項技能的實訓室，如機械制造實訓室、汽車拆裝實訓室、汽車電器電子控制實訓室；另一方面，也要創建對接職業資格證的如汽車維修實訓室，用于拓展專業、產學研用及服務社會的如汽車檢測實訓室等。除此之外，更為重要的是如何建立1個模擬實訓室與1個校內實訓企業，具體如下。

1.創建具有逼真感的模擬實訓室

通過最新虛擬軟件，特別是國外優秀軟件來變革教育供給側。憑借軟件，學生可虛擬出一個實時反映實體對象變化，并能與其交互作用的三維世界，就能體驗并探索仿真對象在所處環境中的作用與變化，培養本土化的國際視野，其逼真性和實時交互性使學生容易融入其中的情景而產生沉浸感，為真實操作提供場境，使學生盡快融入生產過程，縮短工作的磨合期。同時，由于虛擬軟件所涉及的均是系統性的而非單方面的知識與技能，使學生容易將相關的知識串聯起來而產生內生動力，激發創新創業的靈感。此外，通過虛擬實訓所掌握的技術還可參加各種虛擬技能競賽，為此，機電類專業可創建如工程機械虛擬實訓室、LabVIEW虛擬實訓室、汽車虛擬實訓室等。

2.引企入校，共建一體化校內實訓企業

為同時推進兩供給側改革，高校應結合本校實際，引入有代表性的1-2家企業，產業也應以此作為拓展資源與優先攬才的契機，主動迎合需求，這樣，高校即可根據校企一起提供或購置的師資、技術與設備來改造工程訓練中心，由校企共設同管，按照市場化運作模式創建校內實訓企業，統籌校內資源，提高其服務水平與效能。通過校企間環境與資源的整合互動，實現教學過程與課程內容分別對接生產過程和崗位要求，資源的優化配置，“教學做工”的系列目標，使學生體驗真實項目的推進和產品的生產，縮短學校與企業之間的距離和學生到員工的過渡時間，實現新工科“工程范式”的思想。

（三）對準崗位，強化技能，建立校外實訓基地

校企雙方應依據共同制訂的較完善的教育體系對學生進行引導，使其帶著問題去實踐，將被動實訓變成理實結合、創新訓練、就業創業于一體的教育實踐[7]。在頂崗實訓中，通過指導，讓學生深入了解并提取相關瓶頸問題，使之上升為研究課題后，以畢業設計的形式讓學生展開研究，并在實習基地完成實驗與測試，從而讓學生實現面向產業的科研訓練，讓學校實現科研項目的孵化，也使企業完成人才的選擇等系列目標，使三方互利共贏，切實實現責、權、利的高度統一。校外實訓基地的創建，務必尊重企業的“合作主體”地位，基于崗位供給側的要求讓其親自參與教學實踐，激發其主動性與積極性，履行其責任意識與使命擔當。

（四）激勵創新，幫扶創業，籌建創新創業實訓基地

秉承“激發創新熱情、點燃創業夢想”的精神，籌建創新創業實訓基地，使學生能將其奇思妙想落地，在創新創業教育中展現成效。創新創業實訓基地的建立，從以下三方面著手：第一，務實創新，納規入章。推行創新學分制，把創新納入人才培養方案，列入畢業及學位要求，規定每位學生畢業須獲得高于6個創新學分；第二，建立項目，重點資助。以問題與課題為導向，以學生為主體開展實驗創新，調動其主動性和創造性，催化其創新思維，捕捉其創新靈感，提升其創業能力，形成省、企、校、院多方位的創新創業資助方式；第三，選拔優秀，重點培育。拔尖創新人才，通過多種方式開展優才培養，搭建以互聯網+、智能硬件等為代表的高科技創新平臺，使其利用所建平臺進行創新。

五、打造雙向驅動式實踐教學團隊

優良的教學團隊不僅是實踐教學的助力器，更是推進實踐教學的螺旋槳，為此本項目組以觀念改變為前提，課程改革為核心，項目研究為抓手，方法實施為路徑，推進兩供給側改革，開辟新工科繼承與創新的途徑，培養授課者的素質，提高其實踐水平。以教師與工程師“雙向驅動”的方式，組建合作主體、校企一體的專業教學團隊，一是讓高校教師走下講臺，融入企業的項目研發，給企業的研發插上理論的翅膀，從而實現教師的工程師化，提高教師的實效；二是讓企業工程師走上講臺，融入教學教研工作，給學生的理論學習嫁接明確的對象，從而實現工程師的教師化，為課改導航，提高工程師的成效。可見，這種“科研領跑、雙向驅動”的過程，既提高了教學團隊的水平，也保障了課改與兩供給側改革的順利推進與實施。當然，教師的工程師化與工程師的教師化并非一蹴而就，而是長期打造，不斷循環培養的過程，其范式如圖6所示。

綜上所述，校企融合的深度，決定著“跨界教育”實施的可行性及其便利程度。為此，提出讓產教的兩供給側同時參與變革的方法，以此構建“雙合作主體”的校企融合觀念，從而使產教合二為一、融于一體，為創新創業的實踐教學提供了保障，也為新工科的建設提供了杠杠。以合作主體為條件、場境線為情境、實訓線為方法、課程線為途徑、能力線為目標，系統性地構建“主體雙重、并進多線、教學做工”一體化的創新創業能力培養實踐教學范式，它通過構建的場境，實現了情境教學，同時，也使條件、場境、方法、途徑與目標五位一體。通過創建虛實互補的實踐課程體系、五階梯遞進式的實踐課程實訓策略、三主互動的實踐教學基地以及由雙向驅動所打造的實踐教學團隊，全面提升學生的創新創業能力，從而為新工科的建設，特別是其創新創業人才的培養提供了切實可行的新方案。由于崗位即人才需求的多樣性或非同質性，兩供給側一同推進的綜合改革，必然避免了人才培養的同質性，是平衡供求關系，解決人才培養過剩的有效舉措。本文闡明了實踐課程與能力之間的對應關系，提出內嵌于實踐課程的案例和項目是培養學生創新創業能力的強力引擎。在以后的研究中，如何設置內嵌于實踐課程的案例與項目，讓它去承載所學習的課程，成為催化目標能力生長點的使能技術，即是下一階段探討的重要課題。

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（責任編輯 賴佳）