新工科背景下的高校實踐教學改革探索

蔚婧 李道江 郭西京

摘 要：新一輪科技和產業變革對我國工程教育發展提出了新的挑戰，文中分析了我國工程實踐教育現狀及創新型人才教育的重要作用，針對現有問題進行了深入討論，提出實踐教學結構優化、實踐教學內容優化及革新實踐教學評價與激勵機制等方案，為高校新工科人才培養提供借鑒。

關鍵詞：新工科;實踐教學;評價機制;激勵機制

中圖分類號：TP393;G420文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）02-0-03

0 引 言

世界化的新一輪科技革命和產業變革蓬勃興起，先進制造業、工業互聯網等產業成為新工業革命的重要基石。我國相關行業的發展水平仍與世界強國存在較大差距，這對我國的工程教育發展提出了新的挑戰。為適應國家戰略，教育部于2017年2月在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，積極推進新工科建設[1-3]。新工科建設的目的是使工科優勢高校在工程科技創新和產業創新中發揮主體作用，引領并催生新技術、新產業。

實踐教學在高等工程教育中占有舉足輕重的地位，學生通過實踐將理論知識與工程實際進行有機融合，鍛煉了學生分析與解決實際問題的能力，同時也提高了其動手能力。實踐教學的質量直接影響學生的創新意識和創造能力，而創新性人才對我國實現現代化強國的戰略目標至關重要。因此全面提升高等工程教育質量，革新實踐教學模式正是新工科建設的重要方向[4]。

1 我國高等工程教育的現狀分析

我國是高等工程教育大國，教育規模位居世界首位。目前，我國有1 000余所高校開設了工科專業，學生人數約占大學生總數的30%。反觀工程人才的培養質量，卻與世界發達國家存在較大差距，缺乏國際競爭力。大學生從學校進入企業后，不能適應正常工作，學與用存在脫節。造成這種現象的原因雖然多樣，但實踐教學效果差是主要原因之一。

傳統觀念認為實踐教學從屬于理論教學，是理論教學的輔助手段。但實際上實踐教學是理論教學的必要補充和發展，是學校教學工作的重要組成部分，是學生獲取、掌握知識的重要途徑;更是強化學生理論知識，培養解決問題能力，提高創新意識中不可或缺的環節。因此，如何構建有效的實踐教學體系成為高等教育改革研究的熱點問題。目前，我國高等工程教育均沿用大一、大二學習基礎課，大三學習專業基礎課，大四學習專業課的模式，實踐環節所占學時比例較小。以大部分工科院校的信息工程專業為例，理論教學占總學時的2/3以上，而相關實踐課程如數字電子線路設計、模擬電子線路設計、高頻電子線路設計、實習（包括認識實習、生產實習）、課程設計、畢業設計共計不超過學時的1/4，實踐教學環節還處于從屬于理論教學的地位。根據有關部門統計，大多數工科專業的本科教學培養方案中，實踐教學課時約占全部學時的20%。雖然近年來實踐教學學時比重不斷增加，但實踐教學效果仍然不太理想。

2 傳統實踐教學手段存在的主要問題

我國高等工程教育受傳統思想的影響，一直走學術化、科學化的道路，重理論、輕實踐、重知識、輕能力的現象長期存在，實踐教學被迫處于理論教學的從屬地位。例如，《微機原理》類的專業基礎課程中，理論教學占32學時，實踐教學占8學時，部分學生考試能得高分，卻不能獨立編寫一個完整的程序。

相對于理論教學，實踐教學需要更多的硬件支撐，包括實驗場地、實驗器材、實驗耗材等，需要學校各相關部門的緊密配合和協調。由于院校經費投入不足及多年擴招等原因，大部分高校的實驗室設備陳舊落后，人均臺套數不足，無法滿足實踐教學的需要。

另一方面，我國高等工科院校大部分教師直接從高校畢業后留校，多為從事理論教學的學術型教師，缺乏工程實踐教學經驗。據相關機構調查，近五年到校任教的青年教師中，約80%缺乏工程實踐經驗[5-6]，對產品研究開發、設計制造和生產經營活動過程不熟悉，再加上論文數量直接影響高校排名，各高校制定的教師考核機制著重強調發表論文數量，幾乎沒有對教師承擔實踐教學的要求，因而指導學生實踐教學的動力和能力相對其他稍顯不足，必然影響到實踐教學的效果。

3 實踐教學改革舉措

針對當前高校實踐教學中存在的諸多問題，結合新工科背景下實踐教學模式改革需求，筆者對實踐教學內容、教學模式等進行了深入分析，并在此基礎上提出實踐教學的改進舉措，目的是提高和完善目前現有的實踐教學模式，適應先進制造業及信息化產業的發展，提高高等工科學校實踐教學質量，為今后實踐教學提供新的借鑒。

3.1 實踐教學結構體系優化

在新工科建設的背景下，實踐教學的改革目標應是淡化學術化意識，使實踐教學回歸到為工程服務的本質上來。

通過梳理工程實踐需求，結合專業課程知識，積極建立層進式實踐教學體系，將實踐內容分為基礎性實踐、設計性實踐、創新性實踐、實習性實踐四個部分，將其統一構建為一個集知識、素質、能力于一體的新型實踐教學體系，各實踐內容相輔相成。

（1）基礎性實踐內容為專業基礎課程服務，實踐內容應以驗證基礎課程中的原理和方法為目的。通過實踐，使學生扎實地掌握專業基本原理，同時這部分實踐應為必修內容且安排較大比例課時，上課教師也應投入較多精力于此，力求所有學生能熟練掌握實踐內容。

（2）設計性實踐服務于多門專業課程，在本科三年級后陸續開設，實踐內容結合多門專業課程所學知識，在基礎性實踐內容上具有一定的拓展，通過設計性實踐使學生能夠將多個知識點融會貫通。通過實踐教學，學生能夠解決工程中的常見問題，并具有獨立實踐的能力。

（3）創新性實踐是指教師只對實踐過程進行方向性指導，學生可根據自己的興趣愛好選擇相關題目，獨立完成設計實踐內容。學生可組成實踐團隊，團隊內部獨立分工，自主選擇所需的實驗儀器和設備，共同解決遇到的難題。創新性實踐為拔高性實踐內容，向學有余力的學生開放，可以作為選修課程開設。這部分實踐內容對學生的知識儲備和實踐動手能力會有更高的要求，實踐所需時間也相應更長。學生可根據教師所出題目進行自由發揮，同時也可自主完成實踐內容設計，以團隊形式完成實踐內容。創新性實踐能充分發揮學生的自覺性，使課堂教學更加貼近工作實際，為學生步入工作崗位掃清障礙。

（4）實習性實踐對應目前高校中的生產實習，即通過三年專業知識的學習，學生進入相關企業進行一段時間的專業崗位實訓，由企業導師帶領完成相關的研發生產工作。通過這一環節的實踐，學生已經能夠完成基本企業中的工作，解決學與用脫節的問題。

將實踐課程體系進行科學構建，將四類實踐課程的學分、學時進行合理分配，有利于提高學生的專業技能和動手能力，同時提高學生的自主學習能力，為新工科創新型人才的培養奠定堅實的基礎。

3.2 實踐教學內容優化

實踐教學內容優化是在教學內容中加入更多工程中的相關實例，提高實踐教學效果，將實踐相關的課程體系、實驗室資源、師資等進行整合。

筆者長期從事理論教學和實踐教學活動，長期擔任本科生專業課教學和實踐課教學工作，將專業課教學、實踐教學與大學生創新精神和創新能力培養相結合，以《信號處理》專業課教學為突破口，通過專業課程建設，提出并實施“以學生創新精神和創新能力培養為主線，集基礎性、層次性、系統性于一體的教學體系，立足培養目標，突出工程背景，彭顯與時俱進，強化綜合交叉，激勵自主探索，體現學科成果。提出并實施“以學生為主體、面向問題、實現常規教學與個性培養相結合、多媒體課堂演示與實驗教學相結合，課堂教學與網絡學習相結合的三結合教學模式。

實踐內容如下：

（1）設計從基礎到綜合再到創新的內容體系，針對學生實踐能力、創新精神和創新能力不足的問題，通過《信號處理》專業課教學和課程建設，重構教學內容，突出工程背景，強化所學課程的綜合交叉應用，建立符合創新型人才培養規律的教學體系;

（2）針對學生綜合應用能力弱的問題，建立面向問題、凸顯實際應用的教學內容體系，培養學生解決問題的能力;

（3）針對學生獲取知識主要以間接獲取方式為主的特點，專業課教學和實踐教學要讓學生積累獲取直接知識的體驗，建立以培養創新思維、提升創新能力為主的教學模式，重視培養學生的創造性思維。

3.3 革新實踐教學評價與激勵機制

理論教學與實踐教學的有機融合是提高學生綜合素質的關鍵，如何在理論教學中培養學生的實踐能力，在實踐教學中深入理解理論知識，實現理論教學與實踐教學的有機融合是目前工科大學教學工作面臨的主要問題之一[7]。在“大眾創業，萬眾創新”的時代背景下，創新性競賽活動豐富，學生參與熱情度高[8-10]。通過參加創新活動、學科競賽，學生可運用自己掌握的理論知識完成作品，這無疑將激發大學生的興趣和潛能、培養團隊合作精神和創新精神。把創新活動、學科競賽、科研訓練等引入到實踐教學內容中，對原有教學體系的內容進行相應的擴充、整合，充分實現實踐教學和理論教學的融合。允許學生通過相關創新活動獲取一定的學分，讓學生能更自覺、自愿地參與到創新活動中。

實踐教學的改革需要相關任課教師加強高校與外界尤其是與相關企業、院所之間的聯系，通過校企密切合作，為學生參與社會實踐搭建一流平臺。同時，革新教學方案，設置更新、更多貼近工程的實踐內容。課程內容既具有自身的完整性，又有一定的交叉，課程內容相互關聯、相互滲透，這對任課教師而言也是一個重要的挑戰。

大規模實踐課程的開設對高校實驗室管理也提出了更高要求，實踐教學資源應全面開放共享，在時間、空間上拓寬實驗室范圍，提高學生的創新實踐能力。

4 結 語

實踐教學是高等工程教育實現創新型人才培養目標的重要環節，在新工科背景下實踐教學的改革勢在必行。實踐課教師應適時響應高校實踐教學變革，探索不同的教學途徑，重構實踐教學體系，革新課程評價體系，以培養學生創造性思維，提高創新與創業能力為目標，努力探索新工科人才培養模式，為國家和民族培養出更多的創新復合型人才。

參 考 文 獻

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