農業院校工科專業分層遞升式實踐教學模式構建*

段潔利，閆國琦，楊洲

(華南農業大學工程學院，廣州市，510642)

0 引言

自“十三五”規劃開始，我國就加快推進新工科的建設與發展，尤其是新工科建設的“三部曲”(“復旦共識”“天大行動”“北京指南”)的形成，以及《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》等文件的頒布，更是推動了一大批研究與實踐項目的快速啟動，主動建立應對能夠適應新一輪科技革命與產業變革的中國工科建設新模式，全力推進創新型國家的建設，積極促進“中國制造2025”“教育強國”等系列國家戰略的實施。在此背景下，加強培養具有創新精神和創新能力的工程技術人才，已經成為高等教育的核心任務，也是促進創新型國家建設的基礎。

“創新”人才的培養，其根本在實踐能力的提升[1]，而實踐能力的培養正是工程教育的核心[2]。因此，創新型國家建設戰略的實施，體現在高等工科教育中，就是要加強對工科學生實踐能力的培養[3]。當前，針對工科實踐教學模式研究的文章主要集中于從理論層面探討實踐教學的內涵、從宏觀層面分析實踐教學的問題并提出相應對策、從微觀層面對影響教學體系構建的要素展開研究，例如教學方法、師資隊伍、課程建設以及教學模式等。在教學實踐中，隨著工業產業與技術的快速發展和復合型人才需求的持續增長，大多農業類高等院校都增開了工科類專業，加強工科建設，但是以農業科學為優勢的農業院校在工科專業的實踐教學建設方面相對滯后[4]。

為了能夠更好地培養創新能力強和實踐能力強的高素質復合型人才，需要對農業高校工科類專業的實踐教學模式進行研究。筆者對已有文獻進行詳細查閱、對比，對實踐教學形成深刻認識，通過文獻研究法、案例研究法、比較研究法展開研究，總結“分層遞升式實踐教學模式”的構建策略，以期為實踐教學提供參考。

1 農業院校工科專業實踐教學存在的問題

1.1 實踐與產業脫節，課程缺少農業特色

工科專業數量的快速增加和工業技術的迅猛發展導致高等農業院校對工科專業實踐教學的準備不足，不能科學協調實踐教學層次間的關系，這就導致實踐教學的系統規劃出現不合理[5]。雖然工程實踐教學是分階段開展，但對實驗、實習與創新訓練環節如何系統銜接缺乏頂層設計。通過對一批農業院校工科專業的調查對比發現，這些院校的工科專業實踐課程教學主要參照綜合類院校或者是理工類院校的課程進行設置，缺乏涉農專業的知識，缺少對農業工程人才的培養[6]。例如在一些院校的金工實習中，主要涉及數控車、鉗工等項目，與非農院校的實習內容相同，個別院校雖然會增加創新實踐的內容，但仍然缺少農業工程類的訓練項目，更不必提農業領域的先進技術。

1.2 學生的工程意識弱、產業實踐少、創新能力不強

專業數量和學生規模迅速增長與條件建設滯后之間的矛盾導致工科專業的實踐教學質量不高，培養的學生創新能力不強。其原因在于對學生工程意識的培養不夠重視，忽視理論與實踐之間的融合貫通，實驗、實習和設計等環節只是強調對工程技術知識的認知和理解[7]。例如在一些實驗教學中，教師主要通過講解、演示的方式完成課程內容，再引導學生通過實驗指導步驟完成相應操作，所有學生將使用相同的實驗方法得出一致的結果。在這種狀態下，學生以被動學習為主，沒有創新思考的空間，將在極大程度上影響學生主動學習的積極性，也難以促進創新思維和發散思維的形成。再比如在企業實習中，以車間參觀為主，不能滿足工科專業人才的實踐訓練要求，這就導致學生面向產業的實踐能力與企業要求存在差距，畢業生難以較快適應崗位的職業要求。除此之外，教學科研的融合度也不夠，學生參與科研少，創新訓練少，教師科研項目的創新資源沒有被學生有效利用。學生創新能力的強弱與教學模式有直接關系，而在農業院校工科專業中現行的實踐教學以傳統教學方式為主，已經難以滿足創新人才的培養需求。

2 分層遞升式實踐教學模式構建

為提高農業院校工科專業實踐教學水平，滿足創新人才的培養要求，應當充分分析“農業工程”的特點，結合人才培養要求進行實踐課程教學模式的構建，既要符合工科人才的實踐能力培養需求，同時還要突出農業人才的差異化特色，才能體現“農業工程”人才的獨特價值。

2.1 實踐教學模式構建思路

教學模式的構建，需要以專業素質培養為核心，圍繞人才的核心價值展開設計。從理論的角度來講，專業素質的培養一般由“認知—理解—應用—創新”四個環節構成[8]，反應了學生在學習過程中逐步培養起來的專業素質層次，對應的層次培養要求分別是：掌握專業基本理論、熟悉運用科學原理、解決工程實際問題、提升職業發展能力。與專業素質的培養對應，將實踐教學模式構建分為“認知層”“理解層”“應用層”和“創新層”四個層次，代表了知識學習和能力形成的四個階段，每個層次根據人才培養的要求提出明確的目標和手段，再通過“課內”教學和“課外”拓展的銜接與互補，促進學生在知識、能力、素質方面得到協調發展，進而達到實踐能力階梯式上升的教學目標(如圖1所示)。

圖1 分層遞升式實踐教學模式Fig. 1 Hierarchical and ascending practice teaching mode

2.2 教學模式與措施

2.2.1 認知層：遞進式調優實驗內容，提高學生學習的自主性

要實現實踐能力的提升，必須優化教學內容，通過有效的教學策略提高學生主動學習的積極性[9]。因此，在“認知層”教學核心在于提高學生自主性，課內完成基本實驗，課外開放共享實驗室，為學生的自主學習提供條件。在此過程中[10]，需要精簡陳舊的實驗內容，增加新興科技、工程應用相關的知識，以體現“農業工程”特色為優。比如增加視頻觀看農業機器人機構、3D技術，加入現代CAD等設計軟件技術的應用等[11]。另外，實現教學實驗室全部向學生開放，設立大學生創新實驗室，且該實驗室在實驗內容、使用時間和實驗室布置上由學生科技聯合會自主管理。

2.2.2 理解層：情景式增量訓練，強化創新意識

完成基礎知識教育后[12]，應按照工程項目全周期的流程設計和組織實踐教學，堅持以學生為中心，運用基于項目學習式的案例教學法，因地制宜，引導學生主動采取課程之間有機聯系的方式進行學習，強調工程設計、綜合應用和技術創新，再配套延伸性訓練，突出對學生工程技術與項目管理能力的培養。例如通過發動機、機床部件等典型機電生產裝備實物的拆裝，分析提高學生對產業及核心裝備的熟悉程度，強化學生的“工程意識、產業意識和創新意識”。

2.2.3 應用層：貫通式分布實訓內容，增強人才與產業的交互性

進入應用層，則是更高一級的實踐過程[13]，需要改變常規模式中“先學理論課程、最后進行實訓”的安排，將實訓內容分布在不同的年級，以“認識實習—工程訓練—產業實習”的過程增強實踐教學的交互性，并通過自主實踐的方式實現課程與就業的結合[14]，讓學生及早了解行業。例如為了整體了解和認識該專業，在大學一年級入學時系主任或專業主任通過PPT、視頻等形式呈現該專業的主要實訓內容，激發求知欲和對專業的興趣。貫通式分布實訓內容將貫穿整個大學，到大學四個年級階段，將現代機制工藝綜合、先進制造技術訓練、機電控制、現代企業管理等多學科知識融合實踐，將實訓內容與產業實際緊密結合，對接人才培養與行業需求。

2.2.4 創新層：立體式融合產業科技資源，提高學生的行業實戰性

創新層是實現創新人才培養的最高實訓階段，通過“師生自定題目、結合科研選題、校企協同命題”的方式提高創新實戰性，再通過科技競賽、創業實踐的方法實現對學生創新創業能力的訓練。在此過程中[15]，需要建立教師與學生雙向選擇的本科生導師制，鼓勵學生從低年級開始參與教師的科研項目，提前確定畢業設計題目。同時，鼓勵學生在就業實習單位以工作內容為畢業設計題目，并推進校企聯合指導方式。另外，應當組織高水平大學生科技競賽活動，實施“大學生創新創業訓練”，鼓勵學生創業團隊轉化教師科研成果，突出“教學、科研、生產、創業”四方面的融合，提升學生的創新能力和職業發展能力。

3 實踐教學資源優化配置路徑

3.1 基于專業群組構建校內實踐教學平臺

實踐教學平臺是進行實踐教學的最重要的物質保障[16]，包括基礎實驗室、專業實驗室、實訓實習基地等。為提高農業院校工科實踐教學的成效，應當將工科專業進行分類[17]，按專業群組優化資源配置，申報建設國家級、省級實驗教學示范中心，成立院級實驗教學中心，各專業開放共享實驗室，根據專業類別分層次制定實訓課程體系，訓練范圍擴大到學校所有專業。

3.2 校企協同構建實習就業一體化基地

積極探索校企聯合共建產業實習基地的有效機制，合理利用社會辦學資源，構建實踐就業一體化平臺。為此，應當充分利用實踐基地的工作條件和職業氛圍，把對人才培養的課堂延伸到企業生產現場，發揮企業資源在辦學過程中的作用，實現實習與就業的無縫鏈接。同時，招錄具有機械工程企業工作背景和產業一線工作經歷的人員作為專職實驗員，遴選實踐能力強的創新創業導師指導學生創新創業訓練[18]，構建校企共建協同育人基地[19]。

3.3 設計農科特色的工農結合實踐教學內容

將學校農科優勢與特色和實踐教學相結合，比如在機械設計制造及其自動化、工業設計等專業的實踐教學內容中可導入水稻播種、蔬菜嫁接、水果采運、甘蔗收獲等關鍵環節機械化裝備的科技應用案例，體現“農業工程”的特點[20]。同時，將自動化、電氣工程等專業的實踐教學案例與精準農業關鍵技術、農業航空應用技術、農業物聯網技術等方面的科研成果進行融合，體現工農結合的知識結構與特色，有利于提高農業院校工科專業學生運用現代工程技術解決現代農業問題的能力。

4 結論

根據“認知—理解—應用—創新”構建的分層遞升式實踐教學模式，滿足農業院校工科人才培養的目標和實踐要求，各層次課內、課外同步互動協同，實現了從認知、理解到應用、創新的“鏈式”能力遞升。該模式強化“工程意識、產業意識和創新意識”，可以有效提高學生的工程意識和產業熟悉度。基于學生職業發展的“教學、科研、生產、創業”四融合，可以有效提升學生的職業發展能力。