多學(xué)科融合下“大工程”實踐平臺的探索與實踐

葛夢瀅，杜艷玲，劉江麗

（1.上海大學(xué)工程訓(xùn)練國家級實驗教學(xué)示范中心，上海200444；2.上海海洋大學(xué)，上海201306）

“大工程觀”是美國工程教育于20世紀90年代掀起的“回歸工程”浪潮中提出的重要教育觀念，其核心內(nèi)容是重構(gòu)工程教育，回歸工程教育本質(zhì)，建立與科學(xué)技術(shù)聯(lián)系密切的包括社會、經(jīng)濟、文化、道德、環(huán)境等因素的大工程教育，倡導(dǎo)學(xué)科的綜合與方法的綜合[1-2]。

當(dāng)今世界重大的科技創(chuàng)新成果，大多是多學(xué)科技術(shù)交叉、融合和匯聚的結(jié)果，因此多學(xué)科交叉融合勢必成為技術(shù)創(chuàng)新和高校教育的發(fā)展趨勢[3]。這為高校工程教育改革提供了新方向，同時對高校教師探索適合中國高校工程教育發(fā)展方法提出了新要求。

1 高校工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

高校是孕育創(chuàng)新人才的搖籃，然而目前無論從人才培養(yǎng)質(zhì)量，亦是從多學(xué)科交叉融合程度，許多高校仍存在較大的提升空間。根據(jù)與多院校交流和工作經(jīng)驗總結(jié)，發(fā)現(xiàn)影響中國高校工程實踐教學(xué)發(fā)展的主要因素有如下兩點。

1.1 多學(xué)科交叉融合理念不清

“大工程觀”背景下要求現(xiàn)代工程人才要兼?zhèn)淇茖W(xué)技術(shù)和人文情懷。因此，國家要求高校應(yīng)注重培養(yǎng)具備多學(xué)科背景、較強工程實踐能力、綜合性思維方式和人文精神的人才[1]。然而，有些高校仍存在對學(xué)科交叉融合理念認知不清的問題，簡單地認為學(xué)科融合就是將多學(xué)科拼湊起來，忽視了各學(xué)科之間不同思維方式的結(jié)合，一定程度影響了學(xué)科交叉研究的推進及高校學(xué)科融合的實踐。根據(jù)美國國家科學(xué)院協(xié)會發(fā)表的《促進跨學(xué)科研究》報告“跨學(xué)科研究是團隊或個人的一種研究模式，它把來自兩個以上學(xué)科或?qū)I(yè)知識團體的信息、數(shù)據(jù)、技能、工具、觀點、概念和理論綜合起來，加深基本的認識或解決那些不能用單一學(xué)科或研究領(lǐng)域來解決的問題。真正的跨學(xué)科研究不是把兩種學(xué)科拼湊起來，而是思想和方法的結(jié)合”[4]。因此，高校應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點，整合全校資源，建設(shè)“學(xué)生全面素質(zhì)和能力達成”為目標的多學(xué)科交叉融合課程體系，構(gòu)建復(fù)合型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)體系，進一步提升工程實踐教學(xué)能力，為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供全方位保障。

1.2 工程實踐教學(xué)缺乏有力載體

目前，中國高校大多采用學(xué)科專業(yè)作為工程實踐教學(xué)的載體，加深了不同學(xué)科間的壁壘，易將學(xué)生的教學(xué)活動和學(xué)習(xí)交流限制于單一學(xué)科，影響跨學(xué)科培養(yǎng)人才的成效，是提升工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的主要制約因素。根據(jù)“大工程觀”培養(yǎng)要求，高校應(yīng)聚焦工程領(lǐng)域的最新發(fā)展成果，將先進的工程思想引入項目課程，構(gòu)建以競賽為主題的多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新平臺，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)推動學(xué)校學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)和治理水平的提升；同時重視將課程項目與工程實踐相結(jié)合，建設(shè)以大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目為載體的多學(xué)科交叉融合實踐平臺，提高學(xué)生解決實際工程問題的能力。

2 “大工程觀”下工程實踐教學(xué)改革的思考

2.1 運用學(xué)科交叉融合方法，拓展“大工程”實踐平臺搭建廣度

“大工程”之“大”包含“廣度”和“高度”兩個維度，更加重視工程的系統(tǒng)性、完整性和創(chuàng)新性。“廣度”指實踐平臺的受眾面廣，教學(xué)對象覆蓋學(xué)校諸多學(xué)科及專業(yè)，強調(diào)分層級教學(xué)，主要分為A級專業(yè)教學(xué)、B級基礎(chǔ)教學(xué)、C級感知教學(xué)。“高度”指實踐平臺搭載的項目在研究前瞻性、社會需求性及創(chuàng)新實踐性等方面均具有一定的價值且達到一定的高度。

根據(jù)“大工程觀”的理念，通過縱向與橫向兩個維度整合構(gòu)建“大工程”實踐平臺，縱向按照“頂層設(shè)計—平臺橋梁—機制保障”層層搭建，橫向融合多學(xué)科多專業(yè)課程和專業(yè)背景環(huán)環(huán)遞進，如圖1所示。依據(jù)理、工、人文社科核心課程群，構(gòu)建多學(xué)科融合式“大工程”實踐教學(xué)體系，開設(shè)“學(xué)科交叉、專業(yè)互通”的一體化實踐課程及“重合作、強實踐”的創(chuàng)新能力實踐課程。據(jù)此，結(jié)合實際工程中具有一定挑戰(zhàn)性的痛點問題和關(guān)鍵的科學(xué)問題，組建多學(xué)科的校企協(xié)同育人隊伍，開展多專業(yè)多年級項目式教學(xué)和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，突破單學(xué)科層級式課程結(jié)構(gòu)，搭建面向多學(xué)科的涵蓋“專業(yè)實驗、基礎(chǔ)實驗、感知實驗”的校內(nèi)外“大工程”實踐平臺，加強學(xué)生對工程規(guī)律的認知，提升學(xué)生解決復(fù)雜工程問題和不斷創(chuàng)新的能力，有效促進學(xué)生的個性化發(fā)展和團隊能力的培養(yǎng)。

圖1 “大工程”實踐平臺搭建框架

2.2 構(gòu)建項目課程教學(xué)模式，提升“大工程”實踐平臺建設(shè)高度

科學(xué)的課程教學(xué)模式是實施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)教學(xué)活動的主要載體，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的關(guān)鍵要素[5]。面向“大工程”背景下提出的單一學(xué)科走向交叉學(xué)科的新需求，高校亟需將理論學(xué)習(xí)與工程實踐有效結(jié)合起來，以項目為主體，創(chuàng)建跨學(xué)科的項目式綜合實踐課程。

優(yōu)質(zhì)的實踐項目是培養(yǎng)具備工程思維人才的重要支柱，項目式教學(xué)作為實踐性教學(xué)模式，避免了單一學(xué)科的局限性，通過項目的鍛煉，能夠提升學(xué)生將多學(xué)科交叉知識與方法運用于項目實踐的能力，有助于在實踐過程中不斷提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識[6]。

據(jù)此，高校需要依據(jù)學(xué)科特色、社會需求和學(xué)生發(fā)展要求，開展多專業(yè)多年級項目式教學(xué)，擴大綜合項目式教學(xué)的受眾面。學(xué)校可通過采取指導(dǎo)教師團隊設(shè)計實踐項目、學(xué)生自主提出多學(xué)科綜合實踐項目和校企合作實際工程項目等方式，為“大工程”實踐平臺不斷蓄聚應(yīng)用型、科研型項目，構(gòu)建課程項目庫。

項目式課程開設(shè)流程主要由課程發(fā)布、學(xué)生選課、項目專家評審、項目確立、專業(yè)教師選課、組成教師團隊、開課7個主要部分構(gòu)成。項目實施流程分為策劃評估、總體方案設(shè)計、生產(chǎn)實踐、安裝調(diào)試、演示答辯5個階段。其中，學(xué)生選課可采用“點單式”從項目庫中自主選擇實踐項目，項目實施過程注重團隊合作能力培養(yǎng)，要求每個學(xué)生發(fā)揮自身學(xué)科優(yōu)勢，共同完成多學(xué)科交叉融合項目，目標在于培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維，為多學(xué)科融合的人才培養(yǎng)蓄能[5]。

2.3 制定校企合作共贏機制，創(chuàng)設(shè)“大工程進校園”教學(xué)文化

面對市場經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，高校擔(dān)任著為企業(yè)提供人力資本的重要角色，是市場的主體之一[7]。因此，高校和企業(yè)之間存在著相互依存的關(guān)系，構(gòu)建“校企合作育人”教學(xué)模式勢在必行。

“大工程”實踐教學(xué)直接影響創(chuàng)新型工程人才的培養(yǎng)質(zhì)量，位處復(fù)合型工程技術(shù)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，這無疑要求“大工程”實踐平臺要“走出去，引進來”[8]。高校應(yīng)依據(jù)教學(xué)背景和學(xué)科資源，選擇性地與企業(yè)進行合作，制定合理可行的校企合作共贏機制，以項目式教學(xué)模式為載體，共同培養(yǎng)學(xué)生，提升學(xué)生的工程理念和創(chuàng)新意識。為了更好地創(chuàng)設(shè)“大工程進校園”教學(xué)文化，高校可從以下幾方面制定校企合作培養(yǎng)方案。

把握創(chuàng)新實踐來源，立足實際企業(yè)項目。在競爭激烈的市場環(huán)境下，企業(yè)具備辨別經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的敏銳性，可以準確分析社會對人才的真正需求，能夠明確指出學(xué)生實踐環(huán)節(jié)中需要改進的地方[9]。此舉有利于高校教學(xué)過程中踐行將“未來應(yīng)用”變?yōu)椤傲⒓磻?yīng)用”，為“學(xué)科競賽”儲備“優(yōu)質(zhì)項目”，培育“綜合人才”對接“社會需求”，進一步提升學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

聚焦前沿實踐經(jīng)驗，引入企業(yè)尖端導(dǎo)師。教師是學(xué)生的引路人，項目式教學(xué)和“大工程觀”對教師提出了新要求，要求教師具備扎實理論知識的同時掌握一定的工程實踐能力。因此，高校亟需從企業(yè)聘任一些實踐經(jīng)驗豐富、工程能力優(yōu)越的導(dǎo)師，與大學(xué)教師組成“雙導(dǎo)師制”，共同培育學(xué)生來實現(xiàn)項目式理論與實踐的有效結(jié)合。與此同時，高校可著力開展“大工程進校園”系列講座，定期邀請行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的骨干精英為學(xué)生講課，分享工程經(jīng)驗，有利于蓬勃大學(xué)校園的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)文化。

3 結(jié)論

“大工程觀”的提出揭開了新一輪高校教學(xué)改革的帷幕，對高校多學(xué)科融合工程人才培養(yǎng)提出了迫切要求。時代發(fā)展呼喚兼具多學(xué)科背景的復(fù)合型創(chuàng)新人才，高等工程實踐教學(xué)面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。本文基于對高校工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題的深入分析，依次從“大工程”實踐平臺搭建“廣度”、“大工程”實踐平臺建設(shè)“高度”以及“大工程進校園”教學(xué)文化三個方面，闡述了構(gòu)建多學(xué)科融合下“大工程”實踐平臺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要方法。本文提出的以“多學(xué)科交叉項目”為工程實踐載體的教學(xué)模式，為“新工科”建設(shè)提供了可供借鑒的經(jīng)驗，為構(gòu)建多學(xué)科融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)新模式奠定了研究基礎(chǔ)。