“多方協同 虛實結合”建環專業實踐教學改革探索

李棟　高夢　張姝　孟凡斌　宮克勤

[摘 要]為適應新工科建設背景下建筑環境與能源應用工程專業應用型人才培養的需求，課題組針對現有實踐教學內容有限、實習方式不足和缺乏創新性的現狀，通過“多方協同+虛實結合”的手段探索面向未來的新工科視域下建筑環境與能源應用工程專業實踐教學的創新發展模式，以培養學生的創新意識，提升學生的綜合實踐能力。

[關鍵詞]新工科;實踐教學;教學改革

[中圖分類號] TK1633;G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0051-03

當今世界綜合國力競爭愈演愈烈，新一輪的科技革命和產業變革正在悄然進行。為應對經濟發展趨勢，為加快建設工程教育強國提供學科支撐，迫切需要培養一批新型工科人才。大力推進新工科建設對于促進我國產業轉型升級、實現經濟平穩健康發展具有重要意義。

新工科建設要求學生擁有較高的實踐能力和創新意識，具備較好的工程實踐素養。建筑環境與能源應用工程（以下簡稱建環）專業是應用性較強的工科專業，實踐教學環節對建環專業學生的培養尤為重要[1]。學生不僅要掌握專業基礎知識，還要通過實踐教學深入理解專業基礎知識，并具備一定的操作和實踐能力[2]。為更好地適應以新技術、新業態、新產業為特點的新經濟的蓬勃發展，地方高校應以此為契機，對實踐教學環節提出新思考，不斷深入改革，完善培養模式，以滿足國家對高層次應用型人才的需求[3-5]。因此，建立理論授課之外的新型實踐教學平臺，推進建環專業實踐教學改革，對于培養新工科人才、解決企業入職再培訓問題，具有重要的指導意義。

目前，各高校紛紛針對自身存在的問題，對實踐教學環節開展實踐教學改革探索，通過在實習師資隊伍中增加企業技術人員、縮減課堂理論實踐課時、添加現場提問答疑環節、利用大數據進行遠程AR實習等技術手段，提高了實踐教學質量。本文結合東北石油大學（以下簡稱我校）建環專業實踐教學經驗，以提升學生創新意識和實踐能力為目標，通過“多方協同+虛實結合”的手段探索建環專業實踐教學改革新途徑，見圖1。

一、現有建環專業實踐教學存在的問題

在應用型人才培養過程中，實踐教學是提高學生實踐能力、創新意識的重要環節，但當前建環專業實踐教學存在以下問題。

（一）實踐教學環節薄弱

隨著科學技術的不斷發展，知識更新換代不斷提速，實踐教學應緊跟時代步伐。但是目前建環專業實踐教學內容缺乏系統性和創新性，形式主要為課程設計、校內實驗課程與校外實踐基地參觀學習。校內實踐課程大多為傳統的講座授課模式，不能通過實踐教學實現訓練學生動手操作能力的目的，且教師缺乏實際工程經驗，導致實踐教學偏理論教學，學生不能學有所用，得不到真正的鍛煉;而校外實踐僅為參觀實踐基地，學生缺乏實際動手操作的機會，且校外實踐時間較短，實踐難度低。這些都導致學生步入社會參加工作時，實際應用能力不足，不能立即滿足企業、崗位工作需要。

（二）實踐技術手段落后

科學技術的發展是社會進步的綜合體現，社會進步對應用型人才提出了更高的知識能力及素質的要求。科技進步也為實踐教學創新發展提供了新的契機。基于目前建環專業實踐教學平臺過于單一，滯后于科技發展以及職業環境的現狀，結合專業需求，利用現代信息科學技術發展構建虛擬實踐教學系統，結合實際工程工況，彌補實踐基地單一性的不足，是高校實踐教學改革的重要一步。通過實踐技術的提升改革傳統學科人才培養模式，可以輔助學生接受行業內不同崗位相對應、相匹配的訓練，為學生提供全方位的實踐教學培養，從而達到培養高素質、高技能應用型人才的目的。

（三）考核評價指標單一

現行的考核指標單一，高校在學生培養質量評價中處于主導地位，評價內容及方式也局限于考勤、平時表現、實驗報告或課程設計報告以及實踐內容的完成情況，這樣很難正確評價學生實踐的成果。因此，實踐教學考核還應該與行業領域的評價或實踐單位的認可度評價相結合，構建能夠全方位評價學生實踐質量的評價方法。

二、多方協同的培養模式

（一）校企協同

高等教育的培養模式須緊跟時代發展，滿足學生和用人單位的需求，而對于建環專業的學生而言，實踐環節是將其所學理論知識應用到實際工程中的最好機會。為培養學生的整體性思維，越來越多的大學與企業建立合作教育模式，通過積極探索校企、校所深度融合，聯合開設實踐型課程，改變學生單一的思維模式，將學生所學理論與實際相結合，使其在實際的工作中學會運用和創造。

我校建環專業的校外實習基地一般以熱電廠、冷庫為主，傳統的參觀實習模式存在實踐教學內容系統性較差、實習時間短暫、實習容易產生走馬觀花現象等問題。以往在選擇校企合作對象時，考慮到學生安全以及企業接待能力等問題，學校通常會選擇在企業檢修期讓學生進行參觀，由企業資深員工進行系統講解，這樣雖然能夠滿足建環專業實踐教學的基本需求，但是學生的感受不夠直觀，參與性較差，未能真正結合實踐鍛煉動手能力，實踐教學內容存在局限性。課題組在新工科視域下重新整合產學研合作模式，以在國家“三供一業”政策下寶石花熱力公司入駐大慶為契機，對校企合作對象進行了適當的更新和拓展。我校建環專業與大慶寶石花熱力有限公司進行了多次合作，在認識實習、生產實習中由多名指導教師及企業內部人士帶領學生深入企業內部，實地學習供熱知識。2019年，我校建環專業畢業實習首次以頂崗實習的方式與大慶寶石花熱力有限公司進行了合作，解決了以往自由實習流于形式，大多數學生找不到專業對口的實習崗位的問題，讓學生真正將所學專業知識應用于實際工作中，提升了學生的專業綜合運用能力，打通了學生從學校邁向工作崗位的最后一公里。

組織學生深入行業企業進行“工學結合”，不僅能夠將企業的技術和工程經驗融入教學，更能使企業參與到學生的工程實踐能力培養過程中，找到學校人才培養與企業需求的結合點，進一步提升學生科學研究能力、提高專業人才培養質量、深化產教融合。請企業的資深技術人員制訂教學內容并親自指導教學，能夠培養出更符合高素質技術技能型人才和社會服務型人才，使得學生在相關領域內具有較高的從業能力及競爭力。

（二）學科協同

多方協同還包括學科間的協同配合，它能填補學科交叉的空白，超越學科邊界，構建出新的知識體系。現有工程、科研等涉及多個專業的知識，涵蓋面廣，呈現出多學科融合態勢，學科之間的融合能夠延伸知識內涵，使其成為孕育創新與發展的溫床。學科間的協同方式多種多樣，學科群可根據教學和工程實踐需要，與若干學科相結合，在多個視角下闡述問題、解決問題，具有較強的協調性和靈活性。

建環專業是一門綜合性和應用性很強的學科，涉及供熱、空調、制冷、建筑給排水等相關知識，多學科的知識來源奠定了其跨學科合作的教學基礎。首先，學科間團隊人員應相互支撐，即將所有學科團隊的聰明才智、創新能力匯集在一起，進行有效的轉化和輸出，建立一支具有寬廣的學術視野、深厚的學術造詣、高水平的融合性學科隊伍。其次，學科間的成果應相互支撐。學科協同是為了適應社會進步、科學發展和人才培養的需要孕育而生的理念，理念起點就是要突破學科分界的限制，培養融合學科意識，共享學科成果，共同發展。最后，學科間資源平臺應相互支撐。學科協同需要充分利用多類學科的資源優勢互補，在實踐教學中共享重點產學研創新基地，打破學科壁壘。在大數據背景下，將計算機科學等學科的知識與建環專業實踐教學有機結合，可有效拓展應用型人才的教學培養維度。學科協同育人對于拓展學生視野、豐富人生閱歷、培養全方位人才具有重要意義。

（三）行業協同

行業的發展動向決定著學生的培養方向，行業牽頭舉辦專業競賽是培養創新人才、推進學科發展的有效途徑。行業與學校協同開展學科競賽一方面可加強學生對專業知識的理解，使其在競賽中收獲對建環專業的認同感;另一方面也可以幫助學生了解建環專業的工作專業領域，提升學生的專業能力，使學生得到行業認同，為以后的就業打下良好基礎。我校建環專業以組織學生參加行業內競賽為切入點，提高學生發現問題、解決問題的能力，使學生的理論知識得到深化和升華。所參加的競賽涉及中國制冷空調行業大學生科技競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、CAR-ASHRAE學生設計競賽、全國高等院校人工環境工程學科獎學金等多項行業內頂級賽事，這些賽事拓展了學生的視野，加強了學生相互間的交流與學習。從行業角度來看，引進創新性人才是企業發展的重要途徑，學科競賽的開展也是促進行業改革、提高企業創新能力及企業儲備人才培養的有效手段。同時，舉辦學科競賽還能提高企業知名度，對外展示企業文化與成果，可以在一定程度上提升招聘質量。

可邀請企業管理者、工程專家參加建環專業教學改革研討會、人才培養模式研討會等，分析建環專業人才培養與企業需求間的矛盾，對如何布局專業課、實驗課、配套課程設計和畢業設計等教學工作交流想法。企業管理者、工程專家具有豐富的實踐經驗，掌握相關的行業標準，熟悉工程項目管理的流程，對社會需求和行業發展形勢有深刻的理解，讓他們來指導學生有助于提高人才培養質量。應根據專家意見改革人才培養模式、優化培養方案、改進教學過程、探索建環專業實踐教學改革方向、充實踐教學環節，以更好地培養學生的工程思想。可定期邀請業內專家、杰出校友開展講座，充實課堂內容，讓學生了解所學知識在工程實際中的運用情況，從而提高學生的學習主動性，培養出符合社會需求的復合型應用性人才。行業協同進一步加強了校內教師與企業人員的溝通交流，在實踐教學中進一步落實“以本為本，四個回歸”教育思想，把OBE教學理念落到實處。

三、虛實結合的教學方法

虛實結合的實踐教學方法是對現有實踐教學的“低成本”升級，利用現代化計算機科學技術建設虛擬實踐教學平臺，開設網絡虛擬實驗室、云課堂，可在課前推送錄課、短視頻等課程資料，設置知識點過關考核，采用虛實結合的方式提高學生學習的興趣，強化學習效果。

虛擬仿真系統是對傳統實踐教學的一種重要補充和拓展。現有傳統的實驗教學儀器造價昂貴，且年久失修，一般只能通過講解系統運行過程來加深學生對理論知識的理解，學生的實際動手能力得不到有效鍛煉，不僅影響學習積極性，也降低了教學效果。且由于經費有限，傳統的實踐教學資源不能夠隨著新興技術的發展而快速地更新換代，實踐環節與時代脫軌，畢業后學生所學理論知識不能很好地應用到工作中。設計制作虛擬仿真實踐教學資源能夠減少實驗室建設投入，降低維護成本。同時，隨著教學內容的更新，只需在虛擬仿真軟件后臺完成更新升級即可，這可顯著提高實驗教學資源建設的經濟實用性。利用虛實結合的教學手段，將實踐教學內容完整系統地展示給學生，使得學生熟悉整個實驗流程，同時虛擬仿真實踐系統具備虛擬操作性功能，可提供多樣化的培養模式，提高實踐的效率。虛擬仿真實踐系統貼近實際工程操作，可幫助學生將所學內容應用到日后的工作中，能激發學生的學習興趣，提高其學習的主觀能動性。

然而，虛擬仿真實踐系統和云課堂等在線學習模式只是對傳統實踐教學的補充和延伸，無法替代真實實驗系統的操作感受和體驗。因此，在實踐教學過程中，需要以實際教學為主，以虛擬仿真實踐系統為輔，通過虛實結合的教學方法取長補短，將傳統實驗和虛擬實驗有機結合，構建工程實踐的多元化培養體系，從而既提高學生對知識的理解程度，又提高學生的自主性，保證教師的主導作用，達到提高教學效果的目的。

四、過程導向考核制度

學生實踐質量評價體系影響著學生對整個實踐環節的積極性，在建環專業實踐教學改革中至關重要。傳統考核模式以結果導向為主，在實習結束后，教師主要根據學生提交的實習報告、實習日志給定評價分數，對于實習過程中學生的表現難以量化考核。

應制定以過程導向為主的考核制度，充分發揮企業在實踐教學培養中的作用，將企業標準納入評分制度中，采取層次分明的考核制度。首先是師帶徒的考核制度。此階段為最基礎也是最重要的階段，實習單位的師傅是學生全過程的引導人、帶領人，全方位地了解學生的技能掌握程度以及理論與實際結合的能力，最終由師傅給定該階段的分數，師帶徒考核制度占40%。其次為實踐單位考核制度。實踐單位與學院領導根據專業特性共同制定合理的考核制度。此過程的評價人為企業領導，根據每個學生的情況進行全方位的考核，企業考核制度占30%。最后考核制度為學校考核制度。學校根據課程知識制定相應的考核制度，設置答辯環節，學校考核制度占30%。應在充分結合實踐單位的意見后，由學校整體給出學生最終的實踐考核分數。學校應根據實踐課程培養目標以及多層次遞進式的實踐教學方式，逐步完善并形成多元化的實踐教學評價體系，注重實踐學習過程的評價，綜合考慮學生的過程表現、報告撰寫、團隊協作能力、實踐收獲等因素，促進人才培養質量的提升。

五、結語

建環專業作為新工科培養專業，應利用多方協同育人、虛實結合教學手段，認真落實成果導向、以學生為中心、持續改進的工程教育專業認證理念，以工科專業認證標準為指導，持續深化教學改革，構建系統、科學、特色的課程體系，提高教學質量，深化專業培養目標，提升學院人才培養質量，滿足行業需求，培養具有工程實踐能力和創新意識的高素質應用型、復合型、創新型人才。

本文在對現有建環實踐教學模式進行深入剖析的基礎上，通過“多方協同+虛實結合”的手段探索建環專業實踐教學改革。本文的研究能夠為暖通類學生的培養模式改革提供借鑒，同時為探索新工科視域下的建環專業實踐教學創新發展提供新思路。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 鄭偉南. 虛實結合教學模式下的實踐教學質量評價體系研究 [J]. 通訊世界， 2020（4）：176-177.

[2] 劉恩海， 周挺， 趙坤正，等. 基于應用型建環專業實踐環節教學的改革研究 [J]. 高教學刊， 2016（15）： 136-137.

[3] 劉玉榮， 韓濤， 張進， 等. 科教協同育人培養材料類創新型人才的探索與實踐 [J]. 教育現代化， 2018（6）：1-2，19.

[4] 劉波， 吳其林， 孫佑明， 等. 應用型本科高校中網絡工程專業教學改革探索[J]. 計算機教育， 2018（4）： 156-158.

[5] 劉敬， 劉衍聰. OBE-CDIO 理念下工業設計專業課程實踐教學體系構建 [J]. 圖學學報， 2019（2） ： 416-421.

[責任編輯：鐘 嵐]