新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革

高懷斌　馬逾　張傳偉　趙栓峰　文建平

摘 要：針對傳統實踐教學模式下學生按部就班完成預設實踐內容，實踐效果不佳的情況。本文提出新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革新思路，有機融合教學、學科競賽，充分調動學生動手實踐的熱情，提升其創新應用能力。以“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革為載體，培養理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創新創業工程人才。

關鍵詞：實踐教學 學科競賽 創新能力 賽教融合

實踐教學是提升機械類專業本科人才培養過程中提升學生動手能力、創新能力的重要環節[1]。然而，現階段機械類專業實踐教學內容仍以傳統純理論教學為主，缺乏系統有效的實踐教學，學生實踐潛力無法有效挖掘[2，3]。另外，僅有的實踐內容更新不及時，造成學生實踐內容與企業生產實際脫節[4]。針對上述問題，以車輛工程專業為例，我們認為應大力開展汽車類學科競賽，引導學生將理論教學環節內容在競賽實踐中運用，給予學生充分的自由發揮空間，提升其創新能力、協作能力等素質[5，6]。

本文從新工科背景下“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革入手，著重闡述如何培養理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創新創業工程人才。

1 傳統實踐教學存在的問題

傳統實踐教學環節首先由教師進行理論教學，然后學生進行按部就班的實踐。根據對機械類畢業生及行業企業的訪調結果看，“實踐環節不足”“內容與新技術不匹配”等問題突出。

此外，學校層面也存在一些困境。首先，很多高校在“寬口徑、厚基礎”教育理念引導下將培養方案共性化，導致很多工科專業課程體系同質化，未突出人才專業特色，畢業生素質與企業實際生產需求存在偏差。其次，實踐環節落實不到位，存在儀器設備配置保障以及綜合性實驗項目、競賽培訓、科研訓練項目在教學平臺、實驗空間、師資等資源上碎片化的問題。第三，教師自身實踐能力本身不高，對企業運行模式不了解，對行業最新技術跟進不及時，實踐教學過程中存在“填鴨式”現象。

2 “學練研賽”四位一體實踐教學體系主要內容

首先，必須明確工程教育專業認證標準和西安科技大學車輛工程專業培養目標和辦學定位，人才培養改革須體現我校礦用車輛與工程車輛的學科特色，根據對培養人才素質要求，按照頂層設計原則，優化課程設置，整合課程內容，注重學生綜合素質培養。理論知識與工程實踐緊密結合，使學生從被動式的聽課、復習、考試變為主動式學習，實現“在實踐中創造，在創造中學習”，使學生的綜合能力不斷提高，培養一批能適應社會生產、建設需要的創新實踐型高素質人才，具體內容如下：

（1）優化人才培養方案，改革實踐教學體系

立足于本科全周期教學過程，從創新實踐能力培養角度出發，減少純理論教學，增加開放設計型、研究創新型實驗課程。按照先基礎、后綜合、再創新的思路，循序漸進地安排實驗教學計劃。依托生產實習、畢業設計等專業技能綜合創新實踐，強化高校教學實踐過程與企業生產實際的聯系。同時，精選大量來自企業的真實項目，有效抽取技術知識點和行業知識點，經過標準化和模塊化，將知識點融入實踐教學項目中。推動現代信息技術與實踐教學的融合，充分利用開放的MOOC等線上平臺，擴展硬件欠缺部分的教學內容。

（2）打造“一體化”實訓創新平臺，構建復合型人才培養機制

以學科競賽為驅動、創新實踐為目標，專業、年級和推薦方式均不受限制的情況下組建“汽車創新設計實驗班”，專門劃定汽車創新設計工作空間，實現“動手有地方，經費有支持”，打造“一體化”實訓創新平臺。支持學生參加“汽車工程協會巴哈越野車大賽”、“Honda節能競技大賽”、“飛思卡爾杯智能車競技大賽”、“大學生方程式汽車大賽”等各大汽車類專業學科競賽。興趣目標雙驅動背景下，學生有充分的自我發揮空間，實踐知識吸收速度顯著加快，結合校外協同企業共同指導幫助，學生整體素質與企業發展所需更匹配。

（3）優化實踐教學內容改革，完善實踐課程評價體系

依據“基礎、應用、創新”三級能力培養體系，將課程體系劃分為基礎層、模塊層和綜合實踐層，設置不同課程體系模塊，將課程評價體系匹配上述模塊。采用多元化考核方式，實現學習型導向。通過過程考核、項目考核以及期末考核綜合評定學生在全實踐周期內的表現。具體如下：（1）過程考核，分別為考勤、小組互評和教師綜合評定。（2）項目考核，考查學生項目任務的完成情況，包括方案設計、系統調試、功能實現等。（3）期末考核，題目多為與課程任務相關的問題，使學生有更多的發揮空間。

3 “學練研賽”四位一體實踐教學體系構建方法

基于上述“學練研賽”四位一體實踐教學體系，仍需探索具有實際操作可行性的方法，具體如下：

（1）構建學科競賽實踐教學平臺，整合落實教學硬件條件

由學院院長直接領導負責和協調各類大賽工作，建立競賽組織、人事、培訓及選拔等一系列制度。圍繞整車產品交付及全生命周期，建立汽車設計與制造、汽車結構與分析及汽車電子與控制模塊，整合學校資源，為實踐環節提供硬件條件。學校層面設立專項資金，結合學院籌措，給予學科競賽充分的經費支持。

（2）加強學科競賽管理，制定選拔激勵措施

基于各類汽車類及相關競賽，依托上述硬件條件，對于全校范圍，不限專業不限年級鼓勵學生參與。同時，學校倡導開設實踐相關選修課及講座，及時更新科技前沿。另外，學校可出臺學分鼓勵政策，以競賽參與記錄兌換選修課學分，想方設法推動學生參加實踐活動。學校應對在各類競賽獲獎的師生給予評優評獎，增強師生參加實踐、創新創業的主觀能動性。

（3）搭建學科競賽網絡互動平臺，提高學生參加競賽的積極性

開設“汽車類學科競賽”網絡互動平臺，包括競賽資料，信息公告等，可以有效提升學生與組織者交流互動的效率，同時學生之間也可以通過該平臺進行信息共享與問題交流，形成群策群力，互相幫助的學習與合作氛圍。同時，在主流自媒體平臺上，學校和學院應同時做好相應的宣傳工作，例如建立西安科技大學汽車創新團隊“秦風車隊”官方微博和微信公眾號，通過網絡公眾平臺發布車隊相關信息，與行業知名人士及贊助商溝通交流。

4 “學練研賽”四位一體實踐教學體系主要成果

西安科技大學車輛工程專業確立走“保持礦用車輛特色、拓寬車輛工程學科研究領域”的學科發展之路，主要培養面向工礦行業生產一線的礦用車輛的設計制造、運維開發等方面的高素質應用型創新人才。曾先后多次組織教師到諸如中國礦業大學、重慶大學等國內汽車相關高校進行調研學習，并在教學過程不斷總結經驗；修訂完成了2020版車輛工程專業的人才培養方案。項目組成員先后承擔了多項國家級、省級及校級教學改革項目，先后主持承擔國家自然科學基金面上項目、中國博士后科學基金面上項目、陜西省自然科學基金項目等。近5年來，該專業教師發表學術論文150余篇，其中被SCI、EI、ISTP檢索系統收錄50余篇。

機械工程學院于2014 年開始組織學生制作賽車參加Honda中國節能競技大賽，以該競賽為契機，緊緊圍繞著汽車專業的課程教學內容，理論與實踐相結合，引導學生把所學知識應用到工程實踐，自主設計創作、加工制作和性能調試等。車隊經過認真總結參賽經驗，不斷改進方案，精益求精，賽車在輕量化、車身造型和節能環保等技術上有所突破，電動車和越野車分別獲全國大學生組第7名和牽引第1名的好成績。同時，實踐教學充分依托該競賽平臺，發揮良好技術優勢，切實提高了學生實踐動手和解決問題能力。圖1和圖2為賽車鼓式制動器總裝配圖和賽車制動鼓應力分布。圖3-圖4是我校秦風車隊參加Honda中國節能競技大賽和中國汽車工程學會巴哈大賽時掠影。除了汽車類競賽之外，車輛專業本科生還積極參與機械創新設計大賽、“挑戰杯”大學生創業大賽等，為我校車輛工程專業能夠培養德智體全面發展，適應行業發展需求的畢業生奠定基礎。基于上述比賽，車輛工程專業將理論教學、實踐教學與學科競賽過程和環節對應，落實雙輪驅動人才培養模式（圖5）。目前，已有四屆車輛工程專業畢業生，就業單位涉及神華礦業集團、中聯重科、三一重工、陜汽集團、中國重汽、宇通客車、通用汽車、長安汽車等企業。統計表明，車輛工程專業的學生就業率一直保持在99％以上。

實踐平臺方面，本專業初步完成國家財政部撥款建設的中央與地方共建實驗室—礦用車輛基礎實驗室二期建設，承擔實驗實踐教學環節。該專業實驗室現有實驗分室3個：車輛構造實驗分室，車輛性能測試實驗分室，車輛電器與電子實驗分室，隸屬于機械學院機械工程實驗中心，基本能夠滿足本科學生的實驗要求。同時，我校機械工程實驗中心于2007年獲準為陜西省實驗教學示范中心。實驗中心包括以下專業基礎實驗室：流體力學實驗室、機械設計實驗室、液壓與氣壓傳動實驗室、現代制造技術實驗室、機電綜合實驗室等，均承擔車輛工程相應課程實驗教學任務。另外，我校車輛工程專業擁有較為固定的8個大學生實習實踐基地：湖北東風二汽集團、鄭州宇通客車、陜西汽車集團有限公司、長安汽車集團、陜西同力重工汽車有限公司、洛陽第一拖拉機集團、黃河工程機械廠、重慶大江集團。近幾年先后與陜汽重卡、重慶大江集團、西安煤礦機械廠等企業簽訂校企合作協議，合作內容包括建立本科生實習實踐教學基地、科研合作、工程碩士培養、技術咨詢與互聘專家、本科生就業等。上述企業也分別承擔了本科生生產實習和畢業實習教學環節。

5 結論

構建學科競賽平臺是改革創新人才培養模式的主要抓手之一，西安科技大學車輛工程專業以“學練研賽”四位一體實踐教學體系改革為載體，深度融合教學與競賽，積極建立學科競賽平臺，充分調動學生動手實踐積極性，全面提升實踐教師整體水平，激發師生創新創業熱情。該體系為培養培養理論基礎好、實踐能力強、解決復雜工程問題能力突出的機械類創新創業工程人才。提供了新思路。

參考文獻：

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