工科專業實踐教學育人體系的構建

黃英　　雷菁　　劉偉　　黎燦

［摘 要］課程組深入研究了工科專業實踐教學中能力培養與育人內涵如何統一的問題，重塑了專業核心能力，并開展了基于專業實踐教學體系的育人頂層設計，構建了適合工科專業的“三意識、兩精神”實踐育人體系，形成了通用的育人目標，并對實踐教學進行整體設計。文章以國防科技大學通信工程專業的實驗課程、創新設計為例，詳細闡述了教改試點過程，跟蹤反饋教學效果。實踐結果表明，課程組所構建的實踐教學育人體系及教學設計可較好地促進能力培養與育人內涵的統一，為工科專業育人實踐提供了新思路。

［關鍵詞］專業核心能力；能力培養；育人內涵；實踐教學育人體系

［中圖分類號］ G64 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）16-0013-05

在教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》引導下，工科專業實踐教學具有加強學生理論聯系實際、提升創新實踐能力的重要作用，同時，其注重學思結合、知行合一，承擔著增強學生勇于探索的創新精神的重要任務。專業實踐教學作為工科課程體系中重要的組成部分，在培養學生專業核心能力中起著不可替代的作用。

在新時代背景下，工科實踐教學中的思政改革已逐漸成為研究熱點[1-9]。從不同層次的實踐教學環節來看，基礎型實驗課程主要通過引入經過縝密的實驗驗證過程獲得重大科學發現的故事，融入求真務實、無私奉獻的思政點；通過實驗結果表象的差異探究實驗對象的復雜性及本質規律，及時糾正理論學習中的認知錯誤，以此融入敢于質疑、知行合一的思政點[1-4]。而自主、開放的設計研究型實驗則通過具有挑戰性的問題來激發學生勤于思考、勇于探索、奮勇拼搏的創新精神[1，3]。綜合型實驗則側重提升學生分析、解決問題的能力，培養其合作探究及團隊意識[3]、科學精神與工匠精神，增強學生為國奉獻的信心。對于大學生創新創業環節，主要是引導學生關注社會熱點、科技動態，培養學生“敢闖會創”的創新精神[2]。從現有研究中可以看出，各高校都開展了形式多樣的課程思政建設。然而，目前的研究成果存在以下問題：思政點多但不聚焦，能力培養與育人內涵統一性問題沒有得到應有的關注。因此，高校應進一步深入研究，探索一條實踐教學育人新路徑。

一、專業核心能力的剖析

關于能力培養，筆者所在教學團隊已經具有一些研究成果。黃英等[10]構建了實踐教學模式與核心能力的關系模型，提出工科類學生應具備工程實踐能力、創新能力、自主學習能力等專業核心能力。隨后，面對新工科背景下對于人才培養的新要求，黃英等進一步擴展內涵，構建了新的專業核心能力：工程思維與工程實踐能力、創新思維與創新實踐能力、自主學習能力[11]。一些高校的教學團隊以能力培養與育人內涵統一為目標，堅持以學生為主體，關注其自我感知、自我重塑的過程，在專業核心能力中融入了自我構建能力[12-13]，做出了新的詮釋（見表1）。

二、實踐育人體系的構建

實踐教學是提高學生綜合素質、實踐能力的關鍵環節。好的品質與強的能力并不矛盾，高等教育中實踐教學應當注重二者的統一。基于上節中關于工科專業核心能力的剖析，本節則是要重點解決如何開展育人的頂層設計、教學整體設計，構建適用于工科專業的實踐育人體系問題，從而探索出一條能力培養與育人內涵統一的有效教學之路。

（一）育人的頂層設計

本文將以國防科技大學（以下簡稱我校）通信工程專業為例開展探索，力求形成一條適用于工科專業的實踐育人新路徑。一般來說，工科專業的實踐教學包含實驗課程、創新設計、實習實訓、科研項目參與等環節。圖1展示了我校通信工程專業現有的實踐教學體系，具有一定的通用性。其中，實驗課程可以分為兩類：課內實驗、實驗課程，主要是與課程體系密切配合、相輔相成；創新設計則是以學科競賽為契機，促使學生凝聚精力、集中攻關，開展創新實踐活動；實習實訓則是針對專業特色，結合行業發展，開展職業訓練與崗位實習；科研項目參與環節則強調融入實際科研項目，Ⅰ、Ⅱ的區別在于進入項目的程度，畢業設計也屬于這個環節。

課程組將按照不同類型的實踐教學環節進行育人過程的頂層設計。在實踐教學體系中，實驗課程注重學生工作態度、安全意識的培養；創新設計側重學生科學精神、合作意識的培養；實習實訓注重學生工匠精神、責任意識的培養；科研項目參與側重學生創新、合作等方面的訓練。這樣，就形成了“三意識、兩精神”的育人體系（見圖2），各環節相互依存又各有側重，共同實現學生培養中的育人目標。

基于上述育人體系，可以凝練出工科專業實踐教學的育人目標：樹立學生正確的價值觀，培養學生求真務實的工作態度；強化學生責任意識、安全意識、合作意識；培養學生精益求精的工匠精神、勇于創新的科學精神。育人目標的形成與育人體系的構建有利于指導課程組進一步開展實踐教學的整體設計。

（二） 實踐教學的整體設計

基于以上工科專業核心能力的剖析，可以歸納出：自主學習與自我構建能力貫穿實踐教學體系的始終，而創新設計與科研項目實踐環節側重創新思維與創新實踐能力的培養，實習實訓環節則側重工程思維與工程實踐能力的訓練。結合上節所構建的“三意識、兩精神”的工科實踐育人體系，課程組進行了工科專業實踐教學的整體設計（見表2），有效地指導了實際教學工作，最終實現了能力培養與育人內涵的統一。

1.實驗課程教學環節——培養求真務實的工作態度、警覺的安全意識

求真務實的品格是學生將來求學和工作必須具備的優良品質之一，也是育人的重要元素。在實驗課程中應反復為學生講解實事求是的重要意義，為后續實踐教學環節奠定基礎。教師要教導學生不唯上、不唯書，只唯實。學生在做實驗的過程中同樣要有這種品質，在探尋實驗真理的過程中，不要因為對教師的尊重就不敢質疑其觀點，而應以客觀、理性的態度去探求事實真相。教師要引導學生在實驗過程中認真記錄實驗數據、注重細節，培養學生客觀真實地反映實驗結果、安全使用設備的習慣，從而將求真務實的工作態度灌輸給學生。在這個過程中，學生也逐步提升了自主學習的能力。另外，教師在指導學生做實驗時要循循善誘、環環相扣、層層推進，將嚴謹治學的理念融入實驗教學過程中，為學生樹立良好的榜樣。在榜樣的影響下，學生會不斷自我剖析、自我重塑。

2.創新設計環節——培養勇于創新的科學精神、顧全大局的合作意識

在創新設計環節，以學科競賽為契機，融入開放性、跨學科的設計題目，讓學生充分運用所學知識自主探究、發揮想象、凝練創新思維、提升創新實踐能力。課題的研究需要借助團隊的力量，師生只有共同協作攻關，不斷探索，才能最終達成目標。

3.實習實訓環節——培養精益求精的工匠精神、敢于擔當的責任意識

在實習實訓環節中，學生通過對本行業的了解產生職業自豪感，從而產生勇于擔當的責任意識；通過工程實踐中的磨煉，逐步領悟精益求精的工匠精神，形成工科專業特有的工程思維，提升自己的工程實踐能力。

4.科研項目參與環節——培養勇于創新的科學精神、顧全大局的合作意識

科研項目參與一般是針對實際問題開展方案設計與實現，解決方案的設計需要師生的共同研究與思考，這就需要學生敢于創新；同時，通過項目任務的分配、實施等過程，學生也會逐漸形成較強的合作意識。

本節所形成的育人目標、構建的育人體系，以及教學的整體設計，均適用于工科專業。在不同的專業中，實踐教學實施過程的具體內容各不相同，這就需要專業實踐教師深入挖掘、突出特色、共同實現能力培養與育人內涵的統一。

三、 教學試點

本文以實驗課程通信技術課程設計和學科競賽為例開展教學試點，詳細描述教學實施過程，體現能力培養與育人內涵的統一。

（一）實驗課程環節

在實驗課程通信技術課程設計中，課程組發布了多個題目讓學生組隊選擇，其中之一為“無線組網設計及性能測試”。具體的要求如下（見表3）。

在實驗課程教學過程中，無論是室外還是室內，教師都身體力行、悉心指導，用嚴謹認真的工作態度影響學生，為學生樹立良好的榜樣。學生認真規劃場景，實事求是地記錄和分析數據（見圖3），這個過程對于他們求真務實的工作態度的培養非常有益。同時，學生也需要考慮設備的用電安全、雨天外場實驗時設備的安全，這樣可促使他們的安全意識逐漸增強。

（二） 創新設計環節

本文以2022年第九屆“大唐杯”全國大學生移動通信5G技術大賽的指導過程為例，重點描述在創新設計環節中的工作情況。教學組依托科研優勢及教學思想，建設了“5G通信網絡規劃與控制虛擬仿真實驗”項目[14-15]，此項目2020年被評為湖南省虛擬仿真實驗項目，2021年被評為軍隊級虛擬仿真實驗課程，并被推薦參評國家虛擬仿真實驗課程。目前，該項目已經上線國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺（ilab?x.com，見圖4），并正式掛牌為國家虛擬仿真實驗課程。該項目屬于跨學科研究的科技前沿，圍繞“四性一度”設計項目內容及思政要素進行研究，其特點包含立德鑄魂（科學精神與中國自信）、聚焦社會（遠程醫療問題）、內涵高階（5G通信技術）、模式新穎（以任務升級、游戲闖關的形式不斷挑戰）等。

依托于該實驗項目，教學組對學生進行競賽培訓。學生不斷地進階挑戰，提升了創新實踐能力，塑造了創新思維；結合實驗項目內容中的思政元素，較好地培養了自己勇于創新的科學精神。比賽需要同組兩人的合作，因此在備賽和比賽中，兩人的共同學習、實操訓練是非常重要的，這進一步增強了學生的合作意識。教師利用引導啟發式、問題探究式教學模式，結合線上線下混合教學模式開展競賽指導，比如線下現場定期指導，利用微信群隨時答疑解惑和督促，邀請往屆獲獎的師兄介紹競賽經驗等。

在參賽的過程中，學生通過競賽準備、省賽、國賽準備及國賽等過程的進階式體驗，不斷自我反省、自我批判，從而實現突破與超越，最終重塑更好的自己。

四、教學效果分析

通過實驗課程的鍛煉，學生具有了求真務實的工作態度，不僅為他們后面參加學科競賽奠定了良好的基礎，還提升了自身的創新實踐能力。在2022年第九屆“大唐杯”全國大學生移動通信5G技術大賽中，我校共有30組參賽，其中17組獲省級獎項，4組獲國家級獎項，獲得的國賽一等獎是湖南省唯一的一個。

賽后，這些學生進入大四的學習中，并開始著手準備保研、考研、就業等相關事宜，課程組對他們進行了追蹤調查，形成了以下效果統計數據（見圖5）。從圖5可以看出，通過上述實踐試點的過程培養，這批學生在育人與能力兩個方面都有明顯的提升。有學生反饋“參加競賽的過程讓我重新找到了學習目標，使我對新一代移動通信技術產生了濃厚的研究興趣”。競賽過程團隊的共同備賽、共同競賽，很好地提升了學生的團隊合作意識，明白了只有團隊的良性合作，才能獲得最大的勝利。在備賽過程中，學生必須不斷學習新的知識，這樣就鍛煉了他們自主學習的能力；通過集中備賽、競賽過程的鍛煉，學生開始注重自我提升、自我重塑，絕大部分學生感受到了自己的進步，從而更積極地面對后面的學習、生活和工作。

五、總結與展望

本文深入探索了工科專業實踐教學如何實現能力培養與育人內涵統一這個問題。首先剖析了專業核心能力的發展與變遷，重新詮釋了其內涵。隨后針對工科專業實踐教學體系開展了育人頂層設計，構建了“三意識、兩精神”的育人體系，并形成了聚焦的育人目標。結合專業核心能力與育人體系，本文進行了實踐教學的整體設計，為工科專業探索出一條有效的實踐育人之路。我校在通信工程專業的實驗課程、創新設計兩大實踐環節中開展了試點，并進行了前后專業核心能力及育人效果的對比，結果表明，文章所構建的育人體系及教學整體設計可較好地實現實踐教學中能力培養與育人內涵的有效統一。本文的成果及試點經驗也將為國內其他高校工科專業實踐教學的開展提供借鑒。

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［責任編輯：鐘 嵐］