深化工程實踐能力的理論教學體系建設

梁琳琳 張妮娜 黃海燕 漆世鍇 張躍宇

摘? 要：面向國家高等教育強國發展需求，以一流新工科理念推動高校工程教育專業認證，通過總結工程實踐教學存在的問題，該文以工程概論課程體系為例，注重交叉學科內容建設、多維教學手段融合、引進企業導師支撐、創新實踐平臺集成和持續改進質量監控等方面建設，構建深化工程實踐能力的創新性理論教學體系，形成奠定基礎→促進交流→增資指導→深化資源→優化效果等閉環良性循環機制，完善優勢互補的“教-產-研-賽”多元協同育人模式，最大限度地強化學生解決復雜工程問題能力的培養，期望為新工科背景下高等學校工程實踐能力培養提供參考。

關鍵詞：教育專業認證;工程概論課程體系;工程實踐能力;良性循環機制;協同育人模式

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）17-0110-04

Abstract： To meet the development needs of powerful countries in higher education， the concept of new engineering is used to promote the professional certification of engineering education in colleges and universities. By summarizing the problems existing in engineering practice teaching， this paper takes the course system of Engineering Introduction as an example and focuses on the construction of interdisciplinary content， integration of multi-dimensional teaching means， support from the introduction of enterprise mentors， integration of innovative practice platform， continuous improvement of quality monitoring and other aspects. This study constructs an innovative theoretical teaching system that deepens engineering practical experience， forms a closed-loop virtuous cycle mechanism such as laying foundation → promoting communication → increasing capital → deepening resources → optimizing effects， improves the multi-component collaborative education mode of "teaching-production-research-competition" that complicates each other's advantages， and maximize the cultivation of student's ability to solve complex engineering problems. This study hopes to provide a reference for the training of engineering practice ability in colleges and universities under the background of new engineering.

Keyword： education professional certification; Engineering Introduction course system; engineering practice experience; virtuous cycle mechanism; collaborative education model

為貫徹落實習近平總書記加強理論與實踐融合共進的哲學思想，教育部高等教育司于2017年2月提出新工科，充分認識高校工科對國家科技創新、產業創新及轉型發揮的主體作用[1]，綜合考慮全球應用型高校實踐人才培養需求，主動布局未來科技領域人才培養模式[2]。中國高等教育學會聯合廈門大學、東南大學、中國礦業大學等10所高校共同就理論與實踐教學深度融合展開研討，2020年11月出版《新時代高校理論與實踐教學深度融合若干問題觀察報告》[3]，結合新時代國情與國家經濟社會發展需求，積極探索解決理論與實踐教學相脫節的教學改革思路。通過系統總結我國高校理論與實踐教學深度融合存在的問題與不足，借鑒發達國家對工科畢業生規定的要求，開展深化工程實踐能力的理論教學體系建設工作，以工程概論課程體系支撐工程技術人員的知識、素質與能力的培養[4]，促進學生各個維度綜合素質的協調發展，解決理論教學與工程實踐深度融合的問題，實現工程技術人才可持續全面發展。

一? 目前工程實踐能力培養存在的問題分析

隨著“大數據、人工智能、互聯網+”技術的飛速發展，在新一輪科技革命和經濟變革重構的大背景下，為了適應幾何級數增長的信息和知識對人才素質和能力提出更高要求，對比培養引領未來產業界和社會發展的領導型工程人才，目前工程實踐教學呈現以下問題（圖1）[5]。

（一）? 課程模式以學科專業為主，工程通識課程缺失

目前，我國大多數工科院校課程體系仍是知識導向型為主，每門專業課程的教學大綱按知識點分解而展開，課程教學與學習過程中，強調課程的基礎知識、專業課程以及知識點的掌握程度，導致知識面無法衍生至工程實踐能力。面向學科專業交叉融合的新技術、新趨勢、新業態，距離培養主動適應和引領經濟的領導型工程技術人才，專業課程體系的設置缺少工程實踐通識課的有效補充。

（二）? 校企合作雖建立聯合機制，未能實現深度融合

校企合作在培養高素質、多樣化、創新型且具有家國情懷和國際競爭力的卓越工程科技人才方面尤為重要，但高校和企業兩大主體未能利用平臺優勢與技術優勢實現資源共享，在經濟利益和人才培養目標上存在沖突和矛盾，缺少技術研發、科技創新、人才培養和教育培訓等資源的有機整合，在創新工程實踐中培養解決復雜工程問題能力的校企“產學研”協同育人較為薄弱。

（三）? 大學生綜合實踐競賽較多，實踐經驗不足

以興趣引導為起始，競賽驅動為內核的綜合競賽實踐是檢驗專業理論知識的有效途徑，能夠發現自身知識構成的不足，并不斷積累實踐過程的工程經驗，對于專業深造及后續就業中呈現出較大的優勢。由于學生不具備工程實踐背景，缺少工程開發理論知識的指導，另外教師隊伍工程經驗參差不齊，致使學生參與互動的積極性不高，難以有效激發學生的參與興趣。

（四）? 科研育人實施路徑構建，協同保障機制不健全

面向未來高復雜、高集成、多學科交叉融合的工程技術趨勢，利用前沿科研項目重塑專業綜合課程內容，落實到本科培養方案，學生自由組建科研團隊實施開發，形成創新性項目式教學模式。但實際中，協同保障機制不健全，項目小組實施過程中缺乏結合工程運用的多學科知識的工程教育，與業界同行不能進行有效的溝通和交流，未能體驗正確的團隊角色定位。

二? 工程概論課程體系的建設

隨著社會、經濟、科技發展對工程技術人員的知識、素質與能力提出越來越高的標準要求，為了達成工程教育專業認證通用標準[4]，提高學生綜合工程素養，必須克服單純技術觀點，掌握行業法律法規、經濟分析方法、項目管理原理和系統工程方法的本領，奠定實踐教學堅實基礎，特別開設工科專業的通識課程工程概論課程體系，包括工程概論I（法律法規）、工程概論II（項目管理）、工程概論III（工程經濟）、工程概論IV（系統方法），是一門緊密聯系工程實踐的重要課程，是新培養方案中培養工程型人才的重要支撐課程，補足培養方案的非技術類知識、素質和能力的支撐點，如圖2所示。

（一）? 法律法規與行業規范

工程實踐與開發過程中涉及到的法律法規與行業規范理論知識由課程工程概論I提供。從工程實踐與開發視角研究解決復雜工程問題過程中所涉及的工程倫理、知識產權、法律及法規和行業規范等非技術工程基礎知識，論述法律法規與行業規范在全流程、全周期產品設計/開發解決方案中的重要地位和作用，探討與專業相關的法律法規和行業規范的主旨和具體實踐中的困境。

（二）? 項目管理與產品開發

工程實踐與開發過程中涉及到的項目管理與產品開發理論知識由課程工程概論II提供。從工程項目管理的基本內容、理論和方法介紹，讓學生掌握工程項目管理主要思想方法，工程項目進度、質量等管理與控制技術，以及施工組織設計的基本原理等，能夠有效地選擇及使用現代管理工具，去分析與解決實際問題，培養學生管理工程項目開發的綜合能力，為后續完成實踐項目打好基礎。

（三）? 經濟決策與成本分析

工程實踐與開發過程中涉及到的經濟決策與成本分析理論知識由課程工程概論III提供。以工程項目為研究對象，經濟管理和成本核算為教學目標，明確經濟管理在解決復雜工程問題中的地位和作用，了解經濟管理的基本概念、原理及其發展歷史，理解企業經濟管理、成本核算和價值工程知識，能夠在多學科環境下進行具體項目的資源、成本等方面的分析、估算與管理。

（四）? 工程方法論與工程思維

工程實踐與開發過程中涉及到的工程方法論與工程思維理論知識由課程工程概論IV提供。從系統工程方法論的層次上審視工程，講授開發、運行系統所需的思想方法、工作程序和分析手段，理解系統科學、系統工程的分析方法和思維方法，具有初步運用系統工程思想和方法分析本學科領域某些實際問題的能力，提升自覺運用具體系統工程方法的意識，培養綜合工程設計和實踐能力。

三? 工程概論課程體系助推工程實踐能力培養

為了實現工程技術人才培養可持續發展，堅持用理論指導實踐，以實踐檢驗理論的理念。在分析“新工科+專業認證”背景下，以工程概論課程體系支撐工程技術人員的知識、素質與能力的培養，突出以學生為中心，注重交叉學科內容建設、多維教學手段融合、引進企業導師支撐、創新實踐平臺集成和持續改進質量監控等方面的創新性教學設計，推動理論教學與工程實踐深度融合（圖3）。

（一）? 交叉學科內容建設，奠定實踐基礎

根據國家、社會、行業需求構建課程知識體系，結合學科專業特點，克服單純理論技術觀點，結合電子信息類、計算機類、自動化類等工程類專業特點，開展工程概論Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ通識課程體系的內容建設，構建反映當前科學技術發展動態和成果的工程項目案例資源庫，以交叉學科視角分析工程實施過程中新思維、新方法和新手段，不斷完善案例式教學與理論課程相結合的教學內容設計。

（二）? 多維教學手段融合，促進實踐交流

根據學生的個體差異性和知識渴望度，利用新型教學手段和信息技術構建多維教學手段融合的工程概論課程教學體系，開展啟發式、討論式、探究式教學改革，以高校科研與企業實踐講座為討論式教學，并在項目實踐中采用探究式分組模式，促進跨專業、跨學科之間學生交流、組隊，協同發揮理論學習的高效性和交流互動的引導作用，積極探索課程學習評價方式、考核內容和考試方式多元化。

（三）? 引進企業導師支撐，增資實踐指導

秉承“理論指導實踐，實踐驗證理論”理念，采用產教融合協同育人的工程師邏輯思維模式，通過校企聯合人才培養實踐基地以及聯盟平臺，聘請國內外知名企業的高管、項目經理為企業導師，定期開展專題講座培訓進行不間斷交流和指導，以理論知識推動實踐項目的深化和融合，克服高校人才培養力量中工程實踐結構的“短板”，優化工程概論課程體系師資隊伍，從技術維度提升實踐能力。

（四）? 創新實踐平臺集成，深化實踐資源

為形成優質資源融合共享，教學、科研、社會服務相互交融促進，理論教學與工程實踐相結合、實踐內容與工程項目相結合。通過校企合作、科教融合、產教融合等協作平臺，融合多方資源，構建在實踐中以發現問題為牽引、寓教于踐的教學模式，深化科學研究、技術開發和工程實踐活動中工程概論課程體系的理論知識，充分調動各方的主動性、積極性和創造性，推動理論與實踐向深層次、可持續方向發展。

（五）? 持續改進質量監控，優化實踐效果

通過工程概論Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ課程體系的理論知識學習，結合校企平臺、學科競賽和科研項目等工程實踐，在全周期、全流程（概念階段、計劃階段、設計階段和技能實施）的邏輯過程中，將法律法規、經濟決策、項目管理和工程方法等理論知識進行實踐驗證，并分析大學生專業技術能力、非專業技術能力培養的綜合素質表現，深度挖掘理論與實踐銜接融合問題，不斷完善工程實踐能力培養和教學方法創新模式。

四? 工程概論課程體系實施效果評價

（一）? 以教育專業認證為評價標準

根據畢業生就業質量年度報告不完全統計，2019屆畢業生認為工作中重要程度較高的通用能力是團隊合作、溝通交流、終身學習和解決問題，分別占比56.14%、48.26%、59.17%、60.7%[6]。經過工程概論課程體系的建設，讓學生理解團隊合作、溝通交流、終身學習和解決問題等通用能力的重要性，直接推動理論與實踐教學深度融合。2020屆和2021屆本科畢業生認為團隊合作、溝通交流、終身學習和解決問題等通用能力重要程度分別為87.30%、84.06%、81.52%、73.63%和85.93%、85.63%、77.37%、72.63%[7-8]，相比2019屆本科畢業生，通用能力得到明顯提升。

（二）? 以工程實踐成果為評價標準

通過“西安電子谷”“西電-天朗科技夢想小鎮”“創新創業學院”“星火眾創空間”等工程實踐平臺，基于工程概論課程體系構建“1+3+10”工程實踐模式，以講座和企業實踐促進本科生專業知識的理解和貫通，在前7屆中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽中獲17金17銀，連續7年獲得“互聯網+”大賽國賽金獎，連續2年獲教育部“創新創業英才獎”。在畢業生服務于經濟社會發展方面，截止目前先后孵化蒜泥科技、鯤鵬易飛無人機、蜂語科技等120余支科技創業團隊，累計獲得風險投資超過7億元。

五? 結束語

文章對理論與實踐教學深度融合進行了探討，通過總結融合存在的問題與不足，以工程概論課程體系為例，利用課程體系進行融合設計，并保障理論實踐持續深度融合，實現工程技術人員的知識、素質與能力的培養，促進學生各個維度綜合素質的協調發展，為高校教育教學提供了一些教學思路，期望能夠共同達成育人目標。

參考文獻：

[1] 王國強，盧秀泉，金祥雷，等.成果導向教育理念的新工科通識教育體系構建研究[J].高等工程教育研究，2021（4）：29-34.

[2] 劉瑋，熊永華，王廣君.新工科背景下工科課程高階學習教學模式探討與實踐[J].高等工程教育研究，2021（3）：163-168.

[3] 中國高等教育學會.新時代高校理論與實踐教學深度融合若干問題觀察報告[M].北京：北京理工大學出版社，2020.

[4] 戴先中.工程師：工程教育專業認證標準中的“培養目標”[J].中國大學教學，2021（12）：28-34.

[5] 樊超，樊敏.高等教育教學質量反饋機制研究[J].教育與職業，2014（5）：26-28.

[6] 2019屆畢業生就業質量年度報告[EB/OL].https：//xxgk.xidian.edu.cn/info/1609/16024.htm.

[7] 2020屆畢業生就業質量年度報告[EB/OL].https：//xxgk.xidian.edu.cn/info/1609/20146.htm.

[8] 2021屆畢業生就業質量年度報告[EB/OL].https：//xxgk.xidian.edu.cn/info/1609/21682.htm.

基金項目：國家自然科學基金“多維域協作空間調制隱蔽通信技術”（62001359）;教育部第二批新工科研究與實踐項目“AI+安全新工科人才培養實踐創新平臺建設”（E-RGZN20201043）;教育部產教合作協同育人項目“基于CDIO的電子設計競賽實踐教學基地建設”（202102580024）;陜西高等教育教學改革研究項目“網絡空間安全人才實踐能力培養改革與實踐”（21BY023）;西安電子科技大學教育教學改革研究項目“校企深度協同的一流網絡安全人才培養模式創新研究”（A21012）

第一作者簡介：梁琳琳（1986-），男，漢族，陜西西安人，工學博士，講師，碩士研究生導師。研究方向為高等工程教育。

*通信作者：黃海燕（1988-），女，漢族，甘肅蘭州人，工學博士，副教授。研究方向為教育教學模式。