多科性高校工科专业创新型人才培养模式研究

靳华伟+陈清华+张新+王传礼

摘要：为了进一步提升多科性高校工科专业的实践能力、创新人才培养模式、克服现行实践体系瓶颈，以工科专业毕业生实践能力调查为切入点，从改革实践课程体系出发，进行创新型人才培养模式研究。创新研究方法，采用了质性研究方法和统计学原理分析了现行实践培养体系存在的共性问题，提出了“工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系建设，阐述了新课程体系的特色和必要性。上述研究结论和建设成果适用于绝大多数工科专业，对其他新老专业课程体系改革具有一定的参考和指导意义。

关键词：多科性；工科专业；创新型；虚拟仿真；实验教学

中图分类号：C969文献标识码：A文章编号：16721101（2016）05008904

加强新形势下高校实践育人工作已被写入《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》，是高校提升教学能力的主要着力点。本文以安徽理工大学工科专业实践改革为例，进行多科性本科高校工科专業创新型人才培养模式研究，即实践育人研究。

同时，在我国产业体系逐渐发展的过程中，工业仍为经济体系中极为重要的支撑性产业。随着社会发展，企业对专业技术人才的需求也日益旺盛。针对此，众多高校依据市场所呈现出的需求，纷纷加大开设工科专业。例如，至2015年已有超过100所高校开设了车辆工程或与汽车相关的工科专业，并有继续增多的趋势。安徽理工大学于2001年开设车辆工程专业，作为一所特色鲜明的多科性大学，其具有专业类大学所不具备的丰富学科门类，有利于多学科交叉渗透和拓展学生知识视野，并激发学生的创新思维。但随着经济发展和技术进步，社会对大学生创新实践能力要求日益提升，对于新开设工科专业的地方多科性高校而言，存在着特色不明显、教学资源有限和教科研实力不强等诸多问题，如何克服上述困难、培养符合社会需求的专业创新型人才，是亟待解决的课题。

相关学者认识到改革的必要性[1]，以工程教育[2]和职业能力[3-4]为出发点先后提出了实践教学[5]、工程实践[6-7]、TRIZ理论[8]、CDIO工程教育理念[9]、能力贡献理念[10]和PBL教学理念[11]等改革思路，但这些改革大多基于现行实践教学体系，效果有限，没有能够从根本上改变学生实践能力不足的现状[12]。本文创新研究方法，以安徽理工大学工科专业毕业生实践能力调查为切入点，从改革实践课程体系出发进行创新型人才培养模式研究，分析了现行实践体系存在的问题，提出了“工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系。一、现行实践教学体系调研

本文创新研究方法，采用质性研究方法对现行课程体系下工科工程师发展制约因素进行探索性研究。根据质性研究的强度抽样原则，选取了安徽理工大学车辆工程专业2011级毕业本科生为研究对象，样本数量为30。样本中毕业生按在校实践成绩分为4档，其毕业后从事职业和在校实践成绩如表1所示。调研内容集中于学生实践技能的掌握和运用，调研方式采用电话或面对面进行，每个调研持续约20-30分钟，调研后对谈话录音进行整理，并基于最优值距离综合法分析评价分值。

（一）研究发现

被调查的30名本科毕业生总共报告了205次实践运用效果。我们将205次实践运用效果归纳为4个效果主题，按实践能力由好到差依次为：“实践和理论贯通”、“实践服务于理论”、“实践有趣论”和“实践无指导意义”。其中，“实践有趣论”是学生反应最多的，占到了报告总数的56.1%；“实践和理论贯通”和“实践服务于理论”占比相当，分别占报告总数的15.1%和15.8%；“实践无指导意义”相对最少，占总数的13%（见表2）。下面将对各效果主题的内容进行分析。 （二）实践能力在延续价值的体现

1.实践反馈。毕业生反馈的实践能力包括对汽车结构认知、运用常用工具进行拆装能力、运用仪表进行参数测量、对常见汽车故障排查等。延续价值指的是毕业一定时间后，学生对实践环节价值再次提取时，对实践的再次掌握程度。报告最多的是运用常用工具进行拆装能力欠缺，约83次，占比在40%以上；其次是汽车结构认知，占比约在30%；运用仪表进行参数测量和对常见汽车故障排查二者占到20%；学生还报告了其他方面的实践能力欠缺，约占10%。

2.“遗忘问题”。有80%以上学生提到了实践知识“遗忘”问题，实践作为独立于书本知识的一门动手环节，其价值和体会是通过实际操作实现的，实验报告的存在并不能弥补实践存在的问题。学生在一年，乃至多年后，对以前所经历的实践知识需要有所回顾的时候，因为现有实践课程体系的缘故，并不能很好的对其起到再次教育的目的。

3.对实践能力的价值延续主要因毕业后从事职业和在校实践成绩而定。如表2，研发工程师职业学生成绩较好，处于B档以上，但学生成绩对实践能力不起决定作用，存在“实践有趣论”，分析原因在于重视程度不够；整机厂车间工程师职业学生成绩处于C档以上，运用情况发布也较好较合理，“实践和理论贯通”和“实践服务于理论”层级占到近67%；零部件厂产品工程师职业学生成绩没有A档，B档和C档占多数，且平均发布在“实践和理论贯通”、“实践服务于理论”和“实践有趣论”中；车辆销售及客服职业学生成绩偏低，且集中在“实践有趣论”和“实践无指导意义”中；其他职业包括读研学生、非车辆行业就业学生等，成绩两级分化，A档学生多选择读研继续深造，D档学生出现非跨专业就业现象，这两类学生的实践运用情况较差。从上述分析可见，毕业后从事职业对学生实践能力的价值延续起到决定作用，在校成绩对其也起到积极的作用。为了评价现有实践体系是否满足不同职业学生对实践能力的需求，下面基于最优值距离综合法进行评价分析。

（三）基于最优值距离综合法的具体评价分析

最优值距离综合法在这里是以“实践和理论贯通”、“实践服务于理论”、“实践有趣论”和“实践无指导意义”四个不同反馈效果所体现的综合实践效果与期望效果之间差异大小来评价现有实践模式，即实际值与最优值（或标准值）之间距离的大小来衡量评价对象效益的高低。课题采用最优值距离法的平方平均综合形式（见公式1），计算最优值距离综合评价分值。Si值越小，与期望效果越接近，表明现有模式越佳；Si值越大，越远离期望效果，表明现有模式效果越差越低。式中x为指标值，W是指标的权重。权重采用加权平均法构权如公式2，它是基于各个分组的频率Pi确定则评价指标权重的主观赋权方法，样本数要求在30人以上；指标值采用0.8、0.6、0.4、0.2递减取值计算权重值，如公式3。 由上述分析可得，S为0.493 4，距离零点最优期望结果存在一定的距离，现有实践培养模式存在提升的空间，需要进行优化分析。

二、现行实践培养课程体系存在的问题

（一）现行实践培养体系

以安徽理工大学为例，该校工科专业具备了成熟的实践培养体系，不仅满足了专业认证的需求，成功培养了上述最优值距离综合评价分值较低的毕业生，还不断在创新中改进，不断加大实践环节的培养力度，形成了行之有效的现行实践培养体系。

（二）问题剖析

“工科工程师”要求高校毕业生具有较高的动手实践能力，高校从培养学生角度出发，需要不断提升实践培养水平。在现行实践环节日渐完善的状况下，提升培养水平是高校教育者面临的课题。在专业认证的背景下，从培育“工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系建设的角度对现行实践环节展开问题剖析如下：

1.存在“断片”现象。从表3可知，为了保证学生在大学学习期间，对实践认知的连续性，实践学期已较为均匀的发布于各个学期，但由于受理论课程学习、实践地点、实践形式、实践条件、学生主体因素、外在环境因素等多方面干扰，学生对实践的“记忆”是模糊的、不连续的，存在“断片”现象，影响实践效果。

2.存在“疲勞”感。从表3可知，为了满足“工科工程师”和专业认证的要求，学生现行实践环节比重较大，且时间多集中在教师的正常工作时间，对于部分学生而言，存在实践过紧过密的问题。学生白天主要集中于文化课的学习，晚上是其主要的自由学习时间，如果部分学生自身学习能力不强，在面对众多实践环节时，则流于应付，并且影响其学习效率，实践课后不能对知识进一步巩固，使其精神带来紧绷，产生“疲劳”感。

3.实践反应理论知识不够。实践是对理论知识的再深化教育，但在实际动手实践过程中，容易忽略小的知识点、对知识点讲解不够、实践设备不易拆卸等问题，实践效果没有达到最优化。

三、“工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系

（一）虚拟仿真课程体系概述

“工科专业虚拟仿真实验教学”课程是为了适应工科工程师的发展要求，面向工科专业本科生与专业学位研究生开放的一门网络必修实践教学环节，旨在解决学生实践环节学习过程中存在的学习连续性不够、学习时间和方式等差异性较大的问题。该课程体系以仿真教学为主线，内容不仅涵盖专业核心课程实践环节的精华，还涉及了课堂教学一般不能兼顾的交叉课程内容。课程体系定位为专业核心理论课程和工程实践环节完成之后的知识再巩固，将理论知识通过虚拟仿真的形式动画的予以展示，是进一步复习和拔高认知水平的基础。它是针对现行实践课程体系问题，对其进行的有益补充，它保证的学生学习实践知识的灵活性，可以实现学习的连续性，杜绝“断片”现象、“疲劳”感，以实践角度、全方面、无死角、选择性的学习各个知识点。该课程体系建设基于虚拟网络技术。

（二）虚拟仿真课程体系建设

“工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系包括“工科结构虚拟实验平台”和“工科设备性能虚拟仿真实验平台”两大模块，具有以下特色：

1.丰富了教学方法与手段。实现了线上、线下教学互动，在现行线上实践培养体系下，通过虚拟仿真，克服了因实践教学方法与手段落后带来的学生学习不连续、精力不集中、学习效率低等问题。线上的仿真实验教学系统突破了传统教学对客观条件的依赖性，拉近了学生与实验室的距离，丰富了课堂教学形式。

2.加快了教学内容更新速度。“工科专业虚拟仿真实验教学”课程由于其依赖虚拟网络平台，各种教学资源可以得到最大化利用，同时，更新速度较快，较好的满足了现代技术发展对教学资源换代的需求，提升了教学效果。教师可以将最新科技投入到仿真实验平台，与理论教学实现互动，最大限度地发挥线上教学内容更新速度快的优势。

3.加强了学生学习的自主性和趣味性。作为现行实践系统的有益补充，学生可以随时随地的进行实验，可以对课程理论和实践环节认识不足的内容进行再学习，加强了其学习的自主性。同时，线上虚拟教学环境借助其动画效果和虚拟技术，增强学习的趣味性。

4.投资小，见效快。传统工科专业实验教学设备投资较大，新技术的涌现给设备更新带来了巨大压力。通过虚拟仿真系统，以最小的代价、零耗材损耗率开展实验，完成一些线下不可能完成的实验。

四、结束语

当前，提升高校实践教育是教育工作者的紧要任务之一，如何进一步完善现行体系和培育新体系是未来研究的两个主要方向。尤其是多科性本科高校工科专业在多学科交叉和渗透的优势背景下，如何进一步提升实践能力、创新人才培养模式、克服现行实践体系瓶颈，是亟待解决的课题。本文以安徽理工大学工科专业实践教学改革为例，创新研究方法，采用了质性研究方法和统计学原理分析指出了现行实践培养体系存在的共性问题，提出了工科专业虚拟仿真实验教学”课程体系建设，阐述了新课程体系的特色和必要性。上述研究结论和建设成果适用于绝大多数工科专业，对其他新老专业课程体系改革具有一定的参考和指导意义。

参考文献：

[1]刘国满，盛敬.工科工程专业实践教学引入PBL教学法的探索[J].科技视界，2012（6）： 48-49.

[2]虞丽娟.深化课程体系改革 提高人才创新能力[J].中国高等教育，2008（15）：18-20.

[3]严运兵，张光德.车辆工程专业实践教学体系改革[J].中国冶金教育，2011（3）：54-57.

[4]仇建，陈宾宾.工程教育认证背景下的网络专业课程体系建设[J].杭州电子科技大学学报（自然科学版），2015，35（2）：107-110.

[5]齐洁.以职业能力为导向的高职会计专业实践教学研究—以江西财经职业学院为例[J].高等教育研究，2015，32（4）：18-21.

[6]刘玉军，王维锋.基于应用能力的计算机专业课程体系设计研究[J].高等教育研究学报，2013，36（2）：97-100.

[7]马麟丽，张怀军.车辆装备保障指挥课程实践教学环节研究——以军事交通学院为例[J].军事交通学院学报，2015，17（4）：67-69.

[8]李朝晖，朱岗.“卓越计划”下车辆工程实验教学体系改革与实践[J].科教导刊（下旬），2015（4）：92-93.

[9]边明远.车辆工程专业实践教学模式探究[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2014（11）：9-11.

[10]江丽炜，刘闯.翠智（TRIZ）理论在车辆工程专业专业课教学中的应用研究[J].科技创新导报，2015（3）：35-36.

[11]陈国平，魏民祥.基于CDIO的车辆工程专业实践教学体系改革与实践[J].科技视野，2013（11）：31-33.

[12]查亚兵，陈英武.运用能力贡献图和网络图设计人才培养方案的实践探索[J].高等教育研究学报，2012，35（4）：20-23.[责任编辑：范君李丽]第5期孙功，等： 高校思想政治理论课教学效果的实证研究——基于安徽省部分高校调查问卷的统计分析安徽理工大学学报（社会科学版）第18卷第18卷第5期安徽理工大学学报（社会科学版）Vol.18No.5

2016年9月Journal of Anhui University of Science and Technology（Social Science）Sep.2016