高校工科学生自主实践能力培养模式的探索

王瑞芳 王 怡 徐 庆 薛 强 李占勇

（天津科技大学，天津 300222）

高校工科学生自主实践能力培养模式的探索

王瑞芳 王 怡 徐 庆 薛 强 李占勇

（天津科技大学，天津 300222）

以工程教育理念设计、实施人才培养方案，围绕轻工特色，发挥学科优势，构建符合学生自主实践能力培养需求的教学体系和课程平台。丰富学生自主实践资源，加强项目驱动第二课堂的创新氛围，强化国际交流，以国际化视野推进学科融合及创新能力的培养，拓展学生工程师职业素养与能力。

工程教育；自主实践；教学体系；项目驱动；国际交流

一、引言

近二十几年来，工程教育在高等院校人才培养中的地位愈来愈被重视[1-4]，特别是在新工业革命时代，如何定义工程教育以及工程教育改革如何进行是工科高校人才培养模式的重中之重[5]。在高校不断的改革与探索下，中国工程教育开始由科学范式下的工程教育模式向工程范式下的工程教育模式转变。随着工业4.0和中国制造2025的实施，新的工程人才要求具备全球视野、工程伦理意识、创新意识、合作意识、发展意识和服务意识，特别需要具备跨界创新能力的创新型工程人才[6]。在普通高校，探索培养工科学生自主实践能力的教育模式对于我国大众化教育背景下工程教育的实施提供可操作性，对于学生能力、素质的培养和提高具有重要的现实意义。

天津科技大学是一所以轻工为特色的普通高等院校，机械工程学院以培养现代化工程技术人才为总目标。为了不断强化学生的工程能力，培养学生的自主实践能力，以天津市品牌专业“过程装备与控制工程”和卓越人才实验班 “机械电子工程”为试点，构建符合学生自主实践能力培养需求的教学体系和课程平台，重在强化学生的工程系统能力、创新能力、学科交叉能力、团队合作能力及领导能力，培养学生的国际化视野和多元文化。

二、面向工程，构建适应学生自主实践能力培养的教学体系

适应学生自主实践能力培养的教学体系要以机械及相关行业对人才在知识、能力和素质方面的基本要求为依据，根据机械学科和专业特点，根据学生的个性和特长，以“厚基础、宽专业、重实践、强能力、突创新”为指导思想进行人才培养模式改革，打破过去狭窄的专业范围，促进学科交叉，突出工程创新能力和实践能力的培养。图1为体现学生自主实践能力培养的卓越人才实验班—“机械电子工程”的课程结构体系。该体系模块协调、操作性强，实践效果良好。

图1 课程结构体系

该课程体系以专业知识进阶与实践能力提升为两大主线，并行中强化交错融合、实现理论与实践有机衔接，螺旋式提升学生的综合工程实践能力。其中在实践能力提升培养体系中，重点加强校内外实践教学体系的建设。

1.校内实践教学体系

校内实践教学体系本着认识、模仿、综合、创新的认知过程，依托天津市普通高校机械基础和轻工装备实验教学示范中心两个校内实践教学平台，建立分层递进式体系。其中包括：基础实践、专业实践、综合实践和创新实践四个层次。基础实践层次主要深化学生对基础理论知识的理解，培养基本的感性认识和技能。专业实践层次主要针对专业基础知识及专业基本技能，培养学生的工程意识和工程实践技能。综合实践层次主要针对专业方向的核心能力要求，培养专业技能和工程实践能力。创新实践层次主要培养学生的综合创新能力，知识交叉应用能力，团队协作能力以及培育创业项目，增强就业竞争力。前三个层次随专业知识的获取按时间递进，而创新实践层次活跃于整个教学过程，其主要依托课外创新创业训练项目、“挑战杯”竞赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、各类学科竞赛、专业技能竞赛以及实验室开放基金等。

2.校外实践教学体系

校外实践教学体系主要通过建立校外实习基地，校企合作等方式为学生提供课堂上无法学到的工程知识及技能。以中国（天津）职业技能公共实训中心和中西机床培训中心为基地，开展卓越人才实验班的实习及毕业设计，取得了良好的效果。目前，建立本科实践教学基地8个，先后有600余名本科生在校外实习基地完成各类实习。校外实习基地在提高学生实践创新能力、促进企业文化建设、提高学生就业竞争力方面起到了明显作用。校外实习基地建设开阔了学生的眼界，扩大了知识面，同时，增强了企业对教学的重视，不断改善实践教学条件，促进企业文化建设，使得教学与企业发展实现双赢。校企合作联合指导毕业设计也是重要的校外实践环节。联合培养的质量从企业选择、课题选择、指导与管理等几个环节严格把关。校企合作指导毕业设计，采用双导师制。一般，对于设计课题的技术指导由企业导师负责，而对于毕业设计的管理由校内导师负责。通过与企业间的交流合作，学生对专业认识更加深刻，学习热情进一步激发，而且针对自己负责的实际课题，责任心和独立分析问题、解决问题的能力也得到很大程度的提高。

针对实践教学，结合学校轻工特色和学科优势，与天津市包装机械厂、SEW机械有限公司、天津第一机床厂等合作企业共同制定培养方案，充分整合优势资源，明确了以食品机械、包装机械设计、制造为主线，搭建了综合性工程实践教学平台，包括 “设计与仿真”、“制造技术”、“测试与控制”和“轻工装备”四大平台，十六个模块，模块与模块之间既相互独立设课，又环环相扣、逐步深入。基于四大平台，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程知识。

三、项目驱动，培养学生自主实践意识和创新能力

学生自主实践意识和创新能力的培养，需要借助于载体和自由的创新空间与平台。通过建立大学生创新实验室和科技创新平台，组织学生以项目成员的身份参与或者基于某个项目成立课题组独立从事科研工作，是充分发挥学生创造性、自主性和积极性的手段。大学生创新实验室，由相对固定的专业教师和动态学生组成。内设不同专业创新小组，每一组由学生自我管理，教师协助，形成学生自主实践的良性机制，建成学生从事机械创新设计及其他学科竞赛的基地。创新设计小组可以打破年级界限，让有参赛经验的高年级同学协助指导低年级同学，使创新活动可持续发展。

图2 综合性工程实践教学平台

充分利用不同团队的研究室，建立以研究室为核心，由教师指导、研究生协助、本科生参与的开放科技创新平台。采取学生自愿报名，老师选拔的方式加入教师的科研队伍，参与实际项目研究，将理论知识和创新应用紧密结合，同时在研究过程中锻炼学生的独立思考能力和团队合作精神。学生也可自由借助专业实验室的资源，自主进行学术活动。通过创新科技平台，为学生提供了活跃的科研环境，并进一步吸引更多的学生在科研团队中参加学科性竞赛以及提高竞赛质量。

通过建立大学生创新实验室和科技创新平台，开展第二课堂的教学活动，反过来促进第一课堂知识的学习，明确学习目的，提高学习兴趣，带着问题有的放矢地学习相关知识，调动学生学习的主观能动性，把枯燥的、罗列的知识，变成生动的、有趣的作品，学以致用。通过理论与实践的结合，达到培养学生工程意识和创新精神。为了鼓励大学生积极参与课外竞赛，对于参加课外科技创新活动的同学给予减免相应课程设计环节的教学内容改革。

四、国际交流，加强学科交叉能力与国际化视野

国际交流与合作有利于拓宽学生视野，及时传递国际前沿知识，对于工科学生研究方法的借鉴、思维模式的形成、实践能力的提升都起到了重要的作用。

针对工科专业的特点，以提高学生的自主实践能力为重点，以学生、学者的国际交流和学生自主学术活动为手段，每年邀请国内外著名学者专家和教授举办知识讲座和学术报告10余次，并由外籍教师开设全英文课程，与多所大学建立长期稳定合作，选派本校学生出去攻读学位，也接收国外留学生，以此为学生搭建更好的学习平台、提供更多的国内国际资源，从而拓展视野、提升学生整体能力。此外，购置国外教学资源，如美国Solids Handling Technologies公司的粉体工程技术讲座视频等，让学生接受该领域的国外工程技术教育。将国外重点专业书籍进行翻译用于学生教学，如译著《固态发酵生物反应器——设计和操作原理》获批“十三五”国家重点图书。该书基于固态发酵课题研究问题导向，涵盖了固态发酵过程工业化应用以及实验研究所需的知识、技术及案例，可以帮助不同专业背景的学生、研究者及工程技术人员从过程工程的角度较完整地了解固态发酵技术，从而彼此能“搭上话”，而这种学术交叉有助于促进固态发酵技术的发展，尤其是通过基于传递理论和发酵动力学的数学模型建立，有助于使固体发酵技术从实验室走向实际应用。

为了强化师资队伍建设，推选优秀青年教师深入企业进行3个月的工程训练，提高教师工程实践能力，更好的指导学生。同时有目的、有层次地吸收企业优秀人才加盟教师队伍，建设高水平的专兼职相结合的师资队伍。另外，在专业技能与工程能力培养过程中，注重人文与职业素质的培养。在学校首次为卓越人才班开设“工程伦理学”，并开办“与工程结缘”以及“卓越工程师成长之路”等系列讲座。

五、结束语

本研究在以工程教育理念重新制定人才培养方案、构建课程体系的基础上，丰富学生自主实践资源，加强校内外实践基地建设，提供学生自主实践能力培养可选择的“菜品”。同时，开设创新创业教育课程和工程伦理学课程，以及定期举办 “卓越工程师成长之路”，增强学生的工程素养。建立以项目为驱动，让学生由第一课堂走向第二课堂，依托大学生创新实验室和研究室构建学生自主创新平台，完成大学生创新创业项目，实验室创新基金项目以及各类学科竞赛。针对高等教育全球化与国际化的特点，通过国际交流与合作，为学生搭建更好的学习平台，提供更多的国内国际资源，从而拓展视野，提升学生整体能力。

[1]朱高峰.中国工程教育的现状和展望[J].清华大学教育研究，2015，36（1）：13-20.

[2]邹晓东，陆国栋，邱利民.工程教育改革实践探索[J].高等工程教育研究，2014（5）：15-22.

[3]朱高峰.工程教育中的几个理念问题[J].高等工程教育研究，2011（1）：1-5.

[4] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[5]邱学青，李正，吴应良.面向“新工业革命”的工程教育改革[J].高等工程教育研究，2014（5）：5-13.

[6]周绪红.中国工程教育人才培养模式改革创新的现状与展望[J].高等工程教育研究，2016（1）：1-4.

（责任编辑：张华凡）

Cultivating Science and Engineering Students’Independent Practice Abilities in Colleges and Universities

WANG Ruifang,WANG Yi,XU Qing,XUE Qiang,LI Zhanyong
（Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China）

The undergraduate program was carried out based on the concept of engineering education.It aimed to establish a teaching system and course platform with the characteristics of light industry and the discipline advantage.Through enriching the students'independent practice resources,strengthening the innovation atmosphere of project-driven second classroom,international communication,and the integration of disciplines,the innovation abilities of the students were cultivated and their professional engineering abilities were developed.

engineering education;independentpractice;teaching system;project-driven;international communication

G642.0

王瑞芳（1974—），女，教授，研究方向：微波干燥、流态化技术。

天津市普通高等学校本科教学质量与教学改革研究计划重点项目（B05-0802）。