新工科背景下实践教学模式的改革与构建

2018-03-30刘全菊

实验技术与管理 2018年3期

周静 , 刘全菊, 张青

(1. 黄冈师范学院计算机学院, 湖北黄冈 438000；2. 黄冈师范学院教务处, 湖北黄冈 438000)

目前,新工科的内涵是以立德树人为引领,以应对变化、塑造未来为建设理念,以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,培养未来多元化、创新型卓越工程人才,具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征[1]。地方院校理工科专业在人才培养的过程中还是偏向基本理论和基础知识教学,但实践教学培养学生创新意识和能力的作用是不可替代的。理工科专业应用型教学模式与创新型实践的结合,需要高校理论课堂与企业实践室资源的互补,以自主设计实现实践过程和培养创新能力作为实践教学的主要目标[2],探讨在新工科背景下以卓越工程人才培养计划环境为牵引、以院校资源整合与共享环境为基础、以校企联合培养合作教学模式环境为动力、以转型改革发展环境为主线,从而有效解决理工科专业实践教学存在的问题,改革和创新实践教学内容和理念,实现以实践教学过程中培养学生创新能力为实践教学目标。

1 地方院校实践教学中普遍存在的问题

1.1 实践教学内容

地方院校对国家设定的“卓越工程师培养计划”实施力度不够,缺乏对实践教学的重视[3],理工科专业实践教学学时基本只是理论学时的1/4,实践教学的内容也导致了学生在实践学习过程中缺乏足够的时间完成实践项目任务,而且教学模式和内容相对比较陈旧，学生被动接受教师的实践演示,使学生对课程的理论学习感到抽象和空洞。

1.2 专业实践师资建设

地方院校区域局限性引起的各种资源不足,使之缺乏合理的专业实践教师队伍。理工科专业实践教师队伍建设是提高实践教学水平的重要方面,直接决定了实践教学效果和应用技术型人才培养质量。目前部分高校中缺乏一支年龄、结构科学合理的实践教师队伍,影响了教学质量。

1.3 校企合作和资源共享

地方院校与企业及其他院校合作力度不够，使之缺乏配套的实践资源。很多高校理工科专业由于实验室设置单一、实践基地不足,因此将不同课程实验放在同一个实验室里进行。实践教学不是简单地在软件环境上安装某个开发平台就能完成,需要多方面环境和网络工具以及校外企业设备才能完成,如果没有相应的实践设备、实践环境、实践仿真软件,实践教学根本无从谈起,从而也限制了实践过程中学生的自主创新能力的培养。

1.4 传统教学理念与教材配对

地方院校传统教学理念使之缺乏与理论教学配套的实践教材和教学内容。目前不少的理工科专业实践教材存在的问题是没有与理论教材有效地配对,同时实践内容单一,能够提供给教师参考借鉴的内容很少。理工科专业课程实践教学中,现在使用的都是针对专业而自编的偏重于软件开发和仿真实践方向的实践教材[4],致使实践教学依然沿用传统的教学理念。

2 融合多环境改革实践教学模式

多环境在本文中是指地方院校“卓越人才培养计划”工程推进深化阶段,本科与高职院校资源整合与共享的环境、“校—企”“校—校”联合培养模式强化阶段的环境、转型改革发展锲机的环境等。综合型地方院校具有基础学科办学经验和多学科专业交叉发展的特征,在孵育新工科人才方面融合多环境独特的优势可以有效提高实践教学效果。按照新工科建设的要求进行改革,实现增量优化、存量调整和交叉融合,既是理工科专业类总体战略转型发展面临的问题,也是理工科专业实践教学必须解决的问题。

2.1 “卓越人才培养计划”推进优化实践内容

“卓越人才培养计划”工程要求高校专业人才培养模式与对口行业企业形成新机制的联合培养人才模式,让对口行业企业从培养目标、教学内容、教学方法手段等方面参与高校专业人才培养过程,形成高校和行业企业共同建设课程体系和教学内容、共同实施培养过程、共同评价培养质量、共同制定实际需求培养目标、突出实践教学内容的模式。目前需要强化理工科专业“卓越工程师实践班”的建设,体现出推进实践内容的更新设计的效果。

利用“卓越人才培养计划”推进深化地方院校改革[6],通过改革教学方法、教学过程等更新、设计实践内容。针对理工科专业的实践教学模式,主要采用“独立设课”的开设方式、“启发式”的教学方法、“精讲多练”的实践过程。“独立设课”主要是实践教学不完全依附理论教学,实践项目之间也相对独立,每个项目以“任务项目驱动”案例方式开设；“启发式”主要是调动学生对实践项目课题的兴趣性和自主创新性,实践教学课由教师针对项目精讲实践原理和目标,再由学生自主实践；“精讲多练”主要是实践课让学生成为“主角”,只要学生完成项目目标,实践教师对过程和方法不做决定性指导。

2.2 改革调整学习及考核方法

当省属本科地方院校与高职高专学校进行院校资源整合后的环境下,针对目前高职高专学校与省属本科地方院校进行转型改革发展之际如何做好人才培养的问题,以及综合高职高专学校与省属本科地方院校的第一线教学实践经验和人才培养方案的研究和修订工作等[5],通过对不同层次学生(本科生、专科生、高职生)的学习方法、教学方法和课程体系以及考核方法进行问题探讨、研究分析和改革实践,改革构建出“虚实结合”的学习方法和多方式的考核方法。

利用院校资源整合与共享环境改革,进行学习及考核方法改革。通过院校资源整合共享不同专业、不同层次的教师资源,促进学生自主学习；通过共享教师资源构成学习兴趣团队的多方位学习方式和环境,有利于学生多途径地获取知识、交流学习、掌握知识。将规范性管理和多方式考核方法应用到实践教学体系中,积极探索科学合理的实践考核方式,鼓励学生对实践项目进行自主创新和设计,对考试方式方法进行改革。

2.3 “校—企”“校—校”联合培养

依托校—企合作、校—校联合培养办学模式,真实解答“两转两改”背景下如何实现突出创新创业教育理念、以教学改革促专业发展、切实提高应用型技术性人才培养质量的问题。深入调研中外教育模式和学习转型发展精神,制定和确定联合办学模式下应用型技术性人才培养的目标,以理工科专业校企联合培养模式为研究对象,落实“校—校”“校—企”联合培养合作模式的运行,剖析新形势下课程体系、教学模式和学生能力三者的共性和特性问题,把握具有针对性的联合培养教学模式的走向。

协调“校—企”“校—校”联合培养合作办学模式强化阶段环境,解决校企合作和资源共享操作性的问题,协同创新校企合作教学模式,提高学生创新能力。采用“请进来,走出去”的方式,将部分必修提高型课内实践项目在企业让企业教师以企业项目资料为实践教材进行授课,还可以将最新专业知识以课外选修方式聘请企业或行业工程师进行课堂实践教学,还以“社会认识”和“专业见习”的方式将学生引入对口行业企业进行实践学习。

2.4 转型改革发展

省属地方本科院校转型改革发展试点的主要任务中的首要任务是“构建应用技术特色鲜明的人才培养方案”。借助地方高校转型改革发展的契机改革地方院校传统教学理念。理工科专业实践内容的基础和核心是培养学生的基本技能和创新能力。针对自身特点和理工科实践环境自编教材,教材内容的设计需要全面考虑学生对基础内容的熟练掌握,并在基础内容的范围、步骤和结果基础上,延伸学生的认知和思维过程,引导和开发个人的创新力来完成实践内容。同步更新教学理念为“面向专业分类,层次分班实践教育”,即对教学理念进行改革,设计为以专业分类教学和以兴趣能力层次分班实践改革方案,也就是将学生按所在专业分为多个类别(如项目竞赛类、软件开发类、创新创业类等等)以及分为多个小班(如项目竞赛团队班、软件开发团队班、创新创业团队班)进行教学和培养。

融合多环境改革实践教学模式和内容,有效解决相应存在的实际问题,见表1。

表1 多环境对实践教学模式的改革

3 融合多环境构建“四层次四方位”实践教学体系

新工科倡导需求牵引学科、资源、机制和体系等交叉融合为目的,在新工科背景下融合多环境对实践教学体系进行立体式改革研究,借助多环境的协调功能实现理工科专业实践教学过程中培养学生的创新能力[8]。创新改革依托多环境为底层基石,设定方位为中层线路,落实措施为具体操作,搭建模式为顶层架构,通过4方面的融合多环境,构建理工科专业“四层次四方位”实践教学体系。

3.1 教学模式顶层设计

借助地方高校转型改革发展的契机环境,通过更新理工科专业实践传统教学理念推进转型改革落实到具体点,修改课程实践教学的“项目内容和目标”的方式,将实践内容顶层设计与高校转型改革发展的具体内容相互融合接轨。理工科专业实践课程内容对于基础型项目作为引导阶段,其内容尽可能简练、快速,使学生能在实践指导书的引导下快速完成基础内容；实践课程内容对于综合型和提高型项目作为设计阶段,要求学生在完成基础型实践的基础上,进行自主的知识比较、分析、改进，从而完成自主综合设计[7]。

3.2 改革机制整合资源

加大资源整合与共享环境力度,促进机制改革,利用实践仿真教学中心平台和整体加大实践项目教学和实践环境改进力度,突出学生实践自主设计能力和创新意识的培养。充分利用多校区网络平台资源整合形成实践教学资源平台，实现实践教学的开放化运行和管理,以提高学生自主设计动手能力和为学生创新意识培养提供良好的条件。实践环境采用“实虚”结合,同时采用“精讲多练,讲学互动”方式改进实践教学模式,达到提高学生自主设计和创新实践能力。

3.3 协同创新联合培养

协调“校—企”“校—校”合作联合培养办学模式强化阶段环境,创新联合培养教学模式,利用企业丰富的硬件资源和强有力的师资力量,将部分实践项目转到企业实际环境中,让学生身临其境做项目,体会项目内容原理。实践方法采用“启发式”指导以及“精讲多练”的实践过程是提高学生创新实践思维和能力的关键。整个实践教学过程,首先,要求教师对项目进行精讲,指点出原理和要点；其次,无论是课内还是课外都要求师生进行互动讨论；最后由学生对实践结果进行分析与讨论。通过强化合作将实践课程设置与学习目标联系起来,从而实现以学生为中心的自我学习转化为以学生学习为中心的教学责任机制。

3.4 工程推进更新理念

利用“卓越人才培养计划”推进深化阶段环境,具体落实培养计划工程推进,进行课程改革和教学改进。对课程实践教学的“项目类别”进行改革为“课外自主”和“课内指导”的方式,以此培养和提高学生自主学习、自主创新思维和能力。该实践教学覆盖全部内容和知识点,突出通过课内与课外相结合开设实践项目的教学实践方法,实现使用仿真软件和硬件设备相辅的实践工具进行项目设计,从而提高学生的工程实践自主设计和创新能力。

融合多环境优势构建的“四层次四方位”实践教学体系模型,如图1所示。

图1 “四层次四方位”实践教学体系模型

4 融合多环境对实践教学模式改革的作用

4.1 创新点

横向层面和纵向深度形成的“四层次四方位”实践教学模型,结合学校实际情况,有效综合多环境的资源共享使用,解答如何以教学改革促专业发展的问题,突出体现培养学生创新意识教育理念,达到提高应用技术型人才培养质量的效果。

理论联系实践的论证研究方案,借鉴国内外成功案例和先进新理念[11],采用“边研究边实践”思想进行研究和实践,为地方院校进行转型改革发展提供改革方向和参考案例。

体现培养学生创新意识教育理念的体系顶层设计,构建“四层次四方位”实践教学模型的新理念的人才培养模式,突出培养学生学习兴趣、交互学习和自主创新能力,促进学生主动学习和自主创新能力等全面发展。

4.2 应用价值及推广

融合多环境改革实践教学模式的成功开展,将有效推动和促进地方高校理工类专业向应用技术性转型发展改革；有效利用多环境的融合,对现有资源的整合和共享提出新方式；有效促进落实“卓越人才培养计划”工程[12]。转型改革的成果,可直接为地方高校和转型发展试点高校提供可能的转型走向和经验等,对于当下需要转型发展改革的高校,特别是为地方转型发展试点高校中理工科转型发展试点专业的创新创业教育理念改革发展提供现实依据,有效完善教学模式的改革。

4.3 实践教学成效

通过融合多环境构建实践教学模式,实现转型发展改革，我校理工科专业由师范型转为应用技术型,比如计算机学院的理工科专业毕业学生就业率每年达99%,教师为“双师双能”型比率达78%。通过校校资源整合,技术性设计性实践室每年增加3个；通过校企联合培养机制,计算机学院每年新建2个校企合作基地；通过卓越工程的推进,计算机学院“软件工程卓越工程师”班的学生获得“蓝桥杯”全国团体赛二等奖1项、个人赛一等奖3项,全国服务外包大赛二等奖1项、三等奖4项。

5 结语

在新工科背景下利用融合地方院校多环境优势，通过对实践教学体现改革的目的,一是与专业转型改革发展相接轨,二是强化“校企”联合培养、资源整合和共享的模式,三是提高学生交互学习兴趣、自主创新和实践能力。有效融合多环境改革实践教学模式,构建实践教学“四层次四方位”体系模式,已经应用在理工科专业的实践教学中。

References)

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