新工科背景下地方院校实践教学改革探索<br/>——以吉林农业大学工程技术学院为例

新工科背景下地方院校实践教学改革探索
——以吉林农业大学工程技术学院为例

2020-07-20陈晓明

农业技术与装备 2020年5期

陈晓明

（吉林农业大学工程技术学院，吉林长春 130000）

新一轮的产业技术革命、我国高质量经济增长模式的转变以及未来战略竞争等因素，迫切需要国内高校开展“新工科”建设[1]。自2017 年提出新工科建设以来，新工科建设的研究工作如火如荼。统计表明，截至2018 年6 月，关于新工科的研究450 个，其中地方高校做出的研究为303 个[2]，占比67.3%，远高于教育部门、工科优势高校和综合性高校。然而，在目前的研究中，对实践教学的研究仍较少，不能为数量多、差异大的地方高校在实践教学改革和建设过程中提供有效的借鉴和指导。本文在明确了地方高校人才培养能力内涵和基本要求的基础上，分析了地方高校实践教学存在的主要问题，并结合吉林农业大学工程技术学院的改革实践，提出了地方高校实践教学改革建设的途径和方法，旨在为地方院校的新工科实践教学建设提供参考。

1 地方高校新工科人才的能力内涵

地方高校只有在明确了新工科人才能力内涵的基础上，才能结合自身的办学特色和情境，探索新工科建设的具体形态。目前，新工科的具体内涵尚不明晰，人才能力内涵也尚未形成全面、一致的观点[3-8]。结合“天大行动”建设路线以及杨毅刚、杜占元和王巨宏等人的观点，新工科人才应具有家国情怀、工程思维、数字化思维、跨学科交叉能力、批判性思维、自主学习能力、沟通能力、人际交往能力、创新思维、经济决策能力和“H”型能力；龙奋杰则认为新工科人才的能力内涵则包括工程思维能力、合作学习能力、跨界整合能力、融合创新能力、互联网思维能力、伦理思维能力、全球思维能力和终身学习能力。笔者认为，地方高校培养新工科人才时，应遵循宏观层面的普适性认识框架，并结合地方高校的具体办学定位和特色确定能力内涵。一方面，地方高校在新工科建设过程中应扎根地方，以区域产业需求为导向，将服务、支撑乃至引领区域产业发展为新工科建设的落脚点和出发点；另一方面，地方高校多以培养应用型工程人才为主，与传统研究型大学主要培养高端学术型人才相比，其培养多以应用为目的、以市场需求为导向、以应用实践为主导。因此，地方高校新工科人才能力内涵既有普适性又有特殊性，主要如下：

1.1 综合工程能力

综合工程能力包括工程素质和工程思维。随着工程教育的改革和发展，工程素质的概念在不断扩展和深化。广义的工程素质包括基本工程素质和综合工程素质。综合工程素质中包括了工程创新能力和多学科知识综合应用能力，如胡文龙[9]认为通过CDIO工程教育可培养学生自主学习、发现问题、解决问题和创造性思维等能力。这些能力随着新工科概念的提出显得更加重要，因此被扩展并独立出来，作为新工科人才的能力内涵之一。工程思维指工程技术人员在解决工程技术问题的过程中自动进行的一系列有关的活动，即启动应对工程活动的特定程序(或特定策略)，进而由特定程序调动并综合运用相关的知识、技能、能力和价值观念等，从而达成工程问题的解决。如在处理工程问题时，附带、自然地考虑工程价值问题、自然安全问题、工程改进问题、社会发展问题等，使用创新的技术或方法，综合考察并驾驭它们之间的相互作用。

1.2 跨界融合能力

跨界融合能力指突破学科或产业的固有界限，实现双方或多方资源或效用的最大化。反映在新工科建设上，可以简略地理解为学科交融。值得注意的是，“跨界融合”不是“多科发展”，二者既有相似之点，又有不同之意。在产业融合将成为产业发展的常态，学科交叉融合也必然成为科学技术发展的趋势，以交叉学科为背景的新兴产业群也必将大量涌现的背景下，具备单一学科背景的人才将难以适应学科交叉融合的趋势，更难以在这样的背景下发挥领导作用。在产教融合的背景下，地方高校在新工科建设过程中应该将跨界融合作为重要考量的因素之一，只有这样才能引领区域产业创新发展，对地方经济发展起到支撑和促进作用。

1.3 融合创新能力

融合创新能力包括技术创新能力和创新思维。创新能力引用到工程上，指开创新技术、新方法或运用新技术、新方法解决工程问题的能力。创新思维是指新工科人才在面临工程问题时，能以新颖独创的方法解决问题的思维过程，通过这种思维能突破常规思维的界限，以超常规甚至反常规的方法、视角去思考问题，或在解决工程问题时“自觉地”采用新方法的思维形式。概括的看，创新思维属于优秀工程思维的一种，但对于新工科人才而言，创新思维显得尤为重要，因此创新思维在这里被单独提出来进行说明，很多学者也对新工科人才创新思维的培养进行了研究[9-10]。产业或知识的认知边界，往往是创新的源发地和高发地，即新兴产业的工程问题，往往是从未出现的新问题。因此新工科人才需要具有进行创新性工作的思维和能力，只有这样才能适应未来发展趋势，引领、创造未来社会需求。

1.4 自主学习的能力

随着新技术、新产业的不断涌现和发展，产业的更新换代不断加快，社会多样性不断提高，工程领域的知识更新和职业更替持续加速，在未来工程人员将一直面临自身知识和技能是否适应工程活动变革的矛盾。自主学习是获得知识的有效手段，是自我知识结构改善的直接途径。这意味着培养新工科人才自主学习的能力和素养比传授知识更重要。李瑾[5]认为自主学习力是由学习态度、深度学习能力、学习动力和毅力等因素构成，其中学习动力和毅力是根基、深度学习能力是顶梁柱、学习态度是屋顶。这个定义范围比较宽泛，普适性强，适用于指导一般的新工科建设。自主学习能力是新工科人才沟通已知与未知的桥梁、击倒未知问题的有力武器，是新工科人才的主要能力内涵之一。

1.5 互联互通的能力

这个能力内涵有两方面的含义。一是指新工科人才的各项能力内涵是相互联系、相互贯通的，不能将之视为相互独立、相互割裂的能力个体。如好的学习能力应能看出不同领域与概念之间的联系，从而促进工程人才的跨界融合能力，进而促进创新能力的发展；反过来，具备优秀的创新能力和创新思维，对学习时发现多学科之间的联系有帮助，从而提升工程人员的综合工程能力。这就要求地方高校在设计教学体系时和设置教学内容时，将不同的能力要素进行综合设计和考量，从而提升新工科人才的整体素质。另一方面，在互联网、大数据和物联网的背景下，产业发展的地域界限、信息传递的时间制约已逐渐减少和模糊，互联互通的能力是指工程人员与全球范围内的工程人员进行沟通合作的能力和以全球视野审视产品和企业价值的能力。

2 实践教学体系改革的探索与实践

在明确了新工科人才能力内涵的基础上，吉林农业大学工程技术学院积极探索了基于吉林农业大学发展现状的新工科人才培养模式。坚持“以突出应用为特色、以能力建设为重点、以区域产业为引领、以多方参与为主体”的方针，对培养方案、机构设置、人才培养模式、学生及教师的考核标准和激励措施等方面进行了改革。以学院为主体，邀请了行业协会、工业企业代表共同发表意见，既保证了培养方案的合理性、有效性，又调动了多方协同育人的积极性，有利于形成长效育人机制[9]。基于反复的研究和论证结合吉林农业大学工程技术学院的特色和定位，最终明确了文章所述的新工科人才能力内涵、对人才知识体系进行了重构。新的培养方案更加注重前沿知识和学科交叉知识体系建设，更加注重实践创新性课程体系建设，更加注重工程教育通识课程体系建设。在实践教学方面，提出了“能力培育、方向多样、学科共建”的实践教学体系。取得了良好的成效，新的实践教学体系如下图1 所示。

新实践教学体系的主要特点为：

2.1 依托创新创业及技术服务，改革人才培养模式

传统的单链条实践教学人才培养模式已不能满足新工科育人要求。本校基于新工科人才的能力内涵，采取了理论/实践教学训练及项目综合锻炼的两线实践教学体系。学生在大一时实施大类专业的培养方案，吉林农业大学工程技术学院学科专业多，包括了农业机械化及其自动化、农业建筑环境与能源工程、新能源科学与工程、机械设计制造及其自动化、交通运输、自动化6 个专业，专业多、跨度大。这种组织方式在新工科的背景下，可充分利用院内各学科的专业资源，为大类专业培养提供组织基础，成为未来学科交融的孵化器。学生在大一只学习工程通识教育，实践教学以基本技能训练为主，但在实践教学活动中着重培养学生的工程思维能力。大一一年的学习是学生向工程师的过渡阶段，学生只有了解什么是工程师以后，才能决定想要成为什么样的工程师。学生从大二开始采用柔性的实践教学方案，一方面，学生须在大学4 年参加正常的实践教学活动，如专业实习、生产实习、毕业实习、课程设计、课程实验等，这些实践教学活动经过设计和改良，着重培养学生的基本工程能力和优秀的工程思维，同时兼顾引导学生的自主学习能力和创新思维；另一方面，学生可根据自己的兴趣选择合适的创新创业项目，学校为学生的创新项目提供了配套的政策和资金支持，学院也建立了大学生创新创业服务部，专门为学生提供创新创业的咨询和技术指导，同时中心也为学生联系了企业的工程人员作为顾问，可在为学生提供创业方向的同时提供技术支持。创新创业作为培养新工科学生工程素质的有效手段之一，可有效提高学生的基础理论和实践技能[8，9]，但创新创业项目普遍具有周期短、不利于对学生的长期培养，深度浅、不利于培养学生学科知识的深度融合能力和应用能力，回报低、学生和教师参与积极性差的问题。为了克服上述不足，学院鼓励全院教师将大三、大四的学生吸纳到课题研究工作中，以形成对学生的长线工程实践锻炼机制。学院为此成立了项目/技术服务部，学生可在服务部中了解前沿的科研动态，并选择参与感兴趣课题的研究工作，还能与教师建立联系形成“师带徒”制。双线制的实践教学模式，既保证了学生基本实践技能的培养和强化，又可在“短期”+“长线”的实景项目式锻炼中培养学生的综合工程能力和创新能力。

2.2 组织机构优化，为新的人才培养方案提供组织保证

实践证明，现代产业学院是地方院校推动新工科建设的有效载体[9]。然而对于大多数的地方院校而言，现代产业学院的建设条件尚不成熟，需要逐步推进。一方面，多数地方院校地处偏僻，远离一线城市，对新型产业及新兴技术“不敏感”，而且这些地方院校所处地区的区域经济结构相对老化，新型产业较少，这对需要现代企业积极参与建设的现代产业学院来说是天然的劣势；另一方面，地方院校师资力量不强，尤其是地处偏僻的地方院校很难吸新兴产业密集地区对其有很强吸引力的新型学科教师，这是制约现代产业学院建设的又一道屏障。当然，地方院校还有资金力量不足、扶持政策不到位、思想认识不先进等问题。吉林农业大学工程技术学院经过积极探索，配合双线制的实践教学模式，成立了“创新创业服务中心”和“项目/技术服务中心”。“创新创业服务中心”为大二到大四的学生开放，学生可在此选择感兴趣的创新创业项目，项目周期一般为半年到一年，学院也专门在中心内配备了专业教师，为学生们提供技术支持。中心内设置了“创新创业项目数据库”，数据库内收集了全院5 年内所有的以及其他学院收集的创新创业项目资料，学生在选择创新创业项目时可根据数据库内的项目介绍进行选择，学院也同时允许学生新增自己感兴趣的新项目，并在审核通过后为其提供项目资金。在新的培养方案中，创新创业项目也具有对应学分，学生在毕业前需至少参加一项创新创业项目。另外，学院还成立了“项目/技术服务中心”，此中心专门为大三、大四学生开放。中心内汇集了院内教师在研项目的全部信息以及地方企业合作项目信息，学生可在中心内选择感兴趣的课题参与其中，项目周期一般为1～2 年。与创新创业项目相比，项目/技术服务中心内项目难度更大、周期更长、学科交叉性更强，有利于培养其创新思维和自主学习能力。学生在大三大四已经具备了综合运用所学知识解决工程实际问题的知识储备条件，通过参与项目/技术服务中心内的项目还可综合培养其综合工程素质和优秀的工程思维。

2.3 改革考核标准，形成有效激励。

为对学生在实践教学活动中形成有效引导，在实践教学活动中培养其基本工程知识和技能的同时着重培养其创新能力、自主学习能力和互联互通的能力，本院对实践教学的考核标准进行了改革。新的考核标准一改以往刻板的考核模式，较少实操分数比例，提高教师自主分数占比。以往的实践教学考核标准注重考核学生实践过程和结果的标准性和准确性，如在课程设计过程中主要考核学生课程设计内容是否正确，是否符合国家标准和行业规范；在实训操作中主要考核学生实际操作过程是否标准、正确，对设备的功能和使用的了解情况等。这样的考核标准比较刻板，一旦学生发生了不符合规范的错误扣分比较多，对培养学生的基本工程能力有利。但这种考核标准的制约下，学生的精力主要集中在设计标准和操作规范上，不利于培养学生的创新能力和自主学习能力和互联互通的能力。因此，改革后的考核标准降低了实操所占的分数比重，增加了对课程设计等实践教学活动中创新性、交叉性知识、自学知识应用情况等考核内容，并占较大比重。教师在考核过程中具有较大自主权，新的考核标准规定，若学生在实践教学活动中例如课程设计中的创新性很强或使用了交叉学科知识，即使发生了不符合设计标准的错误也可酌情扣分或不扣分；若学生在实践教学活动中毫无创新性或学科交叉等内容，则无法获得相应比例的分数。例如采用可创新性的设计方案导致无法根据目前的加工工艺实现，或自主学习了交叉学科知识对设计进行了改进但技术不合理等情况，教师就可根据学生的实际设计内容计分。在这样的考核标准下，学生的主要精力可放在实践教学活动的创新性、学科交叉性等方面，不用担心由于操作标准等方面的错误得到较低的分数，从而对引导和培养学生的创新能力、自主学习能力和互联互通的能力。

3 实践教学改革成效

通过改革培养方案、人才培养模式和组织机构优化等举措，吉林农业大学工程技术学院学生的创新意识、学科融合能力和综合素质有了明显提升。新的教学模式和考核方法使教师增加了教学积极性，学生学习的热情和兴趣显著提高。近两年，本院在iCAN国际创新创业大赛、“方红”全国大学生智能农业装备创新大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛等全国性比赛中均获得一、二、三等奖，突破了以往的最好成绩；在吉林省机械创新设计大赛、“创青春”吉林省青年创新创业大赛、吉林省“互联网+”大学生创新创业大赛、吉林省大学生工程训练综合能力竞赛等比赛中均取得优异成绩，参赛数量和获奖数量都有大幅增长。在新一轮的问卷调查中显示，学生对改革后实践教学模式的满意度为89.2%，认为自己的工程能力和创新能力得到锻炼的有85.7%；而对教师的问卷调查中显示认为新的培养模式确实提高了学生的创新能力和学科交叉能力的有87.4%，认为改革后学生的学习兴趣和热情确实有所提高的有90.2%。当然，在调查问卷中认为实践教学还将持续改进的学生还有74.1%，教师78.6%。学院已在积极筹备和谋划，根据学生和教师建议积极推行进一步的理论和实践教学改革，在时机成熟时将建立现代产业学院，进而推动新工科人才培养模式的深化。