立足新工科的创新型实践教学培养模式

汪毅 丁振扬 张学迁 田庆国 尤勐 陈晓冬 蔡怀宇

[摘 要] 面对当前迅猛的科技革命与产业变革，一流的本科实践教学是保证新工科人才培养质量必不可少的环节。天津大学光电专业的本科实践教学以产业需求和科技发展为导向，以培养创新型卓越工程科技人才为目标，开展了分阶段、多层次的实践教学探索性改革。充分发挥工科专业特色优势，采用指导式实践、独立工程项目、校企联合实训等形式，增大学生在实践中的参与度和完成度，提升其实践创新能力。文章阐述了天津大学光电专业本科实践教学的建设思路、实践内容以及实践成果，并分享了实践教学中的经验。

[关键词] 本科实践教学;新工科建设;校企联合;多层次

[基金项目] 教育部光电信息科学与工程教指分委2019年教育教学研究项目“以产业需求和技术发展为导向的光电专业创新型实践教学培养模式研究”（gdxgk01）

[作者简介] 汪 毅（1981—），女，博士，天津大学精密仪器与光电子工程学院讲师，硕士生导师，研究方向为光电成像技术和图像处理。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A     [文章编号] 1674-9324（2020）39-0272-02    [收稿日期] 2019-12-25

一、背景

随着人工智能等新兴技术的发展，世界范围均面临着科技和产业的加速变革。习近平总书记指出“我们对高等教育的需要比以往任何时候都更加迫切，对科学知识和卓越人才的渴求比以往任何时候都更加强烈”[1]。为推动新工科建设，2017年2月，教育部在复旦大学召开“高等工程教育发展战略研讨会”，与会高校就新工科的内涵、建设与发展的达成了一系列共识[1]，其中“新工科建设需要加强研究和实践”对实践教学提出了要求。2017年4月，“新工科建设研讨会”在天津大学召开，与会高校一致认为新工科环境下的教育教学应“实现从学科导向转向以产业需求为导向”，培养“创新型卓越工程科技人才”[2]，强调了工程人才培养中创新性及满足产业需求的要求。2017年6月，教育部启动新工科建设。审议通过《新工科研究与实践项目指南》[3]，提出“开展深化产教融合、校企合作的体制机制和人才培养模式改革研究和实践”[3]。再次强化了对教学—产业结合的要求。

综上所述，相对于传统以课程为中心的实践教学，立足新工科的实践教学具有强调以学生为中心，注重创新能力培养，以及关注产业需求的特征。在前期校企联合实践基地建设成果的基础上，天津大学光电工程专业从2017年起开始实施传新型实践教学改革，以产业需求和科技发展为导向，以培养创新型卓越工程科技人才为目标，建立分阶段、多层次的实践教学培养模式。

二、创新型实践教学模式建设方案及组织实施

原有实践教学以课程为中心，采用“一课一题”“专业内训练”的方式，教学形式单一、实践教学内容零散、校内实践教学与工程实际脱节。针对这些问题，经过实践课程组教师的反复研讨，确定了以学生为中心，以工程项目和校企联合实践基地为平台，三阶段逐层递进的实践教学模式。

1.第一阶段：指导式实践教学

从本科生大二下学期开始启动第一阶段实践训练。实践训练课题由教师提供，其内容选自教师科研项目。学生3～5人一组，通过与课题负责教师双向选择的方式加入课题。在实践训练过程中，学生进入课题负责教师实验室，教师综合考虑学生的特长、兴趣和学习能力予以分工，保证每名学生有具体、明确、可评价的任务。学生在教师和助教的指导下，完成开题、资料查询、研究任务、总结等，并观摩实验室日常科研活动。这一阶段实践教学的目标是培养学生的工程性思维，包括：如何从工程要求入手将工程问题分解为技术问题，如何根据技术问题查询文献，如何将已学知识用于解决工程问题等。

2.第二阶段：独立工程项目实践训练

学生具备了基本工程性思维后，在本科大三上学期启动第二阶段独立工程项目实践训练。学生组成3～5人的研究小组，在已学课程的基础上，申报课题。课题需与光电检测、图像处理、光学设计等专业技术相关，具体内容由学生自行确定。每个课题均需进行研究背景与国内外进展调研，明确研究目标、研究内容、研究计划及每名组员的具体任务，并接受专业组织的教师团审核。课题所需设备及材料由光电专业实验室提供支持。在课题完成过程中，学生以组为单位独立完成全部调研与研究任务。课题完成后，以组为单位提交结题报告、展示课题成果并进行答辩;同时每名组员提交个人报告，阐述自己的任务的完成情况，以防止部分同学在实践中“出工不出力”的现象。这一阶段实践教学的目标是培养学生独立解决工程问题的能力、工程创新能力以及团队合作能力。

3.第三阶段：校企联合实训

天津大学光电专业与华科创智、欧波、赛特等多家企业合作建立了个校企联合培养基地。本科生在大四阶段进入企业完成校企联合实训。在实训前，专业组织企业负责人及工程师为学生进行企业运营、工程技术、制造工艺、产品质量监管等方面的讲座，使学生初步了解企业的生产活动。在实训中，改变传统“走马观花”的参观式教学，学生在企业导师的指导下亲身参与到产品研发制造中，体验以工程师的角度思考和解决问题的过程。这一阶段实践教学的目标是使学生身临其境地进入工程师角色，从企业需求的角度思考产品的研制对工程师的要求。

三、创新型实践教学模式建设成效

实践教学模式改革变“老师教我操作”为“我想办法解决工程问题”，有效调动了学生的实践积极性和创新性。自改革以来，超过150名学生参与了实践环节，其中部分学生利用实践成果发表了论文、申请了专利、参与竞赛并获奖。

四、总结

实践教学是工科教学的重要组成部分。天津大学光电专业的创新型实践教学模式改革是大學在立足新工科、培养创新型卓越工程师过程中的一次尝试，通过分阶段、多层次的实践训练逐步加强学生的工程创新性思维，为进一步实现从学生到工程师的飞跃打下了基础。

参考文献

[1]更强大的中国呼唤更优质的高等教育[EB/OL].-www.china.com.cn/op...-2017-12-13.

[2]“新工科建设复旦共识[EB/OL].-baike.sogou.com/v...-2019-9-12

[3]新工科建设指南（“北京指南”）[EB/OL].-education.news.cn/2...-2017-6-13