实践教学-创新创业-工程教育一体化训练的人才培养模式探索

刘爱红　陈跃　徐先锋　陆成龙　李明

摘  要：为了探索实施“实践教学-创新创业-工程教育”的贯通培养机制实践育人的新途径，文章首先分析了实践教学与创新创业和工程教育之间的关系，然后以湖北理工学院材料科学与工程学院为例，从人才培养方案的制定、课程教学内容体系的重构、实践教学平台的搭建、全方位本科生导师制的实施等方面探究了实践教学-创新创业-工程教育一体化训练计划体系的构建和实施策略。实践证明：在本科生导师制的辅助下，能够将实践教学、创新创业、工程教育能力的训练合为一体，从而提升学生创新创业和工程实践能力。

关键词：工程教育;实践教学;创新创业

中图分类号：C961 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）10-0078-04

Abstract： In order to explore a new way to implement the "Practical teaching- Innovation and entrepreneurship-Engineering Education" training system through the practice of education people. This paper firstly analyzes the relationship between practice teaching， creation and innovation， and engineering education. Secondly， it takes the Materials Science and Engineering of Hubei Polytechnic University as an example to explore the construction and strategy of the integrated training plan system of the practice teaching， innovation and entrepreneurship， and engineering education from the perspective of formulation of talent training program， the reconstruction of the curriculum teaching system， the construction of practice teaching platform， the comprehensive guidance of undergraduate tutors. Practice has proved that with the help of undergraduate tutor system， it can integrate the training of practical teaching， innovation and entrepreneurship， and engineering education ability， so as to improve students' innovation and entrepreneurship and engineering practice ability

Keywords： engineering education; practical teaching; innovation and entrepreneurship

调研发现，在工程教育专业认证的背景下，我国高等学校对工科类实践教学环节越来越重视。正是基于对实践教学的认识越来越深化，众多高校将工程教育如何补齐实践能力短板的措施投向实践教学这一源头，使实践教学研究出现了前所未有的高潮[1]。在2018年湖北高校省级教学研究项目597项课题中，涉及学科专业包括：机械、材料、交通、能源、环境、生物等。涉及学校类型包含本科高校、独立学院、军事院校、成人高校，参与人员以教学一线人员、专业技术人员、中青年骨干教師、教学管理人员等为主体。涉及研究内容包括：新工科建设、工程教育的人才培养模式改革与创新研究、创新课程体系建设研究、高校实践教学模式及运行机制创新研究、高校教师实践能力提升方式与途径研究、实践教学改革与大学生创新能力培养等等。上述研究项目虽然专业不同，内容各异，但都有一个共同的特点，就是无一例外都在强调实践教学的重要性。显然，这种新的研究趋势是前所未有的，这些特征不仅反映了教学研究热点的转移，也集中反映了实践教学的滞后发展，已经严重影响到了高校教学质量的提升，造成了现有工科高校人才培养模式与大众创业、万众创新以及推动工程教育改革等国家重大战略计划脱节。但是高校大学生创新创业能力的训练和工程训练具体应该如何实践呢？这是我们亟需回答的问题。因此科学剖析实践教学-创新创业-工程教育三者之间的关系，认识和发挥教师在工程教育中的地位及作用，寻找大工程背景下科学化的实践育人的途径与方法具有重要意义。

湖北理工学院材料科学与工程学院作为学校试点改革学院，自2016年起启动材料专业大类招生，以行业企业需求为导向，立足于培养适应地方经济发展与行业发展需求，胜任工程设计、善于技术开发、能够集成创新、懂得运营管理的高素质应用型人才。通过整合学校优势工程教育资源，引进先进的工程教育人才培养体系，探索实施“实践教学-创新创业-工程教育”的贯通培养机制，实施多元化全方位本科生导师制，通过搭建校企合作技术平台，利用产教融合，按照“大工程、强实践、重创新”的工程教育理念，践行一线材料工程师的培养理念，建立“大材料”工程教育格局，全面提高本科生的培养质量。

本文首先分析了实践教学与创新创业和工程教育之间的辩证关系，然后以湖北理工学院材料科学与工程学院为例，从工程教育人才培养方案的修订、课程教学内容体系的重构、实践教学平台的搭建、全方位本科生导师制的实施等方面讨论了实践教学-创新创业-工程教育一体化训练计划体系的构建、实施策略和实施成效。

一、实践教学-创新创业-工程教育三者之间的辩证关系

从马克思主义认识论中我们知道，认识与实践是辩证统一关系，实践决定认识，是认识的基础，认识对实践具有反作用。毛泽东认为“实踐的主客观矛盾发展对应于认识及再实践的认识发展过程”。俄罗斯唯物主义哲学家车尔尼雪夫斯基说过“凡在理论上必须争论的一切，那就干脆用现实生活的实践来解决”，“实践是思想的真理”。习近平总书记强调指出：“要学习掌握认识和实践辩证关系的原理”，“要根据时代变化和实践发展，不断深化认识，不断总结经验，不断实现理论创新和实践创新良性互动”。如此可见，认识与实践、理论创新和实践创新之间是辩证统一、互存互动的关系[2]，实践带有创新的属性。创新来源于实践，创新是建立在实践的基础之上的。全面工程教育理论要求培养学生以多学科方法解决实际问题的能力。而要把科学原理转化成生产力，工程实践是必不可少的，可以说工程实践是工程教育中十分重要的组成部分。实践教学在工程教育中对学生动手操作技能能力、工程实现能力以及创新意识的培养方面都起到至关重要的作用。总的来说，实践是衔接理论教学与生产一线技术的桥梁、实践是创新创业之根，实践是目前弥补我国工程教育的短板的正确举措。

二、实践教学-创新创业-工程教育一体化实践育人的策略

（一）人才培养方案的修订

人才培养方案的特色和适应性，是实现工程教育特色办学的关键点。立足区域材料行业应用型人力资源需求和学校建设“应用型双一流”大学的战略定位，湖北理工学院材料科学与工程学院对标工程教育专业认证确定了“一线材料工程师”应用型人才培养核心目标。目前材料科学与工程学院共有无机非金属材料工程、冶金工程和复合材料科学与工程三个专业。以2018年重新修订的无机非金属材料工程培养方案为例，本着以学生为中心的办学理念，结合区域经济发展，对接产业和行业需求，夯实学生专业基础知识，强化实践教学环节，注重培养学生创新创业能力，围绕材料领域的基础理论与工程应用，设置完善的人才培养体系，使学校教育和生产过程无缝对接，体现地方应用性高校的办学特色。

在实施大类招生的同时，我们的培养方案也在打通学生对专业基础知识的掌握，大学一年级，打通大材料所需专业基础知识平台，构建基础课程群，重在加强以通识教育课程和材料类基础课为主的通识教育，实现厚基础和宽口径。第一学年末，实行专业分流，学生结合个人专业兴趣爱好确定主修专业，进入专业学习。大学二、三年级，巩固并加强传统的专业教学，开始针对性的创新训练。大学四年级重在培养学生的创新能力和工程实践能力，增设多样化、多方向的选修课，同时鼓励学生下企业进行专业实践，打造强实践、复合型的创新人才培养模式。

湖北理工学院位于湖北省黄石市，这是一个工业气息浓厚的城市，素有“建材之乡”的美誉，也是华夏青铜文化发祥地。当前黄石市经济和信息化局坚持以供给侧结构性改革为主线，一手抓传统产业冶金建材的转型升级，一手抓先进材料产业培育。紧跟形势要求，重在提出实际举措，努力抓好系统整合。这就要求我们在制定培养方案的时候，要与时俱进，紧跟产业的发展需求。例如无机非金属材料专业在传统专业课设置的同时，将《绿色建筑材料》《材料与环境》《计算机辅助设计》《绿色建材产品设计与制备》纳入课程体系。同时增设《大数据、人工智能类》和《大学生就业创业指导》素质拓展教育平台课程，加强学生的文化素养。

增加实践教学环节比重，实施工程教育的关键。修订后的培养方案构建了以工程实践能力为中心的“专业基础实验-专业综合实验-设计创新实验-毕业论文”和“金工实习-认识实习-工艺设计-专业实践-毕业设计”两条主线交替执行的实践教学体系，实践教学学分占总学分的40%以上。在设计创新实验和工艺设计环节将嵌入企业行为开展工程设计实践教学，将创新创业教育与专业教育深度融合，引导学生遵循工程规范和学术规范自发探索解决问题。

创新能力的培养并不是一蹴而就的，它贯穿在四年的大学生涯中，这是一个一步步潜移默化的训练过程，用时间堆叠出来的。大一入学来的第一学期，我们对学生进行专业教育，使学生了解所学专业。开设《材料科学前沿》，认真甄选不同方向科研能力突出或者工程经验丰富的教师以讲座的形式，给学生带来精彩绝伦的材料盛宴，让学生感受到科研的魅力，培养学生的专业情怀，在入学之初就深埋创新的种子。接下来在大二开始开设《科研训练》课程，在专业导师的辅助下，2-3个学生一组，进行文献检索，慢慢熟悉科研试验过程，开启懵懂的科研创新之路。大三阶段随着专业课程的学习，知识的不断沉淀，各种学科竞赛的洗礼，再进行《科研实践》，让学生掌握实验技巧，学会实验结果的分析和数据的处理，大四阶段经验的逐渐丰富，理论与实践的碰撞，学生的创新能力最终在《毕业论文及设计》环节中破茧成蝶。

（二）课程教学内容的重构与拓展

课程教学内容的重构与知识拓展，是实现工程教育，培养学生创新能力的落脚点。在课堂教学中，我们注重出实招、求实效。紧扣学校定位和专业人才培养目标，以学生为中心，以创新能力培养为导向，重点从教学内容和教学方法进行全面改革，打造符合工程教育专业认证标准的课程的知识体系。例如《陶瓷工艺学》以工作过程为主线，针对不同的内容，采用多种教学方法，在较短的理论教学中，以“案例”为载体使学生快速的掌握陶瓷相关知识点;及时跟踪毕业生的工作现状掌握企业需求与学校培养衔接的第一手资料，将生产一线亟需解决的实际问题带入课堂，推动课程的教学改革与创新。《无机非金属材料综合实验》和《绿色建材产品设计与制备》将近几年建材专业学科竞赛的主题和教师的横纵向科研项目的子课题，例如“轻质高强混凝土”“透水混凝土和透水砖”“节能保温隔热材料”“固体废弃物制备新型建材”“陶瓷岩板的制备工艺”“发泡陶瓷”“透明陶瓷”“发光材料”纳入综合实验指导项目，激发学生的学习兴趣，提升学生的创新能力。《材料科学基础》课程以“结构-性能-应用”为主线，让学生了解科学原理是如何解决实际问题的。在讲解基础知识的同时，注意知识的拓展。例如在材料的结构部分，将第一性原理带入课堂，以具体实例（超硬材料的探索和透明导电材料的设计）讲解第一性原理的应用。在烧结部分以透明陶瓷为例，展示陶瓷材料的制备工艺-显微结构-光学性能的关系。

（三）基于“大实践”观的实践教学平台的搭建

实践教学平台的搭建是实施工程教育的重要保障。如何充分利用现有资源，整合不同实验的教学体系，使实践的每一个过程都落到实处，是一个难点。所谓“大实践”教学体系就是在學生四年的培养周期中将课内实验、实验课程、科研训练、实习实训、创新创业等所有实践环节有机融合在一起，从多方面和多角度培养学生的工程实践能力。在保证理论课程所需的原理验证实验的前提下，加大综合创新型，科研探索型和项目开发型实验项目的比重，实现在实验教学中与科研或专业实践紧密结合。

材料学院在实验室建设方面在逐步完善材料的“制备-表征-性能测试”仪器链的同时，积极向微型化生产线倾斜。“一线材料工程师”专业实践与双创训练基地建设项目获2017年中央财政支持地方高校发展专项资助，目前已新建轻质保温墙体材料小微生产线、锌冶炼及加工小微生产线、复合材料管材小微生产线、3D打印线材生产线各一条，大幅改善我校材料学科的工程实践和技术研发条件，为学生创新能力和工程实践能力的提升搭建了良好的实施平台。另外，积极建立校内模拟实训基地。基于新工科的材料类专业虚实协同实践教学体系项目获2019年中央财政支持地方高校发展项目资助，引进无机非金属材料生产仿真模拟系统和钢铁冶金仿真模拟系统，模拟生产一线实景，使学生通过人机交互，熟悉生产工艺过程。强化校企合作，积极建立稳定的校外实习基地，充分利用企业硬件设施，使学生的实习教学环节落到实处。依托华新水泥、湖北浠水陶瓷工业园、湖北新冶钢、中铝华中铜业、大冶有色金属公司、简一陶瓷、唯美陶瓷等实习单位完成专业实践和毕业实习的教学任务。

（四）项目驱动式创新能力的培养

各类纵横向科研项目是培养学生创新能力的重要载体，也是进行工程教育的发力点。通过科研项目，可以激发学生的创新欲望、培养学生的创新创业能力。湖北理工学院材料学院年轻老师居多，拥有博士学位的青年教师占专任教师比例为85%，他们接受过严谨的科研训练，科研思维活跃，精力充沛，善于把握科研热点，积极申请国家自然科学基金和湖北省自然科学基金项目。黄石是湖北省入选国家大宗固体废弃物综合利用基地的唯一城市，以此为契机，借力产教融合，培养学生的工程意识。湖北理工学院材料学院与湖北隆源冶金集团以黄石矿物加工研究院为平台，开展无机非金属材料资源化技术、深加工技术;与中铝华中铜业有限公司（黄石市铜加工产业技术研究院）深入开展铜板带加工工艺技术改进。这些横纵向项目的顺利实施以及对实验教学的渗透，使学生深刻了解到理论知识是如何转化成生产力的。同时鼓励学生积极申请大学生创新创业训练项目，积极组织和推动学生参加“全国高校大学生金相大赛”“全国混凝土设计大赛”“互联网+”“挑战杯”等国家和省级以上科研技能竞赛，学生在开展项目研究过程中，不断发现问题和解决问题，通过学生自主学习，全方位增强学生团队协作精神、创新精神和创新意识。

（五）本科生导师团队的建设

高校教师是学生大学生活的引路人。为帮助学生尽快适应新的专业发展需求，经材料学院统筹安排，从2016级起，在学生中实施全方位导师制，按教研室和专业区分，每位专任教师负责2-3名学生整个大学期间的学习、生活直至就业情况，并将学生成就纳入年终考核[3]。责任心强的专业导师根据每个学生的特点因材施教，使学生有家的感觉。他们积极与老师进行思想交流，四年的大学生生活目标明确，积极参与到各类项目中，执行力强，本科生的培养质量得到快速提升。学生在各类期刊中以第一作者发表论文，积极与老师一起申报专利，在各种学科竞赛中获奖。“固体废弃物资源化技术”方向，学生参与企业横向课题的研发，与指导老师一起申请并授权发明专利多项。“超疏水材料”方向，学生以第一作者发表论文3篇，被SCI/EI收录。“钢铁冶金”方向学生多次在“全国网络虚拟炼钢-轧钢大赛”中获奖。当前学生参与教师科研活动、参与企业研究已形成良好的风气，有力的促进了本科生培养质量的提高，学习风气明显好转。

三、实施成效

湖北理工学院材料科学与工程学院将专业教学引导、创新创业教育、实践能力提升、工程素养训练融于一体，并结合应用型地方本科院校转型发展的新思路，将导师制教育融入现有人才培养体系，完成面向广大学生创新创业、工程实践能力教育的延伸。以“大工程观”为引领，树立“大材料”工程教育理念，着重培养学生解决复杂工程问题的能力，切实提高学生的实践能力和创新能力。通过整合学校优势工程教育资源和引进国外先进的工程人才培养体系，建立“大材料”工程教育格局。将人才培养体系置于工程教育的大背景下，以本科生专业导师制为抓手，将专业教学引导、创新创业教育、实践能力提升、工程素养训练融于一体，“四位一体”，多措并举，全方位育人，全面提升本科生培养质量，并取得了较好的效果。

（一）教学工作中心地位得以彰显

全面实施本科生导师制后，师生互长，激励老师确立持续改进的教学理念，反思教学过程中存在的问题，不断提高老师的教学水平，青年老师重新认识了教学的重要性，加大在教学上的经历投入，从教学方法、实践教学等各个环节进行教学改革，积极申请教研项目，并且发表相关教研论文，教研教改项目申报数逐年提高。

（二）全体教师受益

全体学生参与到实验中，作为导师的助手，极大地激发了师生的科研热情，激励老师积极申请纵横向科研项目。青年老师在申请纵向科研项目的同时积极参与到企业的横向科技项目的研发，缩短了科研理论和实践的距离。

（三）全体学生受益

全方位本科生导师制的实施使全体学生直接受益。专业导师根据每个学生的特点因材施教，学生积极与老师进行思想交流，四年的大学生涯目标明确;学生积极参与到各类项目中，增强了动手能力，本科生培养质量得到快速提升;学生在各类期刊中以第一作者发表论文，积极与老师一起申报专利，在各种学科竞赛中获奖，科研素质得以提升，考研率、就业率连续几年在学校名列前茅。

四、结束语

将实践教学、创新创业、工程教育能力的训练合为一体符合工程教育的“新理念”。在高校工程教育背景下，推行本科生导师制，强化工程能力与创新能力人才培养，通过学生参与教师科研工作、产教融合的探索与实践，全面提高了学生的知识学习能力、工程实践能力和集成创新能力，提升了人才培养质量，是实施工程教育人才培养的新途径。

参考文献：

[1]闫占辉，王征，王文忠.“大工程观”教育背景下工程训练实践教学体系的构建[J].长春工程学院学报（社会科学版），2019，20（1）：88-90.

[2]孙康宁，李爱民，张景德，等.大学生实践、创新、创业一体化训练模式与能力叠加效应探究[J].中国大学教学，2017（3）：74-79.

[3]刘爱红，陈跃，靖金球，等.工程教育背景下本科生导师制的探索[J].湖北理工学院学报，2020，36（2）：63-67.

基金项目：湖北省教育科学规划重点课题“工程教育专业认证背景下本科生导师制的创新实践”（编号：2017GA040）

作者简介：刘爱红（1981-），女，汉族，山东潍坊人，博士，副教授，研究方向：功能材料的研发。