新工科背景下民办高校应用型实验室建设模式的研究

2021-06-20敖希琴

科技视界 2021年13期

汪强敖希琴

（安徽新华学院<大数据与人工智能学院>，安徽合肥 230088）

1 新工科对实验室建设提出新的挑战

2017年2月以来，为积极响应“中国制造2025”“互联网+”“网络强国”等国家战略[1]，教育部大力推进新工科建设，探索引领全球工程教育的中国模式，将新工科理念应用于“卓越工程师教育培养计划”“产业合作协同育人项目”“双一流高校建设”，助力高等教育强国建设，为社会培养高素质复合型新工科人才。新工科对实验室建设提出新的挑战，主要体现在以下方面。

1.1 实验室建设和实践教学向应用型转变

当下云计算、大数据、人工智能、虚拟现实、区块链等新兴技术深刻地改变着人们的工作、学习和生活方式，高等教育综合改革势在必行。经过几年的发展，安徽省构建了地方应用性高等教育发展新模式，遴选一批“地方应用型高水平大学”立项建设单位，安徽新华学院便是其中之一。按照应用型办学定位和发展模式，构建高校应用型人才培养模式，重点建设应用型学科、应用型专业、“双师双能型”应用型教师，确立应用型人才培养评价和质量保障机制，培养卓越应用型人才[2]。实践教学是培养学生实践应用和创新能力的重要一环，是实现应用型人才培养的必由之路，高校必须把实验室建设与实践教学向应用型转变，搭建应用型实验室建设模式，建设满足涵盖实践教学、实训教学、学科竞赛、创新创客开放等多方需求的综合性实验室集群，提高实践教学质量，培养学生的综合能力。

1.2 实践教学改革趋向产教融合

新工科必然带来校企合作、产教融合在课程、教材、软件支持、联盟合作上的探索和实践，带来高校实践教学和人才培养模式的革新，具体体现在以下几个方面。

1.2.1 推动实践教学环节师资力量优化

工程人才质量的提升离不开一线教师大量精力的投入，传统的实验课教师已经不能适应新工科实验课程教学方案的实施[3]，具体表现为：授课教师理论基础知识较为扎实，但普遍缺乏真实的行业工程实践经验，多学科交叉的综合实践应用能力较为薄弱。为根治这一问题，各高校纷纷出台“双师双能型”师资培养计划和政策，鼓励教师下企业挂职、参加行业各类专项师资培训和行业证书认证等，帮助教师及时跟进和实际运用业界先进工程技术，继而移植嵌入课堂教学。同时，引导教师积极开展以新工科人才培养为导向的实践教学内容、教学方法、考核方式等改革，提升实践教学效果和教学能力。最后，加强与优质企业的产学研协作育人，引进企业工程师和高管承担具体的实验实训教学任务以及毕业设计、大创项目和学科竞赛项目指导等，扩充优化师资力量。

1.2.2 革新考核方式和学习方式

课程考核是检验学生学习成果的重要方式，传统的卷面考核方式显然无法实现学生的能力考核评测。综上，高校在加强实践教学内容和教学方法改革的同时，也要注重实践教学考核方式的改革，加大过程性考核比例，注重考评学生实验项目方案设计、实验过程技术方法、实验结果效率效能等综合能力，强调过程考核和能力考核，培养学生创新思维、发现问题和解决问题的能力、实践应用能力以及团队协作能力等。同时随着高校信息化建设的成熟与完善，智慧教学已逐渐成为一种常态，MOOC、SPOC、智慧课堂、翻转课堂等新兴教学方式已经广泛应用于高校通识教育课程和专业课程的学习。尤其是基于云平台的虚拟仿真实验课程的学习方式也被越来越多的高校应用和推广，学生的学习方式更加的灵活和高效。

1.2.3 助力双创人才培养

“大众创业、万众创新”的双创理念是李克强总理在2014年提出来的，为高校大学生创新创业提供了具体的方向和目标。高校的首要职责是培养德才兼备的复合型人才，故此近年来各高校都始终注重培养大学生的创新创业能力教育，通过产业孵化基地、SYB创业培训、增开双创课程等形式训练、培养、提高大学生们的创新意识和创业能力。当下，大学生创业能力普遍面临市场经验不足、创业方式单一、创业项目和计划不科学等主要问题。综上，高校要充分结合创新实验室、创客空间、创业孵化基地等营造创新创业氛围，同时要结合行业、企业资源积极开展国家级、省级大学生创新创业项目申报，聘请企业家或创业成功人士参与创新创业教育课程规划设置和联合指导学生，通过讲座交流、指导大创项目或创新创业大赛等方式助力双创人才的培养。

2 民办本科高校实践教学存在的问题

实践教学是应用型技术人才培养的重要组成部分，是学生工程实践与创新能力培养的必要环节。尽管民办本科高校十分重视实践教学环节，但在实践教学过程中仍主要存在以下问题。

2.1 缺乏对学生综合素质和学习兴趣的培养

传统实验教学是一种以验证性实验为主的教学活动。在学生不熟悉实验设备的情况下，要求学生按照指定的实验步骤进行操作和记录实验数据，学生很少关注实验现象及其背后的理论知识。这种实验教学忽视了对学生创新能力以及研究分析解决问题能力的培养，严重束缚了学生的创造思维与创新能力，容易导致学生丧失学习兴趣。

2.2 实验教师队伍建设滞后

截至2020年年底，我国相关战略性新兴产业新设数据科学与大数据技术、机器人工程、网络空间安全、网络与新媒体、智能科学与技术、城市地下空间工程、互联网金融、新工科专业等专业。新专业的实验教师队伍缺口很大，但往往是由校内在岗的实验教师兼任，一方面，高校实验教师仅熟悉和了解自身专业的知识，对这些新兴专业的知识和实验教学难以胜任。另一方面，高校实验教师普遍缺乏工程实践经验，没有解决工程现场的专业能力，无法有效地培养学生的工程实践能力。

2.3 专业实验室利用率不高

尽管大部分高校实验室已全面向本校学生开放，但是专业实验室尤其是专业性特别强的专业实验室设备闲置的现象普遍比较严重。因此，承担教学任务的专业实验室利用率较低，极易造成专业实验室的资源浪费。

3 “三双培养”应用型实验室建设模式的探索与思考

实验室建设模式改革，既是一个理论问题，又是一个实践问题。推行民办高校应用型实验室建设模式改革，有助于深化学生个性化能力教育研究，有助于加大教师教学能力提升和专业发展研究的力度，有助于强化学校办学特色。

3.1 构建“三双培养”应用型实验室建设模式

尊重能力差异性特点和满足个性化需求对于学生的持续性学习和发展十分重要，这是“以人为本”的主体性教育哲学的时代呼唤。为全面落实培养实践能力强、创新能力强、竞争力强的高素质复合型应用型人才培养思路，高校应将实践教学改革与实践教学质量提高作为一项长期且重要的教育教学活动纳入学校重点工作，构建基于“三双培养”的应用型实验室建设模式[4]，具体如图1所示。

图1 “三双培养”应用型实验室建设模式模型图

“三双培养”的应用型实验室建设模式是指在智慧校园信息化建设的环境下以“实验室+云学习平台”双课堂学习为基础，在深度校企产学研合作的基础上以“工程师+专业教师”双师资教学为手段，继而最终实现学生“应用能力+创新能力”双能力培养目标的实现[4]。“三双培养”应用型实验室建设模式，充分体现以学生为主体的教育教学形式，对教师教学能力和专业知识水平提出了更高的要求，教师只有不断地学习和发展才能适应新工科时期教育教学改革发展的步伐。如果说学生的能力培养和个性发展是实验室建设模式改革的终极追求，教师教学能力和专业成长是实验室建设模式改革的必然结果，那么，学校办学特色的形成就是实验室建设模式改革的自然追求和结果。

3.2 “实验室+云学习平台”双课堂学习

2021年2月，教育部印发《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案（2021—2025年）》，启动“十四五”新发展阶段高校本科教育教学审核评估工作，实行“两类四种方案”的分类评估，其中对以应用型人才培养为主要方向的普通本科高校和地方应用型普通本科高校分别建立评估指标体系，引导高校实现应用型人才培养的特色发展。同时结合专业评估、工程教育认证、一流专业建设、一流课程建设等工作为契机，各高校也越来越重视提升新工科人才培养的能力，不断加大学校硬件建设投入，加强学校智慧校园建设与现代信息化实验室建设。2020年，新型冠状病毒肺炎疫情期间，全国全面推广“停课不停学”的线上教学活动，涌现出一大批线上智慧教学平台，如“学习通”“雨课堂”“蓝墨云”“课堂派”等。随后，高校也开始重视智慧学习平台的建设，应用云计算虚拟化技术、大数据技术、人工智能技术等，建设集成知识能力与学习任务贯穿于“教、学、管、练、测”各个环节的校园云学习平台，实现“课堂实验室训练”+“课后云学习平台自学”的双课堂学习方式，充分体现“以学为中心”的教育教学改革导向。

3.3 “工程师+专业教师”双师资教学

课程学习是学生能力培养的重要载体，而教师教学水平的高低则直接影响学生培养的质量。高校要实现新工科人才培养目标的实现，首要应加强应用型课程建设，同时也要提高教师的教学水平和教学质量。高校培养学生的最终出口是就业或者创业，为避免学生培养与职场要求相脱节，高校必须持续加强校企产学研合作办学力度，与企业形成合力提高学生的综合能力和就业竞争力。综上，高校重点应加大“双师型”教师队伍的建设，在学校自有教师的基础上引入企业工程师或高管参与具体的教学环节，如邀请企业共同制修订专业培养方案、课程教学大纲、实训讲义等，聘请企业工程师承担具体的实训课程教学任务、指导学生毕业设计、指导学科竞和创新创客研究、培训行业资格证书认证等，聘请企业高管开展行业学术报告讲座、培训职业生涯规划课程等。以企业工程师（或高管）和学校自有教师“双师资教学”为手段，实现专业共建、课程共建、教学共担、学生共培。

3.4 “应用能力+创新能力”双能力培养

新工科人才培养的核心是实践应用能力和创新能力的培养。实践教学是实现学生实践应用能力和创新能力培养的重要环节，高校需建设集“学、训、研、创”四位一体的应用型实验室集群，涵盖展示体验、实验实训教学、教师科研攻关、学生创新创客创业开放、学科竞赛及行业证书认证集训等全方位、全体系的使用需求。展示体验可以引领学生对本专业知识和新兴技术及应用形成正确的认知，教师科研攻关可以学生培养研究精神和专业能力，实验实训教学和行业证书认证集训可以训练、强化和巩固学生形成扎实的实践应用能力，学科竞赛及创新创客创业活动可以培养学生的学习能力和创新意识。综上，通过实验室与云学习平台的基础建设，依托企业师资资源开展深度校企协同育人，可以有效保证学生良好的学习能力、实践应用能力和创新能力培养目标的实现。