农业院校工科专业分层递升式实践教学模式构建*

段洁利，闫国琦，杨洲

(华南农业大学工程学院，广州市，510642)

0 引言

自“十三五”规划开始，我国就加快推进新工科的建设与发展，尤其是新工科建设的“三部曲”(“复旦共识”“天大行动”“北京指南”)的形成，以及《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推荐新工科研究与实践项目的通知》等文件的颁布，更是推动了一大批研究与实践项目的快速启动，主动建立应对能够适应新一轮科技革命与产业变革的中国工科建设新模式，全力推进创新型国家的建设，积极促进“中国制造2025”“教育强国”等系列国家战略的实施。在此背景下，加强培养具有创新精神和创新能力的工程技术人才，已经成为高等教育的核心任务，也是促进创新型国家建设的基础。

“创新”人才的培养，其根本在实践能力的提升[1]，而实践能力的培养正是工程教育的核心[2]。因此，创新型国家建设战略的实施，体现在高等工科教育中，就是要加强对工科学生实践能力的培养[3]。当前，针对工科实践教学模式研究的文章主要集中于从理论层面探讨实践教学的内涵、从宏观层面分析实践教学的问题并提出相应对策、从微观层面对影响教学体系构建的要素展开研究，例如教学方法、师资队伍、课程建设以及教学模式等。在教学实践中，随着工业产业与技术的快速发展和复合型人才需求的持续增长，大多农业类高等院校都增开了工科类专业，加强工科建设，但是以农业科学为优势的农业院校在工科专业的实践教学建设方面相对滞后[4]。

为了能够更好地培养创新能力强和实践能力强的高素质复合型人才，需要对农业高校工科类专业的实践教学模式进行研究。笔者对已有文献进行详细查阅、对比，对实践教学形成深刻认识，通过文献研究法、案例研究法、比较研究法展开研究，总结“分层递升式实践教学模式”的构建策略，以期为实践教学提供参考。

1 农业院校工科专业实践教学存在的问题

1.1 实践与产业脱节，课程缺少农业特色

工科专业数量的快速增加和工业技术的迅猛发展导致高等农业院校对工科专业实践教学的准备不足，不能科学协调实践教学层次间的关系，这就导致实践教学的系统规划出现不合理[5]。虽然工程实践教学是分阶段开展，但对实验、实习与创新训练环节如何系统衔接缺乏顶层设计。通过对一批农业院校工科专业的调查对比发现，这些院校的工科专业实践课程教学主要参照综合类院校或者是理工类院校的课程进行设置，缺乏涉农专业的知识，缺少对农业工程人才的培养[6]。例如在一些院校的金工实习中，主要涉及数控车、钳工等项目，与非农院校的实习内容相同，个别院校虽然会增加创新实践的内容，但仍然缺少农业工程类的训练项目，更不必提农业领域的先进技术。

1.2 学生的工程意识弱、产业实践少、创新能力不强

专业数量和学生规模迅速增长与条件建设滞后之间的矛盾导致工科专业的实践教学质量不高，培养的学生创新能力不强。其原因在于对学生工程意识的培养不够重视，忽视理论与实践之间的融合贯通，实验、实习和设计等环节只是强调对工程技术知识的认知和理解[7]。例如在一些实验教学中，教师主要通过讲解、演示的方式完成课程内容，再引导学生通过实验指导步骤完成相应操作，所有学生将使用相同的实验方法得出一致的结果。在这种状态下，学生以被动学习为主，没有创新思考的空间，将在极大程度上影响学生主动学习的积极性，也难以促进创新思维和发散思维的形成。再比如在企业实习中，以车间参观为主，不能满足工科专业人才的实践训练要求，这就导致学生面向产业的实践能力与企业要求存在差距，毕业生难以较快适应岗位的职业要求。除此之外，教学科研的融合度也不够，学生参与科研少，创新训练少，教师科研项目的创新资源没有被学生有效利用。学生创新能力的强弱与教学模式有直接关系，而在农业院校工科专业中现行的实践教学以传统教学方式为主，已经难以满足创新人才的培养需求。

2 分层递升式实践教学模式构建

为提高农业院校工科专业实践教学水平，满足创新人才的培养要求，应当充分分析“农业工程”的特点，结合人才培养要求进行实践课程教学模式的构建，既要符合工科人才的实践能力培养需求，同时还要突出农业人才的差异化特色，才能体现“农业工程”人才的独特价值。

2.1 实践教学模式构建思路

教学模式的构建，需要以专业素质培养为核心，围绕人才的核心价值展开设计。从理论的角度来讲，专业素质的培养一般由“认知—理解—应用—创新”四个环节构成[8]，反应了学生在学习过程中逐步培养起来的专业素质层次，对应的层次培养要求分别是：掌握专业基本理论、熟悉运用科学原理、解决工程实际问题、提升职业发展能力。与专业素质的培养对应，将实践教学模式构建分为“认知层”“理解层”“应用层”和“创新层”四个层次，代表了知识学习和能力形成的四个阶段，每个层次根据人才培养的要求提出明确的目标和手段，再通过“课内”教学和“课外”拓展的衔接与互补，促进学生在知识、能力、素质方面得到协调发展，进而达到实践能力阶梯式上升的教学目标(如图1所示)。

图1 分层递升式实践教学模式Fig. 1 Hierarchical and ascending practice teaching mode

2.2 教学模式与措施

2.2.1 认知层：递进式调优实验内容，提高学生学习的自主性

要实现实践能力的提升，必须优化教学内容，通过有效的教学策略提高学生主动学习的积极性[9]。因此，在“认知层”教学核心在于提高学生自主性，课内完成基本实验，课外开放共享实验室，为学生的自主学习提供条件。在此过程中[10]，需要精简陈旧的实验内容，增加新兴科技、工程应用相关的知识，以体现“农业工程”特色为优。比如增加视频观看农业机器人机构、3D技术，加入现代CAD等设计软件技术的应用等[11]。另外，实现教学实验室全部向学生开放，设立大学生创新实验室，且该实验室在实验内容、使用时间和实验室布置上由学生科技联合会自主管理。

2.2.2 理解层：情景式增量训练，强化创新意识

完成基础知识教育后[12]，应按照工程项目全周期的流程设计和组织实践教学，坚持以学生为中心，运用基于项目学习式的案例教学法，因地制宜，引导学生主动采取课程之间有机联系的方式进行学习，强调工程设计、综合应用和技术创新，再配套延伸性训练，突出对学生工程技术与项目管理能力的培养。例如通过发动机、机床部件等典型机电生产装备实物的拆装，分析提高学生对产业及核心装备的熟悉程度，强化学生的“工程意识、产业意识和创新意识”。

2.2.3 应用层：贯通式分布实训内容，增强人才与产业的交互性

进入应用层，则是更高一级的实践过程[13]，需要改变常规模式中“先学理论课程、最后进行实训”的安排，将实训内容分布在不同的年级，以“认识实习—工程训练—产业实习”的过程增强实践教学的交互性，并通过自主实践的方式实现课程与就业的结合[14]，让学生及早了解行业。例如为了整体了解和认识该专业，在大学一年级入学时系主任或专业主任通过PPT、视频等形式呈现该专业的主要实训内容，激发求知欲和对专业的兴趣。贯通式分布实训内容将贯穿整个大学，到大学四个年级阶段，将现代机制工艺综合、先进制造技术训练、机电控制、现代企业管理等多学科知识融合实践，将实训内容与产业实际紧密结合，对接人才培养与行业需求。

2.2.4 创新层：立体式融合产业科技资源，提高学生的行业实战性

创新层是实现创新人才培养的最高实训阶段，通过“师生自定题目、结合科研选题、校企协同命题”的方式提高创新实战性，再通过科技竞赛、创业实践的方法实现对学生创新创业能力的训练。在此过程中[15]，需要建立教师与学生双向选择的本科生导师制，鼓励学生从低年级开始参与教师的科研项目，提前确定毕业设计题目。同时，鼓励学生在就业实习单位以工作内容为毕业设计题目，并推进校企联合指导方式。另外，应当组织高水平大学生科技竞赛活动，实施“大学生创新创业训练”，鼓励学生创业团队转化教师科研成果，突出“教学、科研、生产、创业”四方面的融合，提升学生的创新能力和职业发展能力。

3 实践教学资源优化配置路径

3.1 基于专业群组构建校内实践教学平台

实践教学平台是进行实践教学的最重要的物质保障[16]，包括基础实验室、专业实验室、实训实习基地等。为提高农业院校工科实践教学的成效，应当将工科专业进行分类[17]，按专业群组优化资源配置，申报建设国家级、省级实验教学示范中心，成立院级实验教学中心，各专业开放共享实验室，根据专业类别分层次制定实训课程体系，训练范围扩大到学校所有专业。

3.2 校企协同构建实习就业一体化基地

积极探索校企联合共建产业实习基地的有效机制，合理利用社会办学资源，构建实践就业一体化平台。为此，应当充分利用实践基地的工作条件和职业氛围，把对人才培养的课堂延伸到企业生产现场，发挥企业资源在办学过程中的作用，实现实习与就业的无缝链接。同时，招录具有机械工程企业工作背景和产业一线工作经历的人员作为专职实验员，遴选实践能力强的创新创业导师指导学生创新创业训练[18]，构建校企共建协同育人基地[19]。

3.3 设计农科特色的工农结合实践教学内容

将学校农科优势与特色和实践教学相结合，比如在机械设计制造及其自动化、工业设计等专业的实践教学内容中可导入水稻播种、蔬菜嫁接、水果采运、甘蔗收获等关键环节机械化装备的科技应用案例，体现“农业工程”的特点[20]。同时，将自动化、电气工程等专业的实践教学案例与精准农业关键技术、农业航空应用技术、农业物联网技术等方面的科研成果进行融合，体现工农结合的知识结构与特色，有利于提高农业院校工科专业学生运用现代工程技术解决现代农业问题的能力。

4 结论

根据“认知—理解—应用—创新”构建的分层递升式实践教学模式，满足农业院校工科人才培养的目标和实践要求，各层次课内、课外同步互动协同，实现了从认知、理解到应用、创新的“链式”能力递升。该模式强化“工程意识、产业意识和创新意识”，可以有效提高学生的工程意识和产业熟悉度。基于学生职业发展的“教学、科研、生产、创业”四融合，可以有效提升学生的职业发展能力。