地质工程专业实践式教学对学生创新能力培养的探究

刘华南，邱 丹，郎秋玲，王 伟，戚 波

(长春工程学院 勘查与测绘工程学院，长春130012)

一、引言

自从“新工科”的概念在2016年被提出后，全国各大高校就开始对“新工科”的意义进行讨论与探究。随着我国强力启动的“中国制造 2025”计划，极大地加快了人工智能、大数据、云计算等科技革命的发展，我国势必成为工业强国[1]。对此，我国急需增强新工科人才的培养与输出，为加速核心技术的突破提供强有力的人才支撑。因此，如何构建新工科人才培养的课程体系，将新工科人才所需的实践能力培养融入地质工程专业，并分析当前实践教学问题，为新工科的蓬勃发展提供应用型创新创业人才是有待深研的问题。在新工科视域下，围绕学生主体与企业需求导向，探究如何将引导式创新互动教学、递进式创新实操训练和自发式创新实践引入地质工程创新教学中显得尤为重要。

二、新工科视域下地质工程创新实践的探索

地质工程专业创新教学的发展要以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[2-3]。应用型本科院校新工科建设以学生为中心，以企业需求为导向，对工程技术人才的培养提出更高要求[4]。而全面深化高校创新创业教育改革，形成科学先进、广泛认同的创新创业教育理念，并制定完善的大学生创新创业政策体系、服务体系也成为新工科背景下地质工程专业实践人才输出的新视域。在此视域下，地质工程专业更应该立足地质，专业培养以知识掌握为基础，以能力增强为核心，以素质提升为目标，培养具有扎实的数学、力学、工程地质学、岩土工程学等知识结构，较强的岩土工程勘察、岩土工程设计与施工、地质灾害评价与治理等实践能力，浓厚的工程意识、创新意识、管理意识和社会责任感的高素质应用型地质工程一线高级专门工程技术和管理人才。地质工程专业更应该坚持以新工科为导向，以工程教育专业认证为目标，持续对本专业人才培养方案进行改进。在毕业总学分不变的前提下，地质工程课程体系应增大创新创业课程的比重，创新创业成果计入综合绩点，由此激发学生自主探索能力及学习热情。除了传统课程体系的改变外，引导式创新互动、递进式实操训练和自发式创新实践也激励了专业教师对地质工程创新教学的科学探索。

三、新工科背景下创新实践教学存在的问题

(一)创新实践教育重视不足

自从国家提出“双创”理念以来，许多应用型高校积极开展创新创业教育，对其认知也逐步加深，在政策的推动下，许多高校积极组建创新创业教师队伍，提供创新创业平台[5]。但对于创新实践教育的定位不足，缺乏新工科理念与新工科教育的指导，往往停留在创新创业教育的较浅层次，尚未形成以学生为中心、成果为导向、持续改进的创新创业实践体系。譬如，一些传统工科专业，不能根据新工科内涵与理念将创新实践融入其中，实践操作严重匮乏。因此，新工科的发展离不开新兴产业的聚焦，培养学生创新实践能力，有效融合创新教育与新工科理念，孕育敢创新、实践强、爱思考、懂技术的应用型复合人才培养模式势在必行。

(二)创新实践教育融合力不够

学科交叉融合会拓展视野，并在碰撞中激发新思维，创造出新事物。新工科视域中的创新就会体现出来，由此新技术的融合创新、产业技能的升级都将喷薄而出。如“智能制造与大数据”融合、“物联网与云计算”融合等[6]。科技革命的创新离不开学科间跨域的技术交流并不断打通跨学科融合壁垒，只有充分发挥求实创新、大胆假设、反复验证、实际操作等精神，才能创造出新的科技成果。当前许多专业创新活动多停留在理念中，尚未激发真正的实践活力，尚未实现多学科间真正的交叉融合，更缺乏科技论坛之间的交流，出现了项目参与不足或者学生主体作用发挥不足等问题，更导致了创新实践教育融合力不够的实际问题。

(三)创新优势不明显

许多应用型本科院校拥有不少新工科专业，在传统创新创业教育的道路上止步不前，尚未针对自身专业优势提供专业的创新技能培训，特别是没能成立专门的创新创业学院，整合校内新工科优秀资源与潜在优势资源，对专业教师及学生进行创新实践技能培训。例如部分高校的特色专业，车辆工程专业、机械人专业、机械工程专业等新工科专业，出现实验室闲置，师生交流不足，缺乏产教融合等问题[7-8]。因此，应用型本科院校新工科的创新实践教育必须要以学生为中心，加强师生间交流、学生间交流、学科间交流、校企间交流，多利用校内实验室、科技创新平台、校外实习基地等资源强化学生创新实践教育。

(四)创新成果转化较弱

应用型本科院校中的新工科专业旨在培养出敢创新、善实践的工科型技能人才，且能够具有专业的理论知识、全面的科学素养、懂技术的应用型复合人才。在其培养的过程中，学生参与了大量的科研项目，学生利用校内实验平台持续跟进创新科研成果，特别是每年培育的大学生创新创业项目，使得每位学生都能参与到教师科研工作之中。但由于部分高校创新创业教育只停留在理论层面，造成学生动手实践能力差、项目创新不足、学科交叉融合不够、科研成果难以转化等问题，特别是发明专利创新不足、撰写论文不及时、科研成果不能适应生产实际等问题，由此导致创新成果难以被企业采用，造成资源的严重浪费。

四、引导式创新互动

引导式创新互动教学主要以授课教师引导为主，将新工科理念、职业规划及社会需求抛入课程教学环节中，引导学生树立正确的人生观、价值观、职业观，将创新能力与授课内容有机结合，增强学生对授课内容的兴趣，引起师生共鸣，激发学习热情，让学生由内而外自主学习。这一引导方式的实施，可利用校外专家讲座、学术论坛及专业课程讲授为依托逐步开展。

(一)创意课程

引导式创新互动教学集中将专业教师的科研项目、实习案例引入课堂之中，利用行业痛点与先进案例相结合，在课程中分析案例、发现问题、提出解决办法，以学生为中心、专业教师为支点，让学生对课堂教学中的案例进行深入剖析，加强创新意识、实践意识和应用能力的培养。因此，《工程地质学》《土力学》《基础工程》《灾害学》等专业课程应深化“基础知识认知、创新能力培养及多学科交叉”理念，形成复合型教学体系，围绕人才培养目标与输出人才的实践能力，锐意打造创意课程群。

立足入校即培养的教学理念，为新入校学生每年组织创新创业培训，利用导师制的专业优势，让本专业学生及时了解专业教师科研项目，并以此为依托加速创新创业项目的落实，鼓励新生参加大学生创新创业竞赛，培养科技创新能力，通过老带新活动，培养出他们丰富的实践经验和创新能力[9-10]。

(二)科技讲座

传统课程教学不易让学生产生新鲜感，创新能力的提升离不开外来血液的注入。因此，应在地质工程专业开展“创新创业科技论坛”，譬如长春工程学院就邀请了吉林大学、成都理工大学、中国地质大学和校企合作单位主管领导等名师及企业高管进入学校进行科技讲座(见表1)，从勘察、基础施工、地质灾害防治等方面使学生全面了解行业的发展及先进科技的发展。学生通过跟高校教授与企业高管的交流互动，不仅解决了项目进行中的技术难点，更为产品设计提供了新的思路与方向，真正地使学生拓宽了视野、增长了见识、提升了能力，为新工科创新性人才的培养提供了巨大的帮助。

表1 2021—2022 年长春工程学院创新讲坛活动

(三)学科融合

校内实验平台、校企合作创新平台因其创办规模、经费投入、学科基础的不同，各个平台的发展境况也不尽相同，由此也限制了学生创新实践能力的提升，加之各学科间沟通交流不足，阻碍了各个学科的融合交叉、创新能力扩展等。因此，地质工程专业应建立学科交叉创新平台。学生在科研项目中，应通过引荐校外企业高工、外专业技能名师及各类实验平台实验教师等方式，加强师生间技术交流，从实践中找出问题的解决办法，大力提高学生的参与度与积极性。除此之外，校内导师应定期开展小范围多学科融合式项目交流会，利用各专业技能所长，反复打磨科研项目与参赛项目，真正让学生主动参与项目，使学生充分发挥团队协作能力，各司其职，成为新工科背景下交叉融合型创新人才[11-12]。

五、递进式实操训练

引导式互动教学主要是以“引导+互动”为主，主要是激发学生的学习热情。而递进式创新实践教学注重于“以学生为中心”的个性能力培养，地质工程专业可通过“卓越工程师班”的创建来开展递进式创新实操。为构建工程技术应用能力，培养基础扎实(懂管理)、实践能力(善施工)和创新能力(会设计)强的应用型一线施工人才，部分高校可依托教育部批准为国家级“卓越工程师培养计划”试点的专业优势，组建“卓越工程师班”。“卓越工程师班”可采用“133”培养模式，即以工程技术应用能力和综合素质培养为一条主线，三种能力、三个阶段递进式培养的人才培养模式，见表2。

表 2 “133”培养模式

“卓越工程师班”的培养是在地质工程专业培养的基础上进行的一种深入式培养方式，以校企合作单位为依托，根据企业用人特点，联合制定适合企业需求的学生培养方案，极大满足以学生为中心、企业需求为导向的培养模式。“卓越工程师班”融合感兴趣、乐实践、喜创新、近专业的学生，班内学生配有专属企业导师、校内导师、专职班主任，着力从校企文化、行业道德、环保创新、工程标准等方面指引学生具备“执业注册岩土工程师”的职业素养；全面指导班内学生“递进式”实操训练，并将“学生中心、产出导向、持续改进”的先进理念贯穿落实到教学实践之中。

六、自发式创新实践

自发式创新实践主要借助我校各类专业竞赛平台，通过赚取可置换学分来提高课程学分绩点。除了“卓越工程师班”集中“递进式”培养方法外，大多数学生还可以通过“勘汐院”创新创业平台、“智慧双创云”平台等专业平台自由组建项目团体，通过与外专业结合，发挥各专业优势，自发组团参加“三创”“挑战杯”“互联网+”“大创”等项目及竞赛活动，以项目合作为依托，拓宽专业知识，建立信息互换共享，走向生产项目，实现科技创新。在创新创业引导下，2020—2022年间，譬如长春工程学院“卓越工程师班”宋建山同学多次参与到各类地质工程专业技能竞赛中，共获得双创学分32学分，其中可置换学分达18学分。在“挑战杯”“互联网+”“iCAN”等多项比赛中，获吉林省电子商务“创新、创意及创业”挑战赛国家级特等奖1项，“互联网+”省级银奖1项，获“挑战杯”省级三等奖4项，各类校赛一等奖多项。同时，通过院内组织的“工程地质学专业知识竞赛”“开放性实验”“测绘技能大赛”“宝石鉴定技能大赛”等地质工程专业竞赛，不但丰富了学生的业余生活，也锻炼了地质工程专业学生的创新实践能力，为培养新工科创新人才奠定了坚实的基础。

七、结语

在新工科的背景下，传统填鸭式教学已经不能适应当下教育发展趋势，采用“以学生为中心，企业需求为导向”的引导式、递进式、自发式创新实践教学为主的交叉融合式教学，将以全新视野与融合创新的方式引导学生实现灵感迸发、思维互换、实操强化的不断碰撞与不断产出，把学生真正地培养成为具有懂管理、善施工、会设计的高素质复合型一线施工人才，在新工科视域下将新工科人才的培养与输出落到实处，做到真正地服务区域、服务国家，为加速核心技术的突破提供可持续发展的应用型、复合型人才输出贡献力量。