霍鳳財 任偉建 康朝海

摘 ? ?要：文章在綜合分析新工科背景下理工科院校實踐教學(xué)問題的基礎(chǔ)上，分別從政策、師生、教學(xué)方法及培養(yǎng)模式等層面剖析問題成因，并提出完善理工科院校實踐教學(xué)的措施，這些實踐與新工科背景深入融合，對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)“三創(chuàng)融合”的能力，以及提升高校實踐教學(xué)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué);新工科;理工科院校

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）05-0001-03

隨著人工智能、機(jī)器人、智能制造、大數(shù)據(jù)和云計算等新技術(shù)、新領(lǐng)域的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”[1]和“中國制造2025”[2]等一系列重要戰(zhàn)略措施也逐步納入經(jīng)濟(jì)建設(shè)的日程，傳統(tǒng)工科專業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)。為了積極應(yīng)對新一輪信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命，2017年，教育部高教司推出“新工科”計劃[3]，并先后達(dá)成了“復(fù)旦共識”[4]“天大行動”[5]“北京指南”[6]。在國內(nèi)高校逐步推行“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”和“工程教育專業(yè)認(rèn)證”等系列舉措，旨在把我國工科高等教育做強(qiáng)，從工程教育大國建設(shè)為工程教育強(qiáng)國[7]，培養(yǎng)大批新興產(chǎn)業(yè)亟須的工程科技人才，服務(wù)于新經(jīng)濟(jì)建設(shè)。這些舉措對高校，尤其是理工科高校而言既是機(jī)會也是挑戰(zhàn)，本科人才培養(yǎng)模式既要適應(yīng)當(dāng)下經(jīng)濟(jì)形勢的發(fā)展又要不斷更新理念[8]，改革舊的體制，創(chuàng)新思維來不斷調(diào)整政策[9]，使理工科院校整體進(jìn)入到發(fā)展的快車道。

本文在結(jié)合新工科的背景下，首先重點分析工科院校中實踐教學(xué)存在的問題;然后針對這些問題提出改革的建議和實施方案。以此促進(jìn)培養(yǎng)的新工科人才更加適應(yīng)時代和社會的發(fā)展，達(dá)到教育不拘泥于傳統(tǒng)，培養(yǎng)模式不流于形式的目的。

一、理工科院校實踐教學(xué)存在的問題

浙江大學(xué)的陸國棟教授[10]將實踐分為基礎(chǔ)規(guī)范類、綜合設(shè)計類、研究探索類，這一分類方法包含了課內(nèi)和課外所有與實踐相關(guān)的類型，這里采用這種分類方法分析當(dāng)前國內(nèi)理工科院校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)所存在的問題。

（一） 班額過大，效果不理想

理工科院校本科基礎(chǔ)規(guī)范類和綜合設(shè)計類的實驗課程，大部分采用標(biāo)準(zhǔn)班（30人左右）的上課模式，而每個實驗室實驗設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置一般為15—17套，形成2人一個小組的組合模式。這種設(shè)置的初衷是增強(qiáng)互相學(xué)習(xí)和團(tuán)隊合作能力，但在實際運行過程中，總存在一名學(xué)生主做，另一名學(xué)生在旁邊看熱鬧的現(xiàn)象。甚至兩名學(xué)生都不做，完全參照附近組進(jìn)行類比連接或拷貝的方式，而不去思考實驗?zāi)康暮头治鰧嶒灛F(xiàn)象。

（二） 設(shè)備更新慢，實踐種類單一，實操性差

由于資金投入、高校管理等諸多因素影響，專業(yè)實驗室的實驗設(shè)備更新速度很難跟上專業(yè)新技術(shù)的發(fā)展，尤其與電子信息、計算機(jī)、自動化、人工智能、大數(shù)據(jù)和新型材料等相關(guān)的專業(yè)都面臨這樣的問題。從而導(dǎo)致用舊的設(shè)備和待更新的技術(shù)去實施設(shè)備廠家自身提供的幾個實驗項目，對于一些本專業(yè)當(dāng)前的新技術(shù)只能是任課教師通過口頭敘述的方式表述出可能的實驗現(xiàn)象，無法吸引學(xué)生的注意力，創(chuàng)新更是紙上談兵。同時，少部分高校只單純地考核課內(nèi)實驗，沒有或只是部分將創(chuàng)新性實驗、校企合作、校外實踐和學(xué)科競賽等形式納入實踐范疇，單一的實踐教學(xué)種類對學(xué)生的積極性和能動性起到了抑制作用。

（三）學(xué)生積極性不高

由于國內(nèi)中學(xué)教育模式的影響，家長的監(jiān)督和指導(dǎo)起主導(dǎo)作用，大學(xué)生在剛?cè)雽W(xué)時對自己未來都有理想和規(guī)劃，要么準(zhǔn)備考研，要么想多動手實際操作增加自己的創(chuàng)新能力，為自己以后“獨闖天下”積累一些本事。但是，在經(jīng)過一段時間的無家長監(jiān)督自主學(xué)習(xí)模式以后，發(fā)現(xiàn)教室外的誘惑很大，所有的理想和規(guī)劃都拋之腦后。對于基礎(chǔ)規(guī)范類和綜合設(shè)計類的實踐課程只是應(yīng)付了事，研究探索類的實踐課程更是無人問津。

（四）教師隊伍界限不清，激勵機(jī)制不健全

部分理工科院校的實驗室編制人員與理論教學(xué)教師界限不明確，導(dǎo)致實驗設(shè)備無人維護(hù)，實踐項目無人開發(fā)，實踐教學(xué)開出不利。同時，當(dāng)前高校職稱評聘和考核制度還是以支撐學(xué)科評估對應(yīng)的科研項目、論文著作、獎項和專利等作為指揮棒，其他所做的任何工作都是“草芥”。針對那些默默地在實驗室工作的人員沒有專門的評聘規(guī)則和考核機(jī)制，導(dǎo)致這些人員的積極性不高。

（五）經(jīng)費支持力度不夠，整體觀念缺失

在“大眾創(chuàng)新，全民創(chuàng)業(yè)”的格局下，大多數(shù)理工科院校能夠意識到學(xué)生利用課余時間動手實踐是好事，學(xué)生“以賽代練”的方式出去交流也是好事。但是，往往經(jīng)費支持力度不夠，學(xué)生需要提前墊付部分費用;同時，在校企合作的過程中，院校相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)或教師仍放不下知識分子的清高，相關(guān)企業(yè)人員不能“請進(jìn)來”，而是主動“找上來”，院校更達(dá)不到“走出去”，再“請進(jìn)來”的過程。從而導(dǎo)致學(xué)校培養(yǎng)出只是空有理論高度而不接地氣的“人才”。

（六）“為創(chuàng)新而創(chuàng)新”的思維定式影響整體發(fā)展

“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”是國家積極鼓勵推行的政策，但部分高校為了響應(yīng)國家號召，只在表面做文章，開了幾次會，搞了幾次場面，而不是將學(xué)生的創(chuàng)新思維方法作為理論基礎(chǔ)，不去鼓勵以創(chuàng)新思維方法為指導(dǎo)設(shè)計具有良好創(chuàng)意的作品，并將該作品轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。從而造成高校為了宣傳而宣傳，為了創(chuàng)新而創(chuàng)新的思維模式愈演愈烈，一方面影響學(xué)校的整體發(fā)展，另一方面打擊了想?yún)⑴c這類實踐活動師生的積極性。

二、理工科院校實踐教學(xué)的策略

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是理論教學(xué)的必要補(bǔ)充，只有充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，才能達(dá)到理想的實踐教學(xué)效果。但提升實踐教學(xué)效果除了用先進(jìn)的技術(shù)以外還需要一系列的政策支持和環(huán)境支持，因此提出如圖1所示的雙平臺互支撐實踐教學(xué)體系，該體系分為支撐平臺和實踐平臺，支撐平臺中將VR/AR、數(shù)據(jù)庫和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合，還包括政策和環(huán)境等的支持作用;實踐平臺中基礎(chǔ)規(guī)范類、綜合設(shè)計類和研究探索類等各實踐類型既是逐步遞進(jìn)的關(guān)系又是學(xué)生興趣培養(yǎng)的過程，調(diào)動學(xué)生能動性，發(fā)揮主觀因素，才能將青年學(xué)生思維開闊、思想敏銳等優(yōu)點發(fā)揮出來，逐步將好的創(chuàng)意變成創(chuàng)新產(chǎn)品，并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從而達(dá)到創(chuàng)意、創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)“三創(chuàng)融合”的目的，在具體實施過程中建議采用以下的方法和手段。

（一） 增強(qiáng)教師使命感，健全評聘考核機(jī)制

高校教師的評聘和考核機(jī)制是當(dāng)前高校衡量教師的一把尺子，同時也是教師工作的指示標(biāo)。評聘和考核機(jī)制中所指定的條條框框亦是所有教師追求的方向，但往往容易忽略一些實驗教師實際工作所付出的努力，導(dǎo)致評聘中對不上“條”，考核中對不上“檔”。因此，在評聘和考核過程中采取實驗工作量量化的方式，積極鼓勵開發(fā)新的實驗項目和實驗設(shè)備，使教師有動力指導(dǎo)有創(chuàng)意的學(xué)生，開發(fā)出有創(chuàng)新的產(chǎn)品。同時針對資金分配上引入評估機(jī)制，對實踐項目、實踐內(nèi)容、實踐難易程度等綜合評價，從而根據(jù)各種指標(biāo)的權(quán)重確定分配資金的金額，從而為實踐平臺的良性發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)的政策和環(huán)境支持。與此同時，教師也要提升個人的時代感和使命感，以自我激勵的方式不斷提高，為高校的協(xié)調(diào)發(fā)展提供原動力。

（二）推行小班額與小組教學(xué)模式

針對課內(nèi)基礎(chǔ)規(guī)范類和綜合設(shè)計類實驗內(nèi)容建議采用分時段分小班的授課方式，在實驗設(shè)備數(shù)量有限的情況下既創(chuàng)設(shè)學(xué)生之間互相探討交流的機(jī)會又避免“一個干另一個看”等尷尬現(xiàn)象的發(fā)生。而針對研究探索類實踐鼓勵打破傳統(tǒng)實驗室有時間的限制，特定實驗室全天開放，只要有好的創(chuàng)意，隨時組成2—3人小組在與指導(dǎo)教師有效溝通的前提下一起研究探索，高效地將好的創(chuàng)意付諸實施。

（三）綜合應(yīng)用多種實踐模式

該實踐教學(xué)是廣義的實踐教學(xué)，既包括課內(nèi)的實驗內(nèi)容，也包括課余的自主實驗項目;既含校內(nèi)的開放實踐平臺又涵蓋校企合作等校外實踐體系。因此，構(gòu)建如圖2遞進(jìn)式具有持續(xù)改進(jìn)反饋機(jī)制的多類型實踐教學(xué)模式。該教學(xué)模式中，以學(xué)生這一產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過線上虛擬仿真和在線實踐課程的學(xué)習(xí)，以身臨其境的感悟，獨立地思考分析實踐現(xiàn)象和結(jié)果，通過線下實際操作驗證對應(yīng)現(xiàn)象和結(jié)果，使學(xué)生真正掌握解決此類問題的方法;再將該方法通過學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和校企合作等校外實踐進(jìn)行推廣和外延，發(fā)揮青年學(xué)生思路開闊、思維發(fā)散等特點，逐步培養(yǎng)出符合本專業(yè)的創(chuàng)新型人才。運行過程中摒棄弊端和不足，利用持續(xù)改進(jìn)機(jī)制動態(tài)調(diào)整每個單元或模塊中內(nèi)容及相應(yīng)的方式方法，打造一批具有與現(xiàn)代信息技術(shù)融合的實踐教學(xué)“金課”。

（四）信息技術(shù)與實踐教學(xué)相融合

充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢，并貫徹《教育部關(guān)于開展國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作的通知》（教高函〔2018〕5號）的精神，將虛擬現(xiàn)實（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）等具有良好三維交互的技術(shù)融入教學(xué)平臺，構(gòu)建一批具有體驗感好、互動性強(qiáng)的實驗教學(xué)項目，并通過互聯(lián)網(wǎng)的方式使實驗教學(xué)內(nèi)容在時間和空間進(jìn)行無限延展。另外，在網(wǎng)絡(luò)形形色色內(nèi)容的充斥下，線上實踐教學(xué)內(nèi)容要想在大學(xué)生的業(yè)余時間中占據(jù)一席之地，必須集知識性和趣味性于一身，在感官上吸引學(xué)生的眼球，在內(nèi)容上引入競爭機(jī)制，使學(xué)生在學(xué)中娛樂，在競爭中獲取知識，從而提升教學(xué)效果。

（五）用創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展

理論聯(lián)系實際、校企合作、從實際應(yīng)用出發(fā)等這些實踐模式在國內(nèi)理工科院校被提及，但以學(xué)生這一產(chǎn)出作為導(dǎo)向，正確引導(dǎo)青年學(xué)生的創(chuàng)意思維沿著科學(xué)的方向健康發(fā)展，尚需做大量基礎(chǔ)工作。首先，培養(yǎng)觀察能力。比如傳統(tǒng)電風(fēng)扇要么是固定方向吹風(fēng)，要么周期地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)搖頭吹風(fēng)，可否考慮在人進(jìn)入有效范圍內(nèi)采用定向追蹤的方式對其進(jìn)行有效吹風(fēng)，根據(jù)范圍內(nèi)人數(shù)量的多少進(jìn)行風(fēng)速的控制等等，這些創(chuàng)意既來源于生活又回饋于生活。但人們往往不能用心觀察周圍的實物，不善于改變傳統(tǒng)思維方式。該過程既需要創(chuàng)新思維方法系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，也需要專業(yè)指導(dǎo)教師從理論高度進(jìn)行有益的指導(dǎo)。其次，注重堅持的態(tài)度。堅持態(tài)度的好與壞，直接決定未來成功與否。但這里重點強(qiáng)調(diào)的是針對發(fā)現(xiàn)問題的根源，尋求創(chuàng)意的心態(tài)要堅持，任何事情都不能一蹴而就，更不能為了尋求創(chuàng)意而尋求創(chuàng)意，要始終保持一顆積極活躍的心態(tài)，善于發(fā)現(xiàn)問題，及時歸納總結(jié)，將好的想法付諸實際，用創(chuàng)意達(dá)成創(chuàng)新，創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。

（六） 鼓勵校企協(xié)同發(fā)展

很多具有發(fā)展眼光的企業(yè)逐漸意識到先入為主的重要性，于是將目光投放到針對某個行業(yè)或某個領(lǐng)域人才培養(yǎng)比較有影響力的院校，與該類院校深入合作共同建設(shè)實驗室，搞冠名的學(xué)科競賽等，這種先期的投入在學(xué)生畢業(yè)一段時間后會逐漸顯現(xiàn)出這些公司的優(yōu)勢。這一營銷方式既對企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行了宣傳，又促進(jìn)了高校實踐教學(xué)水平的提升;2017年，為貫徹落實《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》（國辦發(fā)〔2015〕36號）和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》（國辦發(fā)〔2017〕95號）精神，深化產(chǎn)教融合、校企合作，教育部高等教育司組織有關(guān)企業(yè)支持高校共同開展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目。面對這樣的需求，華為、騰訊、百度等知名企業(yè)和一些具有行業(yè)特點的中小企業(yè)都逐漸意識到通過協(xié)同育人項目進(jìn)行校企合作的優(yōu)勢，讓實踐從高校走入企業(yè)，讓知識從課堂走進(jìn)工廠，讓企業(yè)人才的需求從供給側(cè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的改革，使走入社會的大學(xué)生真正是具有“硬功夫”的卓越人才。

在新工科這一背景下，認(rèn)真分析理工科院校實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中所存在的問題，在增強(qiáng)教師使命感，健全評聘考核等相關(guān)機(jī)制;鼓勵小班和小組教學(xué)模式;結(jié)合實際應(yīng)用的多類型實踐模式;信息技術(shù)與實踐教學(xué)相融合，增強(qiáng)學(xué)生的體驗感和競爭意識;克服“走形式，講排場”，用創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展和鼓勵協(xié)同發(fā)展，真正達(dá)到校企有效融合等方面對實踐教學(xué)進(jìn)行了思考和實踐，以學(xué)生這一產(chǎn)出為導(dǎo)向，改進(jìn)了人才的培養(yǎng)模式，提升了理工科院校的實踐教學(xué)水平。

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