摘"要：工科背景下加強綜合素養(yǎng)的提升與產(chǎn)業(yè)需求為導向的教育模式改革是高校課程體系教學改革的新方向和新要求，通過對目前工科人才培養(yǎng)存在的問題進行分析，聚焦課程體系重構(gòu)、教學模式改革、實踐體系定位等方面，采用融合OBE（Outcome-BasedEducation）和IPBL（IndustrialProblem-BasedLearning）理念的方法，提出“1+2+1”的全過程、多維度產(chǎn)教學研一體化教育培養(yǎng)模式，通過實踐應用促進工科專業(yè)復合型人才的培養(yǎng)，為工科教育模式改革提供思路。

關(guān)鍵詞：成果導向教育；產(chǎn)業(yè)問題導向?qū)W習；產(chǎn)教融合；工科；教育模式

中圖分類號：G640"""文獻標志碼：A"""""文章編號：2096-000X（2025）01-0088-06

Abstract：Undertheengineeringbackground，strengtheningtheimprovementofcomprehensiveliteracyandindustrialdemand-orientededucationmodelreformarethenewdirectionandnewrequirementsoftheteachingreformofthecurriculumsystemincollegesanduniversities.Throughanalyzingtheexistingproblemsinthetrainingofengineeringtalents，thepaperfocusesonthereconstructionofthecurriculumsystem，thereformoftheteachingmodel，positionsthepracticesystemandotheraspects，integratestheconceptsofOBE（Outcome-BasedEducation）andIPBL（IndustrialProblem-BasedLearning）.Theresearchproposesa1+2+1wholeprocessandmulti-dimensionalintegratededucationandtrainingmodelofproduction，teachingandresearch.Throughpracticeandapplication，itpromotesthecultivationofinterdisciplinarytalentsandprovidesideasforthereformofengineeringeducationmode.

Keywords：OBE;IPBL;integrationofproductionandeducation;engineering;educationalmodel

隨著智能制造和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷更迭，以新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新技術(shù)和新模式為代表的新經(jīng)濟快速發(fā)展，我國對復合應用的科技人才也提出了新的要求。當務之急是加快工科模式的調(diào)整和轉(zhuǎn)型，加速相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。當前，我國工程教育規(guī)模已位居世界第一，但人才培養(yǎng)質(zhì)量與制造業(yè)人才需求仍然出現(xiàn)巨大的供需矛盾[1]。與此同時，現(xiàn)代工程的跨學科需求日益擴大，工程活動不再是純粹的科學應用和問題解決，而是涉及經(jīng)濟、管理、環(huán)境和文化等眾多要素的集成、選擇和優(yōu)化，具有較強的整體性、復雜性、社會性和創(chuàng)新性，未來工程實際對工程人才知識能力的要求也將更為綜合和全面[2]。高校工科專業(yè)本科生培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)什么樣的工科本科生以及如何培養(yǎng)成為高校工程教育亟待解決的兩個重要問題。

本文以高校工科專業(yè)一體化教育模式構(gòu)建為目標，將全過程、多維度產(chǎn)教學研一體化教育模式融入人才培養(yǎng)體系，基于本科生的全面發(fā)展理論、綜合素養(yǎng)模型理論以及基于學習產(chǎn)出的教育理念，探索工科專業(yè)的全能型人才培養(yǎng)模式，以期為未來工科專業(yè)人才培養(yǎng)改革提供理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗。

一"現(xiàn)階段工科教育存在的問題

（一）"新形勢下人才培養(yǎng)目標缺乏工程思維

新形勢下，很多高校在制定培養(yǎng)目標時，還停留在傳統(tǒng)的知識水平和技術(shù)層面上，而對解決當今社會日趨復雜的工程問題應具備的綜合能力重視不夠[3]。這說明制定者對自然學科的基礎(chǔ)性有著較為清晰的認知，但對先進技術(shù)的快速迭代、交叉分化的特性重視程度不夠，對培養(yǎng)目標的時代特性沒有精準把握，沒有做到與時俱進。并且在求知、做事、做人和共處等教育目標中，“學會求知”占比過大，忽略了“做人”和“共處”的能力，導致培養(yǎng)出的人才與行業(yè)發(fā)展不能迅速接軌，學生無法適應市場需求。

（二）"新環(huán)境中人才培養(yǎng)模式偏離工程實踐

目前，在培養(yǎng)模式上還存在將應用型人才培養(yǎng)和創(chuàng)新實踐教育割裂的情形，缺少對社會工業(yè)企業(yè)的深入研究和主動對口服務意識[4]。很多學校的課內(nèi)學時占比仍然較高，在一定情況下限制了學生自主學習的積極性，學習過程是老師指導為主，很大程度上遏制了學生創(chuàng)新能力的形成。實踐過程形式多樣，包括課程設計、專業(yè)實驗、認知實踐和各類實習等形式，但內(nèi)容各成體系、前后也無法呼應，沒有觸及工程項目實踐是有機統(tǒng)一的本質(zhì)[5]。沒有面向工程的本質(zhì)，就造成有“形”而無“神”，有廣度而無深度，正是由于培養(yǎng)模式缺乏系統(tǒng)性、多樣性和時變性，導致畢業(yè)生的知識、能力、素質(zhì)之間呈現(xiàn)離散的關(guān)系，沒有體現(xiàn)出“工程師”的應有素養(yǎng)，導致就業(yè)與行業(yè)需求出現(xiàn)矛盾。

（三）"新需求下人才評價方式?jīng)]有因勢利導

傳統(tǒng)的理論及實踐教學評價側(cè)重于結(jié)果性評價，而應對當今社會需求，工科畢業(yè)生應該具備科學技術(shù)基礎(chǔ)，同時也要有堅實的工程實踐能力和綜合素養(yǎng)，這種能力和素養(yǎng)只能在具體的項目實施過程中予以體現(xiàn)和評價，由于無法對教學過程進行實時的跟蹤和過程性評價，導致最終的評價結(jié)果有著明顯的局限性和片面性[6]。并且傳統(tǒng)的評價主體是以教師為主，評價形式單一，結(jié)果很難客觀公正，項目實施的過程性評價需構(gòu)建多維度進階式多元參與的綜合體系，實現(xiàn)全方位、多層次地進行度量和評價。這樣才能有利于大學生后續(xù)職業(yè)發(fā)展，滿足工科畢業(yè)生迎接職業(yè)挑戰(zhàn)和承擔社會責任的使命。

二"工科教育人才培養(yǎng)理念

（一）"基于OBE和IPBL的人才培養(yǎng)模式

OBE（Outcome-BasedEducation）是指以學生的預期成果作為目標的學習理念，其教學設計和教學實施的目的是以學生為中心，面向成果產(chǎn)出持續(xù)改進教育過程[7]。這是一種兼具新穎性和實用性的人才培養(yǎng)理念和教育結(jié)構(gòu)模型，OBE要求教學主體以學習成果為起點設計課程體系，實施步驟包括：成果定義、過程實現(xiàn)、總體評估和應用。

PBL（Problem-BasedLearning）是一種以問題為導向的學習模式，其基本特征是由師生形成的“學習共同體”經(jīng)歷“提出問題、分組討論、成果展示、多元評價和總結(jié)反思”5個環(huán)節(jié)[8]。PBL方法通過構(gòu)建真實的教育教學場景提出實際問題，從而激發(fā)學生的內(nèi)在學習動機，加深對所學知識的理解，能夠有效地增強學生分析問題和解決問題的能力。PBL通過內(nèi)容、情境、聯(lián)系來重構(gòu)學習內(nèi)容和學習概念，幫助學習者掌握理論性的知識，同時通過探究、推理、反思的過程來幫助學習者完善問題解決技能以及自主學習的認知[9]。因此如何設計和構(gòu)建適合于學生的教育情境成為保障該學習模式成敗的關(guān)鍵步驟。新形勢下，工科專業(yè)更強調(diào)學科的實用性、交叉性與綜合性，PBL教育模式不能完全與新階段的發(fā)展理念相匹配。因此，本文基于產(chǎn)業(yè)需求為背景，以產(chǎn)業(yè)問題為導向，建立IPBL（IndustrialProblem-BasedLearning）以產(chǎn)業(yè)問題為導向的學習模型，圍繞真實復雜的企業(yè)場景開展教學活動，從而有效提升學生的綜合素養(yǎng)。

OBE和IPBL兩種模式既有共同的目標又能夠相互補充和完善，OBE以成果為導向指出了教學理念和方向，IPBL則以產(chǎn)業(yè)為背景給出了教學設計和實施的方法。因此在新形勢下工科教育模式構(gòu)建中，將兩種方法進行交叉融合，從而能夠適應當今社會發(fā)展對具有綜合素養(yǎng)工科人才的需求。

（二）"教學模式與教學設計

工科背景下，教育模式面臨如下方面的挑戰(zhàn)。一方面，當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式下，畢業(yè)生所需掌握的知識技能越來越豐富，需要具有深厚的工程技術(shù)素養(yǎng)；另一方面，畢業(yè)生需具備優(yōu)秀的個人能力、協(xié)作能力和管理能力，需要具有寬廣的綜合能力素養(yǎng)。為應對這些挑戰(zhàn)，工科的教學模式必須解決3個問題：如何解讀工科專業(yè)人才應該具備的能力；如何培養(yǎng)工科專業(yè)人才掌握這些能力；如何評價教學效果。

因此，在教學過程中，以OBE為指導，調(diào)整培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方式，以真實的企業(yè)運營為背書，實施產(chǎn)教學研一體化，通過理論—實驗—實踐相結(jié)合，實現(xiàn)全維度、全過程的教學模式，具體的課程教學模式設計，如圖1所示?；贗PBL這一手段，根據(jù)工科課程知識結(jié)構(gòu)和學生學習規(guī)律，將學習過程與企業(yè)工程項目、生產(chǎn)流程深度融合，導入企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)實例和企業(yè)運營模式，以具體的產(chǎn)品生命周期為主線，將理論與實踐，學習與創(chuàng)新，課內(nèi)與課外結(jié)合起來，健全培養(yǎng)目標持續(xù)改進機制，優(yōu)化課程架構(gòu)，增強學科交叉，深入推動產(chǎn)學研融合，改進學生實踐過程。在保障學生掌握專業(yè)技能基礎(chǔ)上，全面提升包括運作管理能力在內(nèi)的綜合素養(yǎng)，進而實現(xiàn)培養(yǎng)目標與崗位要求、教學內(nèi)容與職業(yè)規(guī)范、教學過程與生產(chǎn)過程的無縫銜接。

三"“1+2+1”全過程、多維度產(chǎn)教學研一體化課程體系構(gòu)建和實踐教學范例

（一）"體系構(gòu)建

工科的課程體系構(gòu)建是以培養(yǎng)具備綜合素養(yǎng)的人才為主線、以學生預期學習結(jié)果為導向，以知識和專業(yè)技能為紐帶、以團隊合作為支撐、以工程項目為抓手和深化教學改革為動力的新型課程建設模式[10]。課程體系的構(gòu)建涵蓋3個環(huán)節(jié)，首先，導入項目需求確定課程理念及規(guī)范；其次，項目式課程標準的設計并引導課程大綱的形成；最后，具體科目、實驗、課設等教學活動的開發(fā)。具體開發(fā)過程如圖2所示。

在項目需求導向的課程改革引導下，課程的標準更加注重于在培養(yǎng)學生專業(yè)技能的基礎(chǔ)上提升學生的綜合素養(yǎng)，包括分組學習、合作實驗等團隊協(xié)作能力；創(chuàng)新和解決、分析和決策問題的能力；項目推進、管理的能力；基于項目背景理解、評估和分析復雜的信息、數(shù)據(jù)和知識的實踐技能。這些能力都是未來人才需求單位所關(guān)心的畢業(yè)生能力，教學改革的目的就是通過構(gòu)建“項目導向”類型的課程來獲取這些能力。課程建設內(nèi)涵如圖3所示。

工科專業(yè)的基礎(chǔ)是理論科學，但實踐應用才是其本質(zhì)屬性，產(chǎn)教融合的一體化課程建設將實踐內(nèi)容以產(chǎn)品生命周期為主線貫穿于整個培養(yǎng)過程中，在工程項目的實施過程中，真正理解掌握需求調(diào)研、方案擬定、設計開發(fā)、制造工藝、調(diào)試優(yōu)化、組織運作和管理協(xié)調(diào)等過程。第一學年在工程訓練中心實習工廠進行認知實踐，第一學年結(jié)束后到企業(yè)工作2個月，了解企業(yè)運作模式、生產(chǎn)流程；第二、三學年在完成專業(yè)課程學習的基礎(chǔ)上，參加專業(yè)綜合實訓及生產(chǎn)實習等實踐環(huán)節(jié)，在此階段實現(xiàn)從產(chǎn)品設計到最終產(chǎn)品的呈現(xiàn)的過程，第三學年結(jié)束后再到企業(yè)工作2個月，參加以職業(yè)為導向的培訓，通過培訓獲得見習工程師資質(zhì)。第四學年參加文獻研究、綜合項目開發(fā)，完成畢業(yè)設計。四年的持續(xù)實踐環(huán)節(jié)中，學生經(jīng)過考核和選拔隸屬于不同的部門和崗位，分工協(xié)作、共同完成工程項目。學生以“準工程師”進行角色分工，并被賦予不同的技術(shù)職務及技術(shù)等級，根據(jù)在項目中承擔的任務及工作成效進行職級的晉升，鼓勵學生積累經(jīng)驗提升職業(yè)技能，達到一定職級可抵扣部分學分以及免修部分課程。

（二）"實施過程

基于OBE和IPBL理念的工科教育改革的實施圍繞問題進行，最終目標是回歸工程實踐，解決復雜工程問題，并籍此培養(yǎng)具備綜合素養(yǎng)的自主創(chuàng)新型人才。教學改革具體的內(nèi)容及特點體現(xiàn)在如下方面：①遵循課程設置以問題及項目需求為源頭的組織原則，能夠具備解決具有挑戰(zhàn)性、復雜性和開放性問題的能力；②設計工業(yè)實踐的情境環(huán)境，課程及相關(guān)教學環(huán)節(jié)分階段、多維度按照真實項目步驟實施，能夠具備解決團隊合作、跨專業(yè)、跨學科，溝通交流協(xié)調(diào)的能力；③遵循以學生為主導的學習原則，基于問題引導，實現(xiàn)自主學習、團隊學習和范例學習；④實現(xiàn)學生進階的綜合評價，包括“知識技能”評價和“項目能力”評價，知識技能評價又包括形成性評價和終極性評價，涉及課程考試分析、診斷性測驗、問卷調(diào)查、論文撰寫、項目驗收和反思研討等。項目能力涉及項目管理、團隊合作沖突協(xié)調(diào)、過程分析和溝通交流等；⑤過程導向的教師指導模式，教師完成角色轉(zhuǎn)換，由原來的指揮者演變?yōu)轫椖繉嵤┑囊龑д摺F隊工作的推動者、教學資源的提供者和質(zhì)量監(jiān)控的督導者。

教學改革的關(guān)鍵在于教學范式轉(zhuǎn)變以及重視非技術(shù)能力的培養(yǎng)，改革的成敗關(guān)鍵在于如何提出真正的項目需求問題，使得教學過程能夠源自“真實世界”，面向“工程實踐”。因此在實施過程中，推進校企合作組建形成教育實踐團隊，按項目主題或工程問題為組織原則構(gòu)建課程群并重組課程結(jié)構(gòu)，設計以過程學習為主線的實踐教育場景，結(jié)合產(chǎn)品或項目生命周期建立貫穿四學年的“1+2+1”全過程、多維度產(chǎn)教學研一體化課程體系，具體的實施過程如圖4所示（以機械設計制造及其自動化專業(yè)為例）。

在實施過程中，以真實的工程項目為背景，以工程項目的“構(gòu)思—設計—實現(xiàn)—運行”為主線，圍繞產(chǎn)品生命周期進行4個學年的課程開發(fā)與教學環(huán)節(jié)設計，形成以知識儲備、素養(yǎng)形成、融會貫通為核心的“1+2+1”三階段教育人才培養(yǎng)模式。

第一階段：深刻理解社會實際需求，以回歸工程實踐為目標，在第一學年，深入掌握通識課程及學科教育基礎(chǔ)課程，以養(yǎng)成學習興趣及對解決實際問題的興趣為主，在此階段強調(diào)工程的科學與技術(shù)的基礎(chǔ)性。在教學環(huán)節(jié)設計和課程開發(fā)中增加與實際項目關(guān)聯(lián)的目標與愿景，首先引導學生接觸工程項目背景，了解生產(chǎn)流程，激發(fā)學習興趣，邀請企業(yè)技術(shù)人員和管理人員開設實訓講座，通過企業(yè)參觀、社會調(diào)研等實踐形式，在了解專業(yè)背景的基礎(chǔ)上，加深對工程實踐的認知；同時教學團隊可以將研究方向及研究成果與學生進行分享，鼓勵學生養(yǎng)成積極學習的態(tài)度。由于將抽象的理論知識與具體的實際問題進行深度融合，這更有利于提升技術(shù)素養(yǎng)及學習效果。

第二階段：在第二、三學年，進入項目實施階段，實現(xiàn)“學中做、做中學”，強化專業(yè)基礎(chǔ)知識及專業(yè)課程知識。在增加知識儲備的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，并能夠參與團隊合作實現(xiàn)工程新產(chǎn)品、新過程、新系統(tǒng)的創(chuàng)建和運行，在此階段既強調(diào)技術(shù)的科學性和創(chuàng)新性，又強調(diào)非技術(shù)的社會性。學生可參與教師團隊的科研活動，與研究生“結(jié)對子”，掌握查閱文獻的能力，了解研究領(lǐng)域的相關(guān)知識和科研工作的相關(guān)環(huán)節(jié)，在教學環(huán)節(jié)中依托前期需求調(diào)研基礎(chǔ)上，圍繞產(chǎn)品開發(fā)進行設計、制造以及相關(guān)附屬工作的展開，并在專業(yè)實驗、綜合實踐和工程實訓中予以實施。通過參與工程項目以及科研活動，提升實驗、觀察和知識發(fā)現(xiàn)的能力，擴展分析推理與問題解決的能力。

第三階段：第四學年，以滿足社會及工業(yè)企業(yè)對人才的需求為目標，在擴展專業(yè)前沿方向的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對專業(yè)知識及技能的融會貫通，進而達到更深層次理解工程研究、技術(shù)發(fā)展對推動社會發(fā)展的影響。結(jié)合研究團隊及完成工程項目所承擔的角色選定畢業(yè)論文選題，完善前期開發(fā)、設計、工藝等方案，進行實驗設計及數(shù)據(jù)分析，完成畢業(yè)設計開題、中期等階段性成果報告，最終完成畢業(yè)設計環(huán)節(jié)并全面提升在企業(yè)、社會背景下進行構(gòu)思、設計、實施和運行的綜合能力。

上述3個階段按照“練習”—“學習”—“再練習”的過程層層遞進、相互關(guān)聯(lián)，所有的課程與教學環(huán)節(jié)不是割裂的，是圍繞產(chǎn)品的項目周期展開的，從前期的構(gòu)思到最終的產(chǎn)品呈現(xiàn)實現(xiàn)全過程多維度的教學過程。以反映工程實踐的項目為載體，構(gòu)建產(chǎn)教學研一體化課程體系，開展教育模式改革，以產(chǎn)業(yè)問題為導向，強化培養(yǎng)學科專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)，學生能解析問題，融入項目主動學習，提升發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，有效縮短與社會接軌周期，達到真實工程實踐所需人才素質(zhì)要求。

四"一體化教育模式應用效果分析

以中北大學機械設計制造及其自動化專業(yè)為例，通過構(gòu)建“1+2+1”全過程、多維度產(chǎn)教學研一體化課程體系，將OBE-IPBL模式納入教學環(huán)節(jié)，將工程項目、科研任務與課程教育相結(jié)合，改進了教學方式，從而幫助學生增強知識儲備、提升綜合素養(yǎng)能力、擴展自主學習的思維，促使學生更加符合社會和市場對于工科專業(yè)的人才需求。

由于教學環(huán)節(jié)設計以實際工程項目為背景，更加關(guān)注工業(yè)企業(yè)的技術(shù)需求和人才需求，課程及實踐教學環(huán)節(jié)的目標建立在就業(yè)后從事的實踐工作所需能力的基礎(chǔ)上，在具體的實施過程中也邀請實習工廠、產(chǎn)學研合作單位共同建設課程內(nèi)容，共同設計教學環(huán)節(jié)，共同評價培養(yǎng)質(zhì)量。為符合當前工業(yè)企業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的新趨勢、新特點，2019年以來針對培養(yǎng)方案和教學大綱進行了2輪全面的修訂和完善，實踐教學環(huán)節(jié)的學分占比達到29.01%。教學過程既強調(diào)學科基礎(chǔ)，同時也注重工程設計開發(fā)能力，重新設計實踐環(huán)節(jié)，為學生提供“準生產(chǎn)”的真實場景，綜合性、設計性實驗比例達到80%。學生的團隊合作，作業(yè)分工是按照企業(yè)運作模式的不同部門進行角色部署的，整個過程環(huán)環(huán)相扣，以符合工程產(chǎn)品生命周期的實踐環(huán)節(jié)達成對學生的過程性培養(yǎng)。

從2020年至2023年，實施的三年來，該專業(yè)本科畢業(yè)生的就業(yè)率是93.81%，并且90%以上的用人單位在畢業(yè)生就業(yè)情況回訪中選擇了“滿意”。學生在歷年的“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、機器人創(chuàng)新設計大賽、全國大學生光電設計競賽、先進成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽和中國大學生機械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽等各類大賽中累計獲獎60余項，在畢業(yè)設計、綜合實驗實踐中完成復雜、綜合項目課題的比例達到70%以上。我們在山西運城、晉中、臨汾等多地成立了產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，積極探索產(chǎn)教融合、多方協(xié)同育人的教學模式。教師團隊獲省級教學、科研獎項6項，承擔省部級以上教學科研項目20余項，控制系統(tǒng)設計、機械設計等5門課程獲批國家級一流課程。學生的專業(yè)技能、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、團隊合作能力、解決復雜工程問題能力及綜合素養(yǎng)，都有不同程度提升，符合當今社會對工科專業(yè)人才的實際需求。

五"結(jié)束語

通過開展工程項目化的教學改革，將工程項目實踐轉(zhuǎn)換為載體，通過產(chǎn)科教融合的資源整合，以學生實踐需求促進理論學習，進一步對社會、企業(yè)和學校相關(guān)資源聯(lián)合，并通過交叉融合技能與實踐，培養(yǎng)學生獨立學習、團隊合作、創(chuàng)新發(fā)展和分析解決問題的能力。改變以教師為主導的教學模式，以產(chǎn)品生命周期為主線，生產(chǎn)流程成為引導和指揮教學環(huán)節(jié)的主要指標，進行教學范式的轉(zhuǎn)變。學生參與有助于培養(yǎng)其科研和社會服務意識，增強了解決實際問題的能力，培養(yǎng)了社會責任感。

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基金項目：山西省高等學校教學改革創(chuàng)新項目“機械類專業(yè)人才培養(yǎng)中項目管理能力的有效達成方法研究“（J2021370）；山西省研究生實踐教學改革和能力培養(yǎng)項目“工科專業(yè)學位研究生維度全過程實踐能力培養(yǎng)模式及方法研究“（2023JG129）

第一作者簡介：溫海駿（1975-），男，漢族，山西晉中人，工學博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為制造過程監(jiān)測與控制、智能自主移動機器人。