工科类实践教学模式探讨

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摘要：以湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室为例，从实验实训、课程设计、毕业设计和创新实践等多个角度探讨了工科类专业创新性实践教学模式，在现有实践教学模式基础上，提出了具有“多元化的基础实验和综合实践教学模式”、“个性化的创新实践教学模式”和“校企合作的工程实践教学模式”的多元化灵活的创新性实践教学模式。实践结果证明了该教学模式的有效性，以期通过该创新性实践教学模式的改革，为我校向应用技术型高校转型提供一些思路和方法。

关键词：工科类；实践教学模式；创新性；工程实践

教育部、国家发展改革委、财政部在教发〔2015〕7号文件中关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见中指出：转型高校在人才培养方面，要加强实验、实训、实习环节，实训实习的课时占专业教学总课时的比例达到30％以上［1］。湖北师范大学作为我省首批全面转型的11所本科高校之一，如何做好实践教学，探讨创新性的实践教学模式已是迫不及待。从目前的国内实践教学模式来看，仍然存在着重理论、轻实践和创新能力不足的现象。可以说，实践教学仍然是各个高校工科类专业相对薄弱的环节。目前国内外教学研究学者从多个方面对工科专业创新性实践教学模式进行了研究，近年来取得了较大的研究成果。卢琴芳等人提出了集校内实验、实训与校外基地实践为一体的化工专业实践教学模式，具有“内外结合、虚实结合、循序渐进”等特色［2］；衣秋杰学者通过采取课程设计任务先行化、设计内容系统化、工程化、指导方式多样化、评价体系指标化等措施构建内容丰富、层次分明的课程设计体系［3］；蒲艳玲学者搭建了多元化的实践育人平台，建设了优秀的实验教学团队，重构了系统的实践教学体系，构建了完善的实践教学模式，对强化大学生实践能力、创新能力和工程能力的培养起到了良好的促进作用［4］；陈英杰等人将“以赛促学、以赛促练、以赛促教”的教学模式贯穿大学生学习的全过程，形成“4年不断线”的工科学生竞赛与教学结合的实践教学模式［5］；卢艳军学者结合CDIO工程教育理念，提出以项目组织、任务驱动、能力导向为重点的项目式实践教学模式［6］。这些实践教学模式分别从实验实训、实践基地、课程设计、实验教学团队、创新能力和学科竞赛等多个角度提出了不同的实践教学模式，虽然取得了一定的成绩，但是大多都是对原有实践模式的改进与完善，没有考虑到学生的个性化选择、知识水平的不断增长和创新能力的培养等问题，并且改进的实践教学模式均是针对某一个或几个方面的实践问题，因此如何充分考虑和构建实践模式的多元化、个性化和创新性，是地方高校特别是应用型转型的高校当前急需探讨和探索的问题。

1多元化的创新性实践教学模式探索

电气工程及其自动化和自动化是我院最早开设的两个本科专业，这两个专业的人才需求旺盛，如何开展这两个工科专业的实践教学对于人才的培养至关重要。湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室是2013年我校与罗克韦尔自动化有限公司共建的校企合作实验室。该实验室的宗旨是依托罗克韦尔自动化有限公司巨大的共享资源联合培养个性化和创新性的人才。2015年，我院和湖北三丰智能输送装备股份有限公司联合成功申报了智能物流输送装备湖北省工程实验室，该实验室目前也主要依托在罗克韦尔自动化实验室。几年下来，通过双方的不断努力，在实践教学方式方面取得了一定的成绩。多元化的创新性实践教学模式整体思路如图1所示。从专业实践教学过程和培养学生的个性化和创新能力角度出发进行分析，将工科类专业的实践教学环节分为三个模块：基础实验和综合实践、创新实践和工程实践。其中，基础实验和综合实践是校内课堂的必修课程环节，保持其普遍化和多元化的特点，是创新实践和工程实践的基础环节；创新环节则是培养学生个性化和创新化，从大学生创新创业训练项目、大学生本科立项和各种专业科技竞赛项目中激发学生的兴趣爱好；工程实践环节则是面对校企合作教学模式和毕业生工作岗位化，与相关企业联合实现订单式培养，贯穿“工程实践”的概念，为学生将来创业和就业打下良好的基础。1．1多元化的基础实验和综合实践教学模式基础和综合实践教学是保证正常教学环节的重要组成部分，也是后续创新实践和工程实践环节的基础保障。基础和综合实践环节主要就是课堂内的课程实验和各种专业综合课程设计。从目前的实践教学效果和现状中［7－10］可以看出，目前的基础实验和综合课程设计存在着流水线式的特点，大部分实验只是验证性的性质，形式化较为严重；综合课程设计具有一定的灵活性，但是也存在着设备少，设计项目成员多的问题，这就导致部分学生存在打酱油的性质，各个专业课的综合课程设计相互独立，很难激起学生的设计兴趣。多元化的基础实验和综合实践教学模式主要针对以上存在的问题，将基础和综合实践教学进行多元化，基础实验的题目也进一步细分为必做、选做和综合等几个环节，让学生根据自己的学识程度自由选择不同的实验课题。比如我们学院的所有基础和综合实践里都设置了必做、选做和综合三块，在保证学时的基础上，除了必做之外，学生可以根据自己爱好自由选择其他模块进行实践，而不是强制性的，大部分学生表现出较高的学习兴趣，同时也丰富和提高了其综合能力。之前做实验走过场、玩手机等现象得到了有效的抑制；综合课程设计采取指定和自拟课题的形式，鼓励部分学生将自己的科研项目课题、科技小制作等相关实践成果应用到课程设计里，注重团队协作精神的培养。比如在单片机课程设计方面，学生可以将自己参加比赛制作的成品或是平时的小制作加以改进，丰富一些新的功能等，课程设计的题目也不要仅仅限于课本上的已定题目，可以根据自己设计自拟题目，这样不仅可以提高课程设计的质量，也为后续的比赛和科技发明打下基础。基础实验和综合实践教学模式主要针对大一和大二低年级的学生，这些基础和综合的实践教学内容有助于他们对专业课打下良好的学识和实践基础。1．2个性化的创新实践教学模式个性化的创新实践教学模式是指针对不同知识水平、不同层次的学生进行量身定制不同的实践教学模式，充分发挥其最大的兴趣和潜力。个性化的创新实践教学模式包括大学生创新创业训练项目、大学生本科立项项目及各级专业性的科技竞赛等。大学生创新创业训练项目又包括创新训练项目、创业训练项目和创业实践项目三类。创新训练项目主要培养学生的创新能力，可以自主或通过指导老师的指导下完成相关项目的创新性实践。主要是从大三的高年级学生中选拔出这批学生，完成个性化的创新性实践，湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室具有价值600万左右的创新实验设备，可以为这类学生提供良好的实践场所。学院每年也会举办一些相关知识讲座来帮助学生提高撰写项目的成功率，我院每年都有至少两个项目申报成功；创业训练项目和创业实践项目主要是通过团队编制商业计划书，提出具有市场前景的创新性产品。这类学生可以通过自主创业的形式来推销和展示自己的创新性产品，学院每年也有部分学生创业成功或是得到学校或省里的相关资助。大学生本科立项项目则是另外一种鼓励学生自主个性化的创新性实践方式，可以通过选拔学识水平不错的高年级学生进行申请，再以论文或创新性产品的形式结题。学院会为学生配备相关的指导老师，立项的作品每年都能获得校级挑战杯的奖项，也有一些在相关关杂志上；工科类的专业性科技竞赛非常多，我院每年都会通过罗克韦尔自动化实验室选拔一批感兴趣的学生参加全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛、“AB杯”全国大学生自动化系统应用大赛和全国青年科普创新实验暨作品大赛等，当然除此之外，还有大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等。这些参加各类科技竞赛的同学将来就会自主选择在这个实验室进行毕业设计和毕业实习。1．3校企合作的工程实践教学模式依托校企共建的罗克韦尔自动化实验室和智能物流输送装备湖北省工程实验室，对工科类专业的实践教学人才培养目标与规格进行准确定位，与相关企业共同开发实践教学模块化课程体系及课程，实现专业课程的项目化、情景化和职业化。学院转型发展期间，加大与湖北三丰智能输送装备股份有限公司、湖北三丰驰众机器人有限公司、黄石东贝机电集团太阳能有限公司、黄石华科新能源科技有限公司、黄石市民生太阳能科技有限公司、黄石红鹰新能源科技有限公司、黄石科威自控有限公司等多家企业的合作，取得了不少的成绩与项目经费。利用多种奖励手段鼓励教师到企业参与技术开发任务，企业技术人员到学院担任项目课程教学任务和实习实训指导任务。与相关合作的企业建立稳定合作联系关系，除了这些企业能提供本专业强大的共享资源外，也能为本专业的毕业生提供稳定专业人才输送渠道。校企合作的实践教学模式可以完成本专业的实践教学有：生产实习、专业认知、社会实践和毕业设计等模块，整个教学模式中始终贯穿着“工程实践”的概念，充分发挥了合作企业在实践教学中的牵引和指导作用。毕业生的毕业设计和毕业实习都可以选择在相关企业完成。

2创新性实践教学模式效果分析

2．1完善了校内、外实训实习基地通过具有“多元化的基础实验和综合实践教学模式”、“个性化的创新实践教学模式”和“校企合作的工程实践教学模式”的多元化灵活的创新性实践教学模式的实施。近两年，我院新增了多项校内实训实习基地。分别是：2014年获批了中央财政支持地方高校发展专项资金建设项目———机电工程训练中心；2015年，我院和湖北三丰智能输送装备股份有限公司联合成功申报获批了智能物流输送装备———湖北省工程实验室；与相关企业合作，继续完善与加强了与黄石东贝机电集团、黄石华科新能源科技有限公司、黄石市民生太阳能科技有限公司、黄石红鹰新能源科技有限公司、黄石科威自控有限公司、湖北三丰智能输送装备股份有限公司等多家企业建立的合作关系，并将利用企业资源不断加强校外实习实训基地建设。这些校内外的实训实习基地很大程度上缓解了我院毕业生毕业设计和毕业实习的安排压力，为创新性实践教学模式打下了坚固的基础。2．2促进了学校工科专业的发展与建设通过实施多元化灵活的创新性实践教学模式，形成学校工科专业特色。2015年获批了湖北省高等学校战略性新兴（支柱）产业人才培养计划本科项目———电气工程及其自动化（新能源方向），同时也是学校向应用型转变的首批试点专业之一。2016年，我院准备继续申报湖北省“专业综合改革试点”———电气工程及其自动化专业。这些都可以为我校工科类专业向应用型转变提供一些借鉴。2．3个性化创新性实践教学取得丰硕成果近几年，通过实施多元化灵活的创新性实践教学模式，很多学生通过个性化选择积极申报了大学生创新创业训练项目、大学生本科生立项和各类专业性科技竞赛，取得了不错的成绩。其中，近两年来，大学生创新创业训练项目获批6项，大学生本科生项目立项和结题20几项，很多结题的作品还参加了“挑战杯”、“电子设计大赛”等；依托湖北师范大学罗克韦尔自动化实验室的个性化创新性实践在各类专业性科技竞赛中更是取得了不俗的成绩。近两年，参加的“AB杯”全国大学生自动化系统应用大赛、全国大学生“西门子杯”工业自动化挑战赛和RoboMasters全国大学生机器人大赛中获得国家级二等奖一项，三等奖两项，省级奖多项，还有全国青年科普创新实验暨作品大赛和大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等也是拿到省级奖励多项。

3结语

通过构建“多元化的基础实验和综合实践教学模式”、“个性化的创新实践教学模式”和“校企合作的工程实践教学模式”的多元化灵活的创新性实践教学模式，完善了校内、外实训实习基地，促进了学校工科专业的发展与建设，为我校工科类专业向应用型转变提供了一些借鉴。通过基础化、个性化和工程化概念的实践教学模式，促进了实践教学质量的提高，更重要的是提高了学生的创新意识和工程化的实践操作能力。实践效果证明了该创新性实践教学模式的可行性。

作者:涂建 詹习生 黄贞辉 杨青胜 单位:湖北师范大学

参考文献：

［1］教育部，国家发展改革委，财政部．三部门印发关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意［EB／OL］．http：／／www．gov．cn／xinwen／2015－11／16／content＿5013165．htm，2015－11－16．

［2］卢琴芳，严平，汤明．地方高校化工专业“四位一体”实践教学模式的探索［J］．化学教育，2014，（2）：15～17．

［3］衣秋杰．工科类本科课程实践教学体系改革与探索［J］．中国电力教育，2014，（6）：122～123．

［4］蒲艳玲．工科高校创新实践育人模式的研究与实践探索［J］．自动化与仪器仪表，2015，（4）：219～224．

［5］陈英杰，刘健，唐新军，等．以赛促学、以赛促练、以赛促教—工科大学生竞赛与教学结合的教学模式探索与实践［J］．中国管理信息化，2015，（18）：246～248．

［6］卢艳军．项目式专业实践教学模式改革探索［J］．计算机教育，2016，（1）：67～70．

［7］沈振乾，李强，史风栋．以项目为依托的电工电子实践教学改革与创新［J］．中国现代教育装备，2010，（9）：147～148．

［8］丁守成．理工科电工电子实验教学改革的研究与实践［J］．实验技术与管理2008，25（3）：114～115．

［9］郭勇义．以行业背景凝炼特色，注重工程实践能力培养［J］．中国高等教育，2006，21：36～37．

［10］涂建，黄贞辉，黄真娟．浅谈工科类电工电子实训教学模式创新与改革［J］．湖北师范学院学报（自然科学版），2014，34（3）：96～99．