新工科背景下實踐教學模式的改革與構建

周 靜 , 劉全菊, 張 青

(1. 黃岡師范學院 計算機學院, 湖北 黃岡 438000；2. 黃岡師范學院 教務處, 湖北 黃岡 438000)

目前,新工科的內涵是以立德樹人為引領,以應對變化、塑造未來為建設理念,以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑,培養未來多元化、創新型卓越工程人才,具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征[1]。地方院校理工科專業在人才培養的過程中還是偏向基本理論和基礎知識教學,但實踐教學培養學生創新意識和能力的作用是不可替代的。理工科專業應用型教學模式與創新型實踐的結合,需要高校理論課堂與企業實踐室資源的互補,以自主設計實現實踐過程和培養創新能力作為實踐教學的主要目標[2],探討在新工科背景下以卓越工程人才培養計劃環境為牽引、以院校資源整合與共享環境為基礎、以校企聯合培養合作教學模式環境為動力、以轉型改革發展環境為主線,從而有效解決理工科專業實踐教學存在的問題,改革和創新實踐教學內容和理念,實現以實踐教學過程中培養學生創新能力為實踐教學目標。

1 地方院校實踐教學中普遍存在的問題

1.1 實踐教學內容

地方院校對國家設定的“卓越工程師培養計劃”實施力度不夠,缺乏對實踐教學的重視[3],理工科專業實踐教學學時基本只是理論學時的1/4,實踐教學的內容也導致了學生在實踐學習過程中缺乏足夠的時間完成實踐項目任務,而且教學模式和內容相對比較陳舊，學生被動接受教師的實踐演示,使學生對課程的理論學習感到抽象和空洞。

1.2 專業實踐師資建設

地方院校區域局限性引起的各種資源不足,使之缺乏合理的專業實踐教師隊伍。理工科專業實踐教師隊伍建設是提高實踐教學水平的重要方面,直接決定了實踐教學效果和應用技術型人才培養質量。目前部分高校中缺乏一支年齡、結構科學合理的實踐教師隊伍,影響了教學質量。

1.3 校企合作和資源共享

地方院校與企業及其他院校合作力度不夠，使之缺乏配套的實踐資源。很多高校理工科專業由于實驗室設置單一、實踐基地不足,因此將不同課程實驗放在同一個實驗室里進行。實踐教學不是簡單地在軟件環境上安裝某個開發平臺就能完成,需要多方面環境和網絡工具以及校外企業設備才能完成,如果沒有相應的實踐設備、實踐環境、實踐仿真軟件,實踐教學根本無從談起,從而也限制了實踐過程中學生的自主創新能力的培養。

1.4 傳統教學理念與教材配對

地方院校傳統教學理念使之缺乏與理論教學配套的實踐教材和教學內容。目前不少的理工科專業實踐教材存在的問題是沒有與理論教材有效地配對,同時實踐內容單一,能夠提供給教師參考借鑒的內容很少。理工科專業課程實踐教學中,現在使用的都是針對專業而自編的偏重于軟件開發和仿真實踐方向的實踐教材[4],致使實踐教學依然沿用傳統的教學理念。

2 融合多環境改革實踐教學模式

多環境在本文中是指地方院校“卓越人才培養計劃”工程推進深化階段,本科與高職院校資源整合與共享的環境、“?！蟆薄靶！！甭摵吓囵B模式強化階段的環境、轉型改革發展鍥機的環境等。綜合型地方院校具有基礎學科辦學經驗和多學科專業交叉發展的特征,在孵育新工科人才方面融合多環境獨特的優勢可以有效提高實踐教學效果。按照新工科建設的要求進行改革,實現增量優化、存量調整和交叉融合,既是理工科專業類總體戰略轉型發展面臨的問題,也是理工科專業實踐教學必須解決的問題。

2.1 “卓越人才培養計劃”推進優化實踐內容

“卓越人才培養計劃”工程要求高校專業人才培養模式與對口行業企業形成新機制的聯合培養人才模式,讓對口行業企業從培養目標、教學內容、教學方法手段等方面參與高校專業人才培養過程,形成高校和行業企業共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養過程、共同評價培養質量、共同制定實際需求培養目標、突出實踐教學內容的模式。目前需要強化理工科專業“卓越工程師實踐班”的建設,體現出推進實踐內容的更新設計的效果。

利用“卓越人才培養計劃”推進深化地方院校改革[6],通過改革教學方法、教學過程等更新、設計實踐內容。針對理工科專業的實踐教學模式,主要采用“獨立設課”的開設方式、“啟發式”的教學方法、“精講多練”的實踐過程?！蔼毩⒃O課”主要是實踐教學不完全依附理論教學,實踐項目之間也相對獨立,每個項目以“任務項目驅動”案例方式開設；“啟發式”主要是調動學生對實踐項目課題的興趣性和自主創新性,實踐教學課由教師針對項目精講實踐原理和目標,再由學生自主實踐；“精講多練”主要是實踐課讓學生成為“主角”,只要學生完成項目目標,實踐教師對過程和方法不做決定性指導。

2.2 改革調整學習及考核方法

當省屬本科地方院校與高職高專學校進行院校資源整合后的環境下,針對目前高職高專學校與省屬本科地方院校進行轉型改革發展之際如何做好人才培養的問題,以及綜合高職高專學校與省屬本科地方院校的第一線教學實踐經驗和人才培養方案的研究和修訂工作等[5],通過對不同層次學生(本科生、?？粕?、高職生)的學習方法、教學方法和課程體系以及考核方法進行問題探討、研究分析和改革實踐,改革構建出“虛實結合”的學習方法和多方式的考核方法。

利用院校資源整合與共享環境改革,進行學習及考核方法改革。通過院校資源整合共享不同專業、不同層次的教師資源,促進學生自主學習；通過共享教師資源構成學習興趣團隊的多方位學習方式和環境,有利于學生多途徑地獲取知識、交流學習、掌握知識。將規范性管理和多方式考核方法應用到實踐教學體系中,積極探索科學合理的實踐考核方式,鼓勵學生對實踐項目進行自主創新和設計,對考試方式方法進行改革。

2.3 “?！蟆薄靶！！甭摵吓囵B

依托校—企合作、?！Ｂ摵吓囵B辦學模式,真實解答“兩轉兩改”背景下如何實現突出創新創業教育理念、以教學改革促專業發展、切實提高應用型技術性人才培養質量的問題。深入調研中外教育模式和學習轉型發展精神,制定和確定聯合辦學模式下應用型技術性人才培養的目標,以理工科專業校企聯合培養模式為研究對象,落實“校—?！薄靶！蟆甭摵吓囵B合作模式的運行,剖析新形勢下課程體系、教學模式和學生能力三者的共性和特性問題,把握具有針對性的聯合培養教學模式的走向。

協調“校—企”“?！！甭摵吓囵B合作辦學模式強化階段環境,解決校企合作和資源共享操作性的問題,協同創新校企合作教學模式,提高學生創新能力。采用“請進來,走出去”的方式,將部分必修提高型課內實踐項目在企業讓企業教師以企業項目資料為實踐教材進行授課,還可以將最新專業知識以課外選修方式聘請企業或行業工程師進行課堂實踐教學,還以“社會認識”和“專業見習”的方式將學生引入對口行業企業進行實踐學習。

2.4 轉型改革發展

省屬地方本科院校轉型改革發展試點的主要任務中的首要任務是“構建應用技術特色鮮明的人才培養方案”。借助地方高校轉型改革發展的契機改革地方院校傳統教學理念。理工科專業實踐內容的基礎和核心是培養學生的基本技能和創新能力。針對自身特點和理工科實踐環境自編教材,教材內容的設計需要全面考慮學生對基礎內容的熟練掌握,并在基礎內容的范圍、步驟和結果基礎上,延伸學生的認知和思維過程,引導和開發個人的創新力來完成實踐內容。同步更新教學理念為“面向專業分類,層次分班實踐教育”,即對教學理念進行改革,設計為以專業分類教學和以興趣能力層次分班實踐改革方案,也就是將學生按所在專業分為多個類別(如項目競賽類、軟件開發類、創新創業類等等)以及分為多個小班(如項目競賽團隊班、軟件開發團隊班、創新創業團隊班)進行教學和培養。

融合多環境改革實踐教學模式和內容,有效解決相應存在的實際問題,見表1。

表1 多環境對實踐教學模式的改革

3 融合多環境構建“四層次四方位”實踐教學體系

新工科倡導需求牽引學科、資源、機制和體系等交叉融合為目的,在新工科背景下融合多環境對實踐教學體系進行立體式改革研究,借助多環境的協調功能實現理工科專業實踐教學過程中培養學生的創新能力[8]。創新改革依托多環境為底層基石,設定方位為中層線路,落實措施為具體操作,搭建模式為頂層架構,通過4方面的融合多環境,構建理工科專業“四層次四方位”實踐教學體系。

3.1 教學模式頂層設計

借助地方高校轉型改革發展的契機環境,通過更新理工科專業實踐傳統教學理念推進轉型改革落實到具體點,修改課程實踐教學的“項目內容和目標”的方式,將實踐內容頂層設計與高校轉型改革發展的具體內容相互融合接軌。理工科專業實踐課程內容對于基礎型項目作為引導階段,其內容盡可能簡練、快速,使學生能在實踐指導書的引導下快速完成基礎內容；實踐課程內容對于綜合型和提高型項目作為設計階段,要求學生在完成基礎型實踐的基礎上,進行自主的知識比較、分析、改進，從而完成自主綜合設計[7]。

3.2 改革機制整合資源

加大資源整合與共享環境力度,促進機制改革,利用實踐仿真教學中心平臺和整體加大實踐項目教學和實踐環境改進力度,突出學生實踐自主設計能力和創新意識的培養。充分利用多校區網絡平臺資源整合形成實踐教學資源平臺，實現實踐教學的開放化運行和管理,以提高學生自主設計動手能力和為學生創新意識培養提供良好的條件。實踐環境采用“實虛”結合,同時采用“精講多練,講學互動”方式改進實踐教學模式,達到提高學生自主設計和創新實踐能力。

3.3 協同創新聯合培養

協調“?！蟆薄靶！！焙献髀摵吓囵B辦學模式強化階段環境,創新聯合培養教學模式,利用企業豐富的硬件資源和強有力的師資力量,將部分實踐項目轉到企業實際環境中,讓學生身臨其境做項目,體會項目內容原理。實踐方法采用“啟發式”指導以及“精講多練”的實踐過程是提高學生創新實踐思維和能力的關鍵。整個實踐教學過程,首先,要求教師對項目進行精講,指點出原理和要點；其次,無論是課內還是課外都要求師生進行互動討論；最后由學生對實踐結果進行分析與討論。通過強化合作將實踐課程設置與學習目標聯系起來,從而實現以學生為中心的自我學習轉化為以學生學習為中心的教學責任機制。

3.4 工程推進更新理念

利用“卓越人才培養計劃”推進深化階段環境,具體落實培養計劃工程推進,進行課程改革和教學改進。對課程實踐教學的“項目類別”進行改革為“課外自主”和“課內指導”的方式,以此培養和提高學生自主學習、自主創新思維和能力。該實踐教學覆蓋全部內容和知識點,突出通過課內與課外相結合開設實踐項目的教學實踐方法,實現使用仿真軟件和硬件設備相輔的實踐工具進行項目設計,從而提高學生的工程實踐自主設計和創新能力。

融合多環境優勢構建的“四層次四方位”實踐教學體系模型,如圖1所示。

圖1 “四層次四方位”實踐教學體系模型

4 融合多環境對實踐教學模式改革的作用

4.1 創新點

橫向層面和縱向深度形成的“四層次四方位”實踐教學模型,結合學校實際情況,有效綜合多環境的資源共享使用,解答如何以教學改革促專業發展的問題,突出體現培養學生創新意識教育理念,達到提高應用技術型人才培養質量的效果。

理論聯系實踐的論證研究方案,借鑒國內外成功案例和先進新理念[11],采用“邊研究邊實踐”思想進行研究和實踐,為地方院校進行轉型改革發展提供改革方向和參考案例。

體現培養學生創新意識教育理念的體系頂層設計,構建“四層次四方位”實踐教學模型的新理念的人才培養模式,突出培養學生學習興趣、交互學習和自主創新能力,促進學生主動學習和自主創新能力等全面發展。

4.2 應用價值及推廣

融合多環境改革實踐教學模式的成功開展,將有效推動和促進地方高校理工類專業向應用技術性轉型發展改革；有效利用多環境的融合,對現有資源的整合和共享提出新方式；有效促進落實“卓越人才培養計劃”工程[12]。轉型改革的成果,可直接為地方高校和轉型發展試點高校提供可能的轉型走向和經驗等,對于當下需要轉型發展改革的高校,特別是為地方轉型發展試點高校中理工科轉型發展試點專業的創新創業教育理念改革發展提供現實依據,有效完善教學模式的改革。

4.3 實踐教學成效

通過融合多環境構建實踐教學模式,實現轉型發展改革，我校理工科專業由師范型轉為應用技術型,比如計算機學院的理工科專業畢業學生就業率每年達99%,教師為“雙師雙能”型比率達78%。通過校校資源整合,技術性設計性實踐室每年增加3個；通過校企聯合培養機制,計算機學院每年新建2個校企合作基地；通過卓越工程的推進,計算機學院“軟件工程卓越工程師”班的學生獲得“藍橋杯”全國團體賽二等獎1項、個人賽一等獎3項,全國服務外包大賽二等獎1項、三等獎4項。

5 結語

在新工科背景下利用融合地方院校多環境優勢，通過對實踐教學體現改革的目的,一是與專業轉型改革發展相接軌,二是強化“校企”聯合培養、資源整合和共享的模式,三是提高學生交互學習興趣、自主創新和實踐能力。有效融合多環境改革實踐教學模式,構建實踐教學“四層次四方位”體系模式,已經應用在理工科專業的實踐教學中。

References)

[1] 鐘登華.新工科建設的內涵與行動[J].高等工程教育研究,2017(4):1-6.

[2] 陸勇,倪自銀.反思與重構:地方本科高校“卓越計劃”專業課程體系探索[J].黑龍江高教研究,2015,33(11):36-39.

[3] 宋鵬,李常洪,李補喜.管理類專業“雙驅動”實踐教學模式研究[J].教育理論與實踐,2017,37(5):3-5.

[4] 田運生,劉維華,王景春.綜合性設計性實踐項目建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2012,29(2):126-129.

[5] 周靜,劉全菊,張青.高職高專學校與地方本科院校合并后通識課程體系的改革與構建:以計算機基礎課程體系為例[J].黑龍江畜牧獸醫,2016(7):260-262.

[6] 趙秋.高職院校綜合實訓項目實施的探究:基于南洋理工學院的考察學習[J].職教論壇,2010,6(2):42-43.

[7] 魏恒義.計算機網絡專題實踐中的創新能力培養[J].實驗室研究與探索,2013,32(8):97-101.

[8] 成丹,崔瑾,王慶亞,等.植物學虛擬實踐平臺的構建及應用[J].實驗室研究與探索,2016,35(2):62-66.

[9] 田運生,劉維華,王景春.差異晉級式實踐教學模式探索與實踐[J].實驗技術與管理,2016,33(1):191-194.

[10] 張巖.“互聯網+教育”理念及模式探析[J].中國高教研究,2016,27(2):70-73.

[11] 趙麗.從共享到共生:教育技術學專業課程教學模式探究[J].中國大學教學,2016(2):48-53,59.

[12] 鄭麗坤,關紹云,郭丹.計算思維引導的高校計算機基礎教學實踐研究[J].黑龍江高教研究,2016,34(2): 174-176.