新工科背景下應用型本科院校實踐教學質量提升研究

劉凌 姚梓萌 吳神麗 梁小明 何斌鋒

摘 ?要：文章通過對新工科人才國家戰略需求標準研讀，分析目前本校機械專業在新工科背景下人才培養中綜合實踐教學的匱乏，以及現有的實踐環節不能支撐社會對復合型人才的需求，提出通過提升老師的科研實力、學生參與老師科研項目以及科研成果轉化等形式從源頭上先解決老師的理論水平，并給出具體操作方法，通過“科研服務教學、科研促進教學、科研反哺教學”的思路，形成“科研-教學-競賽”三位一體的綜合實踐課程教學，以提升實踐教學質量。

關鍵詞：新工科;教學質量;實踐教學;應用型本科院校

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）15-0027-04

Abstract： Based on the study of the national strategic demand standards for new engineering talents， this paper analyzes the lack of comprehensive practical teaching in the training of talents in the new engineering background of the school's mechanical major. The existing practice links cannot support the society's demand for compound talents. The teacher's scientific research strength， students' participation in teacher's scientific research projects， and the transformation of scientific research results first has solved the teacher's theoretical level from the source， and specific methods of operation is given. Through the ideas of "scientific research service teaching， scientific research promoting teaching， and scientific research back-feeding teaching"， the formation of a trinity comprehensive practical course teaching of "research-teaching-competition" has improved the quality of practical teaching.

Keywords： New Engineering; teaching quality; practical teaching; applied undergraduate colleges

2017年2月，教育部開始積極推進新工科建設“復旦共識”，為響應國家戰略需求，支撐新經濟蓬勃發展，突破核心關鍵技術，迫切需要培養大批新興工程科技人才，尤其是創新型科技人才[1];于瀟淳等[2]和苗圩[3]提出了加強實踐教學培養的策略，以期為地方應用型大學培養適應企業需求的高素質工程人才奠定基礎，以適應轉型社會發展對復合型高技能人才的需求，同時提升青年學生的“創新動力”和“改革動力”;楊蕙馨等[4]和姚凱等[5]提出了“六位一體”創業型人才培養模式，理清制造業服務化與制造業轉型升級的關系，研究制造業服務化對轉型升級的影響效應;劉長海[6]和劉凌等[7]提出了“科研-競賽”相結合的多維度立體化實踐教學。陸廣地[8]提出實施“校企雙向考核機制”倒逼校企合作，而這些產業升級換代需要大量的復合型高技能人才的全力以赴才能實現;陳強等[9]提出實踐教學質量監控與評價體系的網絡化實踐教學與信息化平臺;張濤[10]從學校轉型發展推進力度不夠、專業實踐教學整合性差、傳統管理思維定式的影響、實踐教學經費投入不足及人才培養質量評價模式落后等幾個方面分析了本科院校綜合實踐不足原因，并給出了一些具體措施;林禮區等[11]和劉凌等[12]立足于解決復雜工程問題能力培養的教育理念，探索實踐教學體系的設計思路，從實踐課程體系構建、綜合實踐教學內容具體設計、實踐教學平臺建設和實踐教學質量評價等方面，著重討論如何構建計算機類專業實踐教學體系，為其他專業實踐教學體系構建提供了一種思路。呂營等[13]采用結構化案例，分析了工程教育“新興領導者”澳大利亞查爾斯特大學對本科生的培養理念、課程設計和教學模式，為面向工程科技創新的我國高等學校工程人才培養提供了參考。以上學者均從不同角度對實踐教學體系構建、實踐教學適應新工科發展需求等角度進行了闡述。適應創新型國家的需求，從“科研服務教學、科研促進教學、科研反哺教學”方面開展研究的學者較少，科研對實踐教學提升方面研究也很少見到。本文主要以科研服務教學、科研轉化教材知識點和科研提升老師與學生創新能力等方面分別給出了一些建議，希望能為科研教學型教師提供一種思路。

一、科研項目成果引進課堂教學，提升教學水平

教學能力提升是一個永恒的話題，高校教師如果圍繞科研搞教學，教學一定會十分出彩，理論和實際相結合，提升了學生課堂學習的積極性和主動性。以教學為主的老師可以將30%～40%的時間投入到科研工作中，同時以科研為主的老師也積極承擔相應的專業課程、指導學生課外科技創新活動、各類創新型競賽和畢業設計。高水平的科研成果代表老師掌握的科研前沿，將科研成果帶入教學內容，從而帶動教學改革和課程創新建設，進而普遍提高人才培養質量。另外，通過學術報告、學術論壇等形式將當前學科專業熱點介紹給學生，引導學生對科學研究感興趣。在科研的帶動下，老師把自己科研積累的研發經驗帶入實踐教學中，使學生在實踐教學中掌握了產品研發過程，將科研的思維方法及成果融入教學中，得到了學生較高的評價。

二、科研轉化為教材，提升教材質量

教師的科研成果轉化成教學內容，學院倡導科研成果引入課堂、進入教材，鼓勵教師將最新科研成果融入教材，化為課程，開設反映學術前沿的選修課。如機械專業導論課程，通過校內教授和校外知名專家講解專業發展前沿，讓學生了解本專業的技術難題和需要攻關的技術，從大一開始就著重培養學生勇于擔當，敢于創新的精神，踐行了“三全育人”和課程思政元素引入課堂的思路。其中教師參編的《數控技術》為機電類“十一五”普通高等教育規劃教材，作為副主編的《數控車床技術與研究》是集多年科研與學生畢業設計論文基礎上合編而成，主編的《機械基礎》教材被評為普通高校“十三五”規劃教材，《機械CAD/CAM原理及應用》通過科研轉化為教材，主編的《智能制造》專著也是集多年科研成果的匯集。這些教材或專著作為本科生的課堂教材或課后讀物，能使學生及時了解、掌握本專業研究現狀及最新動態，以拓寬學生知識視野。利用科研反哺教學，受到學生的熱烈歡迎。

三、科研分解為畢業設計，培養學生實戰能力

支持教師結合承擔的縱橫向科研項目，作為本科生畢業設計題目，通過畢設的完成，使學生了解和掌握最新的前沿科學知識。據統計，每年本科畢業生有40%左右的課題來自老師的科研項目，畢業論文選題緊密結合老師所承擔的項目，學生結合老師的科研情況及具體社會實際進行選題。學生選到與老師科研緊密相關的畢業設計，畢業生能夠應用文獻資料和科研成果初步解決實際問題，具有較強的設計能力和實驗操作技能，很多科研項目實驗需要設計實驗過程，實驗參數，學生通過不斷的實驗，探索自己設計的工藝是否正確，自己設計的結構是否滿足工業現場需求，畢業設計的質量得到不斷的提高。通過畢業設計產生的專利和論文數量逐年增多，僅2020年畢業的107位同學的畢業設計，產生了SCI論文2篇，核心期刊以上4篇，普刊6篇，發明專利12項（受理），實用新型多項。學生通過畢業設計實踐環節產生的成果被教師用作課堂教學素材，教師每年有20%左右的科研項目是通過學生畢業設計存在的問題衍生新的問題，作為大學生創新創業項目或者下一屆學生的畢業設計題目，形成了理論-實踐-理論的閉環，提升了學生的科研實戰能力，也提升了老師實踐教學能力。

四、科研轉化為創新，提升學生科研能力和創新能力

學院要求專業骨干教師每人主管一個專業賽事，為培養學生的創新能力，科研能力強的老師成立興趣小組，挑選一部分學有余力的學生參加興趣小組，并積極申報實驗室開放項目、大學生創新創業項目，參加各類國家級、省部級大賽，增加了學生實踐創新的機會，增強了實踐創新的能力。近年來，一批學生的大創項目、競賽獲獎等都直接或間接來源于指導老師的科研項目。學生參與科研，不僅在研究中深化了課程理論知識，而且增強了提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養了創新精神、創新意識和創新能力。同時，通過學生各級各類大賽和實踐環節的指導，一些急需攻克技術難題也成為老師的科研突破點，進而為老師的科研項目申報提供了技術支持。從2020年起，學院制定了“七個一工程”的畢業要求，其中有一個要求就是學生大學四年要參加一個學科競賽。隨著“七個一工程”的提出，機械專業學生各種實踐環節成果層出不窮。主管賽事的老師主攻該賽事的規則和一些技術難點，項目組老師帶領學生設計裝置的結構與控制部分，機械專業2017級78名學生，2020年通過各種大賽產生了15項專利和4篇科研論文，有的形成了老師的科研項目;2020年學生競賽獲得國家級一等獎3人次，二等獎6人次，省級特等獎7人次，一等獎20人次，省級二等獎30人次，校級一等獎21人次，校級二等獎51人次，三等獎及優秀獎多人。大部分學生通過實踐教學和學科競賽，大幅提升了科研能力和創新能力，也有老師通過學科競賽或者大創項目中一些技術難點，申報了省部級以上項目并獲批，形成了科研促進實踐教學，實踐教學促成了科研項目的良性循環。

五、搭平臺促成果，學生教師科研能力大幅提升

1. 按照“基礎+綜合”“校內+校外”“課內+課外”“校企合作、產教融合”“項目+競賽”等模式，先后擴建了綜合實驗室，建立了校內實驗實訓中心、創新實驗實踐平臺、校企共建實驗實訓中心和校外企業實習基地等多元化實踐教學平臺，實施了學科競賽全員參與制度，實現了本科生參與學科競賽全覆蓋，著力提升學生實踐動手能力和創新能力，實現了機械專業學生的職前職后有效貫通和校企協同育人的無縫對接，較好解決了實戰訓練平臺資源匱乏的問題，為教職工科研項目的誕生提供了有力支持。很多平臺都是可以二次開發的，讓學生在現有平臺基礎上搭建新的裝置，完成新的功能。畢業設計或者機械創新大賽很多裝置在設計完成，通過模擬仿真，讓學生加工出成品，調試驗收后，作為機電液綜合實訓的實驗裝置，這樣既鍛煉了老師的科研能力，也提升了學生的科研能力，為學校節約了購買實驗裝置的資金。機械專業人才培養體系中實踐教學對科研的支撐作用如圖1所示。

2. 通過科研服務教學，創新了實踐教學模塊化教學，實行全方位多維度創新能力培養模式。按照時間維度、內容維度、目標維度以及畢業要求，科學設計了實踐教學模塊序列，增設了機電液綜合實訓、制造技術與數控加工和基于項目的技能拓展三個綜合訓練環節以及頂崗實習、創新創業訓練和項目實踐教學等三個實戰模塊，高度關注學生應用實戰能力的提升，體現了科研反哺教學的效果，如圖2所示。

六、科研服務教學，人才培養質量大幅提升

通過科研服務教學后，機械專業人才培養質量大幅提升，學生就業率、就專率逐年攀升（2018年就業率97.8%、就專率為85.74%;2019年就業率98.3%，就專率89.1%）的水平，學生考研率逐年遞增，人才培養質量得到制造行業和用人單位的普遍好評，大多數畢業生已成為區域經濟發展和行業建設的設計人才和技術骨干。近幾年，學生發表的SCI@EI檢索論文三篇，刷新了文理學院本科發表高水平論文的紀錄，EI收錄多篇，學生發表核心期刊論文數逐年攀升，成功獲批大學生創新創業訓練項目24項，學生申報國家專利42項，學生參與完成的省市級以上科技項目逐年增加，橫向項目多項。

七、結束語

通過本項目的研究得出以下結論：

（1）通過綜合實訓課程設置，促進了教師和學生的科研創新能力，強化了理論聯系實際的能力。近幾年，學生的畢業設計和各種大賽獲獎質量逐年攀升，學生參與老師的科研項目逐年增加，教師解決企業現場實際問題的能力大大增強。

（2）通過科研創新能力，學生綜合實訓能力大幅提升，也踐行了以科研促教學的方針，落實了新工科對復合型人才的需求。

（3）從這幾年老師的教學能力和科研能力提升看，學生培養質量也大幅提升，就業率大大增加，從2016年的一次就業率75%增加到2020年的94.5%;學生服務社會的能力也大大增強，每年畢業生進入大中型企業人數大大增加。

（4）從近幾年輸入給各高校的碩士研究生質量來看，受到各招生單位的一致好評，一進高校，立刻可以進入導師科研項目的研究工作中。

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