“理論-創新-產業”一體化教學模式探索與實踐

常曉恒,周文鵬,馮毅夫

(1.渤海大學控制科學與工程學院,遼寧 錦州 121013;2.安慶醫藥高等專科學校公共基礎學院,安徽 安慶 246052)

充分了解和掌握所學專業知識并將其應用于國民經濟領域是大學本科專業技能培養的重要目標。特別是對工科生而言,絕大部分學生剛入學時就迫切了解所學課程與工業生產有怎樣的聯系,通過所學理論如何解決實際生產問題[1-3]。盡管教師在課堂上給學生講解或演示所學課程在工業生產和生活中的用途,但通常這種講解達不到應有的效果。雖然本科生在學習專業課階段有機會到工業現場學習和觀摩,但由于體驗時間短,學生對一些實際問題也僅停留在感性認知階段。同時,受現場實際情況限制,大部分學生并不能全面地對實際生產情況進行深入的了解和掌握。理論學習和實際生產實踐之間存在一定的脫節,而這種脫節往往給理論和實踐之間聯系的緊密性帶來很大的影響[4]。此外,不論是專業認知實習、生產實習或者其他類型的實習,突出問題即是理論學習和實際生產實踐的不同步。通常情況下,理論學習后較長時間才安排實踐類實習,實踐教學往往滯后于理論教學,難以做到理論教學與實踐教學基本同步。尤其是有些專業學生班級及人數較多,由于理論教學與實踐教學銜接不暢,不能滿足學生個性化學習的需要,嚴重影響教學效果[5-6]。本文針對“理論-創新-產業”一體化協同教學模式進行研究,旨在利用已有科學研究平臺或已具備的校企合作條件,強化學生理論學習與生產實際的內在聯系,引導學生積極參加創新創業活動,提高學生的產業化意識。

1 “理論-創新-產業”一體化協同教學模式的內涵

所謂“理論-創新-產業”一體化協同教學模式,就是通過搭建集理論、創新和產業于一體的基地平臺,使學生做到用理論指導實踐、用實踐驗證理論,實現理論和實踐的有機結合和相互促進。教育家盧梭在《愛彌兒》中主張對學生的教育應服從自然的永恒法則,聽任人的身心自由自在地發展,其途徑就是讓學生用親身實踐獲得自己需要的知識。而教師應當用理論結合實際進行直觀教學,使學生生動活潑地進行學習?！袄碚?創新-產業”一體化協同教學模式,即能體現這一法則。

一方面,積極建構集理論、創新和產業于一體的基地平臺。目前,高校所建設的基地平臺基本上是科研屬性的平臺,真正做到與本科生教學產生聯系的平臺并不多。對此,應該改進基地平臺職能,利用已經獲得的科研成果,進一步豐富和完善理論學習、創新實踐和產業應用體系,這樣可以為本科生的理論學習和實踐提供良好的服務。同時,為了實現平臺的產業功能,應加大與企業的合作力度?；仄脚_中的生產實物應該與企業盡可能保持一致,保證生產實物突出專業性和實效性,從而實現理論學習和實際生產的緊密聯系。此外,在生產應用階段聘請企業技術人員和管理人員加入基地平臺,對學生進行具體的產業指導并提升協同教學效果?；仄脚_的構成主要有三個部分,具有三個主體功能,分別為理論學習、創新創業和產業應用。理論學習,包括課堂講授和實踐檢驗,充分考慮學生培養的應用性和專業特點,深化基本概念,強調知識應用,啟發邏輯思維,培養計算、綜合運用理論知識分析和解決問題的能力。創新創業,是以實際生產中存在的問題為基礎,并以此進行科技創新活動,充分挖掘學生內在的研究潛力,培養他們的創新精神。產業應用,是將學生和生產企業對接,充分了解行業背景、技術難題和產業需求以及企業運行方式、管理方式等,將創新成果和新技術等進行集中化、工業化的生產應用,強調“學以致用”的理念,增強學生創新創業意識、管理意識等。建設集理論、創新和產業于一體的平臺基地,可以整合本科生培養過程中一切教學和實踐資源,是對廣大學生專業能力培養與專業素質訓練有益的探索與實踐。

另一方面,深入推進教學、科研和校企合作各方面之間的相互協同。本科生“理論-創新-產業”一體化同步教學模式探索與實踐的教學改革方案,依托理論和實踐教學、科學研究和校企合作各方面之間的相互配合。高校教育教學和科研工作是相輔相成的,二者若能夠發揮各自優勢、協同育人,有利于更好地培養優秀人才。良好的科研工作能夠促進理論知識的活學活用,授課教師能夠以自己的科研成果為基礎,引領廣大學生接觸學科前沿、拓寬眼界、提升境界。與年輕學生思想進行碰撞,可以突破原有的知識局限并提出新問題,孕育新科研成果,或變成下一個科研方向的出發點。此外,在方案實施過程中應充分發揮科研優勢,將近些年取得的科研成果有效地融入教學和指導學生創新創業中。一方面為學生傳授了專業知識,另一方面還能夠引導學生形成良好的學習習慣。為了培育學生的科研和創新創業素養,校企合作對工科類本科生的培養具有特別重要的意義。通過與企業對接,了解企業需求,根據企業需求及時調整人才培養方案,進而了解新技術、新設備、新工藝,避免傳授知識的滯后性,同時與企業共同研發項目,對提升學生動手實踐能力起到很好的強化作用。基于此,學生可以提前了解意向崗位的要求,從而制定自己的職業發展規劃。

2 “理論-創新-產業”一體化教學培養模式的實施

“理論-創新-產業”一體化教學培養方式,應伴隨大學生本科教育培養全過程。方案的實施始終堅持以理論教學和實際生產的“緊密性”和“實時性”為主線的原則,堅持“盡早盡快”的培養理念。對此,大學一年級階段,針對“專業介紹”或“專業導讀”等課程應適當增加學時,專門對“理論-創新-產業”基地平臺進行介紹,向學生簡要地說明和講解平臺已經具有的功能、作用以及使用方法等內容,讓學生對實際生產中的專業知識形成概念性認識,產生好奇心,增加學習興趣。針對學生在大學期間所學的每一門與基地平臺相關聯的課程,由基地平臺授課教師、創新創業指導教師與企業合作人員緊密配合。對于課程涉及基地平臺中的實際應用,在經過理論學習后可以組織學生實時地進入創新和產業等環節,確保所學理論知識和實際生產應用的高度融合,從而保證二者之間聯系的緊密性和實時性。

按照學生大學期間每個階段所學專業知識,結合學科的特點,對學生有針對性地展開分階段訓練指導。對于一門具體課程來說,“理論-創新-產業”培養環節在實施階段上有時間先后。從理論學習開始,再進行創新創業,最終實現產業應用。為了確保理論知識和實際生產聯系的實時性,這三環節工作應該做到無縫銜接。同時,從空間角度來看,這三環節工作互相交叉、相互促進、相輔相成地協同推進。太陽能光儲充研發平臺,涉及系統建模、整流逆變、并網、電池儲能等技術。在完善功能和職責后,研發平臺可以成為集理論、創新和產業于一體的本科生教學實踐基地平臺,其涵蓋了電氣類本科專業開設的“高等數學”“大學物理”“電路”“模擬電子技術”“數字電子技術”“自動控制原理”“現代控制理論”“電力電子技術”“運動電機控制技術”等課程。下面以該基地平臺為例,闡釋針對性分階段訓練指導的培養方案。

第一階段:理論學習——推行課堂學習和實踐檢驗協同教學法。該階段面向課堂講授學習和實踐檢驗,側重于通過課堂上的理論學習與實際生產的認知相結合,培養學生從實踐角度研究自然規律的基本能力。對電氣類學生在大一學期開設“高等數學”“大學物理”“線性代數”等課程,當授課到一定程度時,如講授微積分、物理方程、矩陣等知識后,可以帶領學生進入“理論-創新-產業”的實踐檢驗環節。為學生講授平臺中系統數學建模等相關知識,引導學生獨自完成建立狀態空間表達式等系統方程。在大二學期開設的“模擬電子技術”課程,當授課到一定程度時,比如講授PN結等知識后,可以帶領學生進入“理論-創新-產業”的實踐檢驗環節。為學生講授基地平臺中光伏系統的光生伏特效應等相關知識,引導學生掌握光伏電池制作的原理和工藝。按照“提出任務——分析任務——知識構建——完成任務”這一行動體系組織課程的各單元教學,引導學生自主完成相關實驗,通過完成任務達到構建知識的目的。讓學生充分了解所學課程與實際生產之間的內在聯系,加深對所學理論知識的理解。

第二階段:創新創業——引導創新創業,探索創新思維。經過上一階段的課堂講授學習和實踐檢驗,學生已經具有一定的理論基礎,接下來可以進入“理論-創新-產業”基地平臺中的創新創業階段,培養學生解決本學科領域工程技術問題的能力。例如,對于上一階段利用開設的“高等數學”“大學物理”“線性代數”等課程,學生已經掌握系統數學建模等相關知識,同時在實際生產中針對實物系統建立了狀態空間表達式等系統方程,那么在創新創業階段應鼓勵學生關注實際系統模型中的非線性問題,引導學生積極尋求辦法解決該問題,以提高建模精度。而對于上一階段利用開設的“模擬電子技術”課程,學生已經掌握光伏系統的光生伏特效應等相關知識,同時在實際生產中熟悉了電池制作的原理和工藝,那么在創新創業階段則進一步鼓勵學生關注光伏電池在不同環境下具有不同的性能指標與技術特性,引導他們積極尋求太陽能電池中的新技術與新品種,包括新型的PN結構,以提高光電轉化效率。指導學生創新創業可以增強學生學習和工作的自信心,提高學生理論聯系實際和獨立工作的能力,培養他們良好的科研作風,進而對大學生科研能力、創新能力、實踐能力、團隊精神等綜合素質的培養起到積極的作用。

第三階段:產業實踐應用——校企產業合作,推動學生素質培養。經過上一階段的課堂講授學習和實踐檢驗以及創新創業訓練后,學生的理論和實踐創新水平有了一定的基礎,這樣可以進入“理論-創新-產業”基地平臺中的產業應用階段,培養學生將所學理論、實踐和創新知識應用于產業的能力。這一階段的工作由基地平臺的創新創業指導教師和企業合作技術人員以及管理人員等共同指導學生完成。以第一階段和第二階段討論的系統建模和光伏電池為例,可以由企業合作技術人員向廣大學生介紹企業實際生產中系統模型和光伏電池的使用情況,總結目前生產中正在使用的數學模型和光伏電池的優缺點,使學生了解目前行業中的技術水平、存在哪些亟須解決的技術難題,以及目前企業在相關問題上的研發情況等,留給學生獨立思考的空間,指導學生發現問題、解決問題,做到有的放矢。當然,基地平臺也需要不斷貼近企業,做到與合作企業保持高度一致。企業合作人員在基地平臺中為學生指導產業應用,使得一些理論知識和創新思想在產業中得以更好地應用。將學校和企業結合起來,打破傳統的封閉式教學模式,為培養高素質的人才打下堅實的基礎,更有利于全面提高學生素質。尤其在產業應用方面,學生在生產一線和生產管理方面有了真知灼見,同時企業文化和企業管理等新知識也會使他們耳目一新。

“理論-創新-產業”的一體化培養模式方案實施過程中需要注意以下兩點問題。一是解決平臺研究范圍有限、知識點涵蓋不全面的問題。教學資源及設施設備的不足,導致基地平臺的適用范圍有限,很大程度上制約了大學生能力培養的效果。根據培養方向主線,需要及時調整和擴展基地平臺的適用范圍,對平臺涉及的課程知識點及時實施擴充,以滿足不斷提高的教學和生產實踐需要。例如,電氣類學生開設“電力拖動”課程后,為了滿足“理論-創新-產業”的實際要求,可以在光儲充基地平臺光伏發電系統中蓄電池端加入負載,將電機控制、機械負載特性等擴充到基地平臺。二是鼓勵學生在基地平臺上自主選題,自愿組成科研小組。教師不硬性地為學生選題立項,而是根據學生專長向學生推薦課題,并對課題作詳盡分析,引發學生興趣,調動主觀能動性。對于有自己想法或創意的學生,指導教師會給予充分的尊重并加以適當引導。每個小組都有一個項目負責人,并根據學生專業特點及興趣自愿組成一個和諧的科研小組。組內隨時進行交流,科研小組定期向教師進行工作進展匯報,指導教師定期進行檢查與督導,及時發現問題并解決,大大提高學生學習效率。

3 推行“理論-創新-產業”一體化培養模式的現實意義

一是提升總體人才培養質量,提高學生適應實際生產的能力。“理論-創新-產業”的一體化培養模式方案的大力推廣與應用,能夠使學生熟練掌握基本理論知識與實踐技能,綜合素質顯著提高,為后期深造或就業打下良好基礎,進而實現學生高質量發展,培養出一批具有協作精神與創新能力的優秀人才。實踐證明,具備一定應用能力和創新能力的學生將會受到用人單位的重視與好評。

二是打造一流師資隊伍,提高師資力量?！袄碚?創新-產業”的一體化培養模式方案面向理論、方法和技術創新與突破,面對來自學生的各種疑難問題,教師在指導過程中實現知識融通、尋根究源,無疑能夠促進科研向廣度和深度發展,這對教師科研本身也是一種鍛煉和提升。同時,教師有機會將自己對科技前沿的學習認識、科研心得和科研成果等融入、充實和更新到教學內容中,并在這種重新加工和梳理中不斷優化研究方向和選題,提升科研境界,形成科研新思路。概言之,對教師而言,這是一個系統提升、融通基礎知識的過程;對學校而言,有利于增強辦學實力,無形中促進了學校教學和科研水平的提高。

三是推動學校的人才培養模式改革?！袄碚?創新-產業”的一體化培養模式方案可以推動學校課程改革。學校課程需適應當今企業的用人要求,企業需要什么樣的人才,學校就培養什么樣的人才,相應地,學校就可以設置什么樣的專業。這是課程改革的動力所在,也是學校培養人才的潮流和趨勢。正因如此,企業對學校的發展起到了積極的推動作用。

四是有利于企業的人才儲備。學校能夠根據企業的要求培養學生,企業可以按照自己的需求參與培養過程,使學生越來越熟練地掌握技術技能,能夠更快地為企業創造效益。同時,企業依托學校成立培訓基地,提高整體員工素質和技能,為企業更好地適應現代企業運行需要不斷輸送合格人才,為企業持續發展提供可靠的保證。