工程教育模式下开放性实践教学体系的构建与探索

杜鑫

一、开放性实践教学的意义

随着大学招生规模的扩大，高校办学定位由精英教育向大众教育转变，逐渐重视学生综合素质能力的培养。工程类高校教学目标发生转变，不再以学科结构教学为中心，而是以学生能力结构为中心，注重学生工程素质和能力的培养，满足社会和工业界对工程技术人才的需求。

实践教学体系的建立是工程类高校能力培养的核心点。开发性实践教学体系就是将时间、空间、内容进行全面开放，促使学生主动学习。这样可以给学生提供更大的个性差异发展空间，增强学生理论知识应用于工程的能力。合理建立工程教育模式下的开放性实践教学，是解决当前社会需求与高校人才培养矛盾的问题核心；也是驱使学生自主学习能力、工程应用能力、实践创新能力、工作协作能力、就业竞争能力等综合能力提升的重要途径。

二、开放性实践教学的特点

开放性实践教学指与理论教学活动相关的校内实践教学活动，如课程实验、综合实践、课程设计实践、科研竞赛等。利用开放性的教学环境，引导学生自主选择相关学习内容，提高学生工程实践动手能力。与传统教学相比，它具有自身的教学特点：

1.开放性。传统实践教学按照规定的时间、规定的教学内容，进行教学。这种教学往往滞后理论教学，容易造成学生被动接受相关知识。实验学时会受理论教学安排限制，造成实验仪器利用率不高。如将实践教学进行开放，能够解决实践教学与理论教学的课时矛盾。实践教学的开放性，体现在教学时间的开放、教学设备的开放、教学内容的开放。打破班级的限制，让学生利用各自的课余时间，选择不同的实验项目，增加实验设备利用率，最大程度为学生的实践能力提高提供平台。

2.主动性。开放性实践教学比传统教学给学生更大的学习空间，要求学生更强的学习主动性。第一，学生可以不按照理论课程的教学章节顺序，自主选择实验项目，按照难易程度选择理论教学相对容易的实验项目；第二，学生可以根据个人兴趣，选择实验大纲规定课时外的本课程实验项目；第三，学生可以根据各自的学习能力，选择同一课程不同难易层次的实验项目；第四，学生可以根据竞赛和课程设计要求，主动选用专业实验设备，进行跨课程的综合性实验项目研究。在实践教学过程中注重培养学生独立操作设备的能力，并留有一定的时间积极引导学生主动探讨实验中的问题。

3.层次性。开放性实践教学内容具有较强的层次性。按照认知的循序渐进规律与知识的系统性原则，对教学过程分层次进行，每个层次都有相对应的教学大纲和教学模式。突出素质教育、专业理论认知、工程实践技能和职业适应能力四个方面，按照由简单到复杂、由单一到综合、由基础到创新，逐步安排实践教学内容。随着层次的提高，逐渐增设设计性、综合性和创新性相应的实践项目。同时，在课程的基础实践环节内，也要考虑到学生实践能力的差异。对于能力差的学生应保证基本层次的实验内容，而能力强的学生要引导选择高层次的实验内容。

4.创新性。开放性实践教学过程具有创新性。实践教学内容应随着科技的发展不断创新。让学生及时了解当前行业前沿知识，定期更新实验教材。融入新的实验教学内容，并与相应企业的研发、生产和管理达到“无缝接轨”。实践教学目的要进行创新，要改变为传统学科结构服务，而是以学生能力的培养为目标。通过增设综合性、设计性和研究性的实验项目，提高学生实践创新能力。以更加灵活的实践教学模式、实践考核方式，引导学生积极进行实践创新。

三、开放性实践教学的构建内容

1.更新实践教学理念。改变对传统实践教学的认识，就是打破“科学主导”、忽视工程实践应用的传统观念。有些高校认为如果定位在工程教育为主，则是降低该校的层次。这种错误的思想，导致学校人才培养的错位。在国外，很多著名高校都在进行工程教育改革，以把学生培养成工业界的工程师为目标，注重理论与实践相结合，注重学生实际工作能力，实践技能的培养。这种技术人才在保持其动手能力的前提下，比传统的技术人员在理论上更系统更专深。实践教学是工程教育的核心，让学生从工程实践过程中熟练掌握理论知识。

转变传统观念重视实践教学，着力提高学生工程实践技能，满足企业对人才的需求。在课程设置上，增设相对独立实践环节的学分，增加相应的课时，改变实践教学内容层次，提高实践综合性、设计性、创新性。同时，重视学生的个体差异，从兴趣出发增设开放性实验，改变教学模式和教学方法，注重学生实验后的提问、讨论环节。这要求全体教师和主管领导必须转变观念，重视实践教学的作用，从制度制定、资金支持到过程管理要保障相应教学活动的实施。

2.建立实践教学体系。人才培养方案应该以学生工程实践能力培养为教学目标，建立工程实践教学体系。控制实验班级规模，实现小班上课；集中理论课时，保证学生充足课余时间，进行开放性实践。调整理论课程与实践课程相应课时比例，增设相关课程实践环节的独立学分。实践教学体系，注重学生独立操作与设计实践能力的培养，结合学生能力差异，设定不同层次性实验项目。课程实践应避免全部开设验证性实验的教学误区；增设设计性、综合性的实验项目。基础课程实践打破传统的章节教学顺序，促使学生自主学习；专业课程实践应与工程实践技能培养相结合，分离知识难点，将前沿性知识融入实验教学环节讲授，设置跨课程的综合实验。实践教学内容应追求企业技术热点，不断完善。

采用开放性的实践教学模式，进行实验室开放、实验内容开放，设定足够多的实践内容，满足不同层次的学生需要，学生从兴趣出发进行选择。传统的讲授式和灌输式的实践教学方法，造成学生思考不多，重模仿轻理解、重结果轻过程，容易忽视学生实践能力的培养。在实践过程中，应该注重采用新的教学方法，如问题探究教学法、关键认知教学法、自主教学法、协作设计教学法等。积极引导学生，加大学生工程思维、实验设计、独立操作、观察能力、协同合作能力的锻炼；注重实践后的讨论和总结。根据学生参与实践项目的多少、层次的高低，轻报告、重过程，进行能力考核。

3.建立实践管理体系。实践管理体系由实践教学的规章制度、过程监控、质量评价、问题反馈等方面构成。学校应健全相应实践环节规章制度，明确实践教学工作目标，规定相应部门的职责与义务。教务处应设立开放实验教学管理系统，确保开放性实践开出的时间与空间。设备处做好设备的维修、耗材购置等方面的工作，保障实践教学顺利进行。注重教学过程监控，各级领导随机对实践教学过程进行督导，教学管理人员定期对各实验室的实验教学秩序、实验室管理进行检查。加大对实践教学大纲、实践计划、实践教材、实验记录等教学基本文件进行检查，保障教学工作规范有序进行。制定科学合理的质量评价体系，以学科教授和行业专家对开放性实践教学方案、教学内容进行职业评估；通过与学生座谈、实践成果、实践成绩分布，对学生进行教学效果评估；通过对教师教学态度、教学效果、评价机制建立和完善，对教师进行教学质量监控；通过综合评价结果的反馈，及时调整实践内容，改进实践教学质量，不断完善开放性实践教学体系。

4.完善实践教师队伍。实践教学体系需要建立专兼职比例合理的教师队伍。目前，各个学校实践教学环节的专职教师相对紧缺，需要兼职教师做相应的补充。实践教学环节是理论教学的延伸，实践教师需要合理设计实践项目，定期更新相应课程的实践教材。高校需要将优秀的理论课教师充实到实践教师队伍中来，形成以教研室为单位，理论教师为主，实验教师为辅，主辅结合的模式；要让实验教师也参与到实验项目的选择、设计和制定过程。借鉴国外高校的经验，高职称教师进入实践教学第一线，指导本科学生相应课程一定数量的实验，并纳入年度考核；同时，可以将个人的科研或学科前沿知识引入实践课堂，设定一些工程实践研究性题目，提高学生的兴趣，激发学生的创新意识。

5.改善实践环境。实践环境包括工业背景的软件环境，也包括实验设备、实验场地等硬件环境。工业背景使得学生以工程人员为角色，模拟在实际工程中解决问题。高年级实践教学可以从企业里选取技术项目，学生从企业选择导师真题真做，这样以职业实践能力的培养为导向，使人才培养与企业需求无缝对接。在实验室硬件方面，按职业技术要求增设相应的实验室，使教师有足够多的资源可以利用。基础实验室增加实验的种类和数量，便于开放性教学的开展。专业实验室可以利用学校科研平台和企业研发平台的先进设备，使学生了解工业界的前沿技术。同时，也应采购一些价格不高、精度不高的便于专业课程教学的先进设备，使学生独立掌握相应的操作技能。

四、开放性实践教学的关键点

1.完善实践教学体系。实践教学体系是改革的核心点，从学生实践能力的角度，将原来验证性实验进行改革。如何增设设计性、综合性实验项目，是改革的重点和难点。由教研室组织教师，根据专业特点最大限度地挖掘基础课程的实验项目，设定实验层次。由企业技术人员和任课教师参与制定专业课程的实践项目，从技术能力出发，设定相应层次的实践项目。建设初期，先设定基础性实验、设计性实验、综合性实验按照3∶1∶1的比例。建设后期，增大设计性实验项目比例，增设独立的综合性实践周，加大专业课程之间的联系，设定不隶属任何课程的独立综合性实践项目。教材建设方面，积极引用和编制可操作性、实用性、层次性、专业性强的电子教材，形成开放性资源系统，并根据教学进度不断完善和补充。构建开放性网络资源平台，包括建立基础性实验的网络教学视频，建立设计性实验的教学课程课件、建立综合性实践的教学引导教程。利用开放性选课系统，解决学生与实验室时间、空间的冲突，最大限度地利用实验室；同时，控制学生的实验进度，避免实验室前松后紧的不合理安排。

2.加强实践教师队伍建设。教师队伍是开放性实验教学改革成功的关键因素，教师参与热情能够极大地促进实验教学改革在工程专业计划的实现。教师要成为改革的创新者，要求他们的教学风格以学生为中心，在教学大纲中明确学生的各种实验能力，合理设计实验难度保证学生参与的热情。同时，还应支持教师专业能力提高，提升他们的教学能力、工程实践相关技能；要保障教师在科研方面的发展，并提供企业交流的渠道，让教师参与为企业技术人员开设的商业短期培训课程和内部的培训计划。在实践教学中与同行交流产生互动，提升教师的整体水平；取消实验教师和专职教师的简单分类，对参与改革的教师，在晋级和提升时应给予积极认可。在开放性实践教学中，教师的实践项目开发与实验教学量，比传统实验教学工作成倍增加。采用激励政策在理想的情况下保障教师参与的热情。政策上要对教师在教学改革活动中主体地位给予一定尊重与保护，允许教师不断自我提升，鼓励教师积极投入改革。

3.建立长效机制。开放性实验改革是一个长期建设的过程，需要不断补充与完善。学校必须建立一个长效激励机制。例如，加大实践教学改革的支持范围和资助额度；加大学生校内创新竞赛的支持力度；选定实践教学优秀团队、评选优秀开放性教材，分别给予资金资助。还要建立长效的实践人才保障制度，定期对实践教师进行短期培训。完善实验教学的管理制度，建立合理的实验教学评估（质量监控）机制，将实践教学与理论教学同等对待，学校要建立对院系工程实践教学定期评估的制度。分阶段分层次细化实践教学评估标准，通过定期抽查、评审或评估等方式进行控制。建立多渠道的教学质量反馈和预警机制，针对出现的问题，定期分析，制定合理、科学的评价标准，保证教学质量。

实验设备的建设是开放性教学的硬件保障。开放性实验要保证足够实验空间和设备数量。明确设备使用属性，形成定期投入、长远规划的制度。在有限的资源下，首先保障基础教学，然后适当发展科研教学设备。重点投入价格低、使用效能高的实验教学设备，多种渠道解决大型实验设备资金缺口。通过科研项目驱动大型科研设备建设，利用校企合作模式合理使用企业研发设备。

五、结束语

2013年6月，在韩国首尔召开的国际工程联盟大会上，全体一致通过的《华盛顿协议》接纳我国为该协议签约成员，这为我国工程教育与国际社会的接轨提供了很好的沟通渠道，体现了我国高等教育重视工程教育，注重学生实际工程能力与实践技能的培养。校内实践教学对于学生个体基本能力培养、综合素质的提升有明显的效果。高校应重视校内工程实践教学活动，采用开放性实践教学模式，提高人才培养的质量。