基于项目实践的工科培养模式研究

赵 岩　韩芳芳　朱均超　张宝峰

（天津理工大学，天津 300384）

基于项目实践的工科培养模式研究

赵 岩韩芳芳朱均超张宝峰

（天津理工大学，天津 300384）

工科高校越来越重视学生实践能力、创新能力、团队合作能力的培养，为了探索新的工科专业培养模式，本文提出了基于项目实践的学生培养模式。首先，研究了该培养模式的具体方法与措施，从搭建平台、建立机制、出点子、引路子四个方面研究如何以项目实践为载体进行科教融合。其次，从建立校企研发中心、实习基地的角度研究如何以项目为载体进行校企融合。通过该培养模式，可以提高工科学生的就业竞争力，培养综合素质高、实践与创新能力强的人才。

项目实践；创新能力；实践能力；科教融合

一、引言

工科高校人才培养的发展趋势是更加注重实践能力、创新能力、团队合作能力的培养［1］，如图1所示。针对这三种能力的培养，传统的教学方式存在一定的不足［2］，因此，需要探索基于项目实践的学生培养模式［3-5］。基于项目实践的学生培养模式可以概括为：以企业需求为导向，以科研项目为载体、以学生为主体、以教师为主导，重点发展“科教融合，校企融合，协同育人”的道路。

图1　学生能力培养的发展趋势

二、项目实践为载体，进行科教融合

所谓科教融合，就是将科研资源融入教学，发挥科学研究的育人功能。首先，将科研知识融入课堂教学，扩展学生的学术视野，增强学生的学习兴趣。其次，将科研项目融入实验教学。让学生参与实际的科研项目，从而培养学生的专业技能和解决实际问题的能力。最后，将科研精神融入学习生活。通过言传身教，将勇于探索、开放自由的学术精神传授给学生。

以项目实践为载体，进行科教融合的具体措施为：搭平台、建机制、出点子、引路子，如图2所示。

图2　科教融合的具体措施

1.搭平台

“搭平台”是指搭科研平台与交流平台。首先，将实验室的实验设备以及老师个人的科研设备完全向学生开放，以前学生到大四毕业设计才真正接触科研项目，现在学生刚上大二，就可以通过参加科研项目进入实验室。其次，搭学生的交流平台，可以从以下几个方面入手：一是选拔优秀的本科生进入研究生实验室；二是鼓励学生进入学院的科技创新实验室、众创空间等；三是鼓励学生参加学校的科技俱乐部。搭建平台的目的就是让优秀的学生聚集到一起，进行有效的交流，并发挥辐射作用。

2.建机制

所谓建机制，主要包括：建立主动学习机制、良性循环机制、团队学习机制、有效监督机制，如图3所示。

图3　建立机制的具体措施

（1）主动学习机制

为了提高学生学习的主动性与积极性，我们建立了主动学习机制，以科研项目为载体，建立科研兴趣小组，组织学生进行项目实践。该培养机制的特点如图4所示。首先，科研兴趣小组以学生为主体，学生定期进行项目进展汇报与技术交流，在这种机制下，学生为讲授者，指导教师为听众，从而调动学生学习的主动性。其次，学生的课题没有现成的成果，需要学生自己探索实践，从而激发学生的创造力。最后，科研兴趣小组以团队的形式进行学习，不同组员的分工不同，需要组员之间的相互配合与交流，从而锻炼学生的团队合作能力。

图4　基于项目实践的学生培养方式的特点

（2）建立良性循环机制

兴趣小组的成员结构为：有经验的大四学生为组长，负责项目的管理与协调；大三学生为主体，为项目实践的重要骨干成员；大一、大二的学生为重点培养对象。通过这种方式，教学工作就具有延续性，让良好的学风一届一届地循环下去。图5所示为科研兴趣小组的成员结构。

图5　科研兴趣小组的成员结构

（3）团队学习机制

项目的任务分配是以团队为单位的，每个团队的成员负责不同的项目内容，并定期进行讨论与交流。团队学习具有两个特征：团队目标一致与知识共享。通过这种机制，能够培养学生的团队合作精神，提高学生的学习效率。

（4）建立有效监督机制

老师定期举行项目交流报告会。每个团队定期汇报项目的进展以及自己的学习体会，通过这种机制可以对学生进行有效的监督。

3.出点子

所谓出点子，是指给学生选择合理的科研题目。目前，学生实践课题存在以下几个问题：简单化、形式化、单一化、程式化，如图6所示。

图6　学生实践课题中存在的问题

第一，学生课题的简单化。表现在，一些课题只是涉及单片机的基本功能，无法锻炼学生的实践与创新能力。第二，学生课题的形式化。有些课题脱离实际，比如，在实验环境下，学生的作品可以正常运行，但是，在实际环境中，学生的作品漏洞百出，这就是因为在设计题目时，没有考虑实际环境的影响。第三，学生课题的单一化。有些同学大二参加竞赛时用单片机，等到大三、大四，该学生还用单片机参加竞赛。其实，有些同学的单片机已经掌握的很好了，其提升空间已经很小了，这时候我们应该让学生接触更高级的芯片，如DSP、FPGA等。第四，学生课题的程式化。对一些常用的电子应用模块，学生运用得很好，但是，对于实际的课题，学生可能束手无策。这是因为有些课题有现成程序，学生照猫画虎就可以了。因此，我们要给学生一些没有现成答案的题目让他们自己去探索，从而激发他们的潜力与创造力。老师应选取一些贴近实际、难度适宜、切实可行的课题让学生去做。以天津理工大学测控系2014级科研兴趣小组为例，其项目实践的题目为：汽车喷油嘴测试系统、温室大棚智能控制系统、导电橡胶力学特性测试系统等，这些课题都是实验室的实际项目。比如汽车喷油嘴测试系统，该课题是从实验室的实际课题中提炼出来的，该测试系统涉及位移测量、压力测量、电阻测量等，非常适合测控专业的培养要求。

4.引路子

所谓“引路子”是指按照“因材施教、循序渐进”的思路培养学生。从技能培养的角度出发，学生从初学者到熟练者大致分为四个阶段，如图7所示。首先是基础学习阶段，我们实验室会提供教材、视频教程、开发板、交流的论坛与QQ群，让学生进行基础学习。当学生有一定的基础之后，进入项目熟悉阶段，通过查询资料、购买器件、撰写报告等，使学生了解项目的具体内容和技术指标。然后，学生进行“辅助工作”的阶段，让学生进行程序测试、实验测试等工作，这个阶段，主要锻炼学生的专业技能。最后，是“独立工作”阶段，让学生独挡一面，进行创造性的工作，比如方案设计、程序开发、团队管理等工作。

图7　学生科研实践能力的培养流程

三、以项目实践为载体，进行校企融合

所谓校企融合，就是在学生的培养过程中，需要行业企业的参与和支持。高等院校开展校企融合，首先需要重需求，了解课堂讲授内容与实践的差距，然后以项目实践为载体，对学生进行校企联合培养。

1.重需求

进行校企融合，首先需要了解企业的技术需求与人才标准。还是以单片机为例子，在教授课程的过程中，学生主要学习的是51单片机，这是因为51单片机原理简单，具有典型性，非常适合初学者。但是，企业很少用51单片机，这是因为51单片机的体积大、存储空间小，因此，我们通过科研实践弥补课堂教学的不足，让学生多接触一些比较流行的单片机，从而提高学生的就业竞争力。

2.重培养

校企融合的途径之一是以项目为载体，与合作单位进行联合研发项目，联合培养学生。如图8所示，学校与企业合作进行项目研究，学校利用实验室资源及知识储备上的优势，对企业提供技术支持；企业则利用产业平台，可以为学生提供实践、实习机会，或直接有针对性地为企业培养后续的技术人才。这样，一方面可以利用企业资源给在校学生提供实训锻炼的机会，实现对学生的校企联合培养；另一方面，学校为企业输送技术支持和人才支持，解决企业招工、学生就业等问题，实现“双赢”状态。

图8　以项目为载体的校企联合培养模式

天津理工大学自动化学院与天津滨海茶淀葡萄科技发展有限公司联合申请天津市“农业互联网+”专项项目，将物联网技术应用于农业种植与管理，通过传感检测技术、无线数据传输技术、自动控制技术等对该公司的农业设施进行升级改造，并以该项目为依托，对学生进行联合培养。首先，企业提供科研场地与设备，比如温室大棚及相关的电气设备。其次，企业提供现代农业种植流程与技术要求，比如农作物的最佳生长环境。最后，企业提供专业的技术人员进行指导与协调。在学校方面，以该项目为依托，购置相应的教学与科研设备，设置相关的实践项目、竞赛项目，并组织教师对学生进行指导。这样，通过校企联合申请项目，同时调动企业、教师、学生的积极性，促进校企的深度融合。

另一种方式是实习基地，同样以实际项目为载体，到合作单位进行实习参观，这种培养方式适合本科生的教育。比如，自动化学院测控专业2011级的学生到合作单位湖北省十堰市东风汽车变速箱有限公司进行实习。实习期间，按照测控专业的学生培养标准，针对变速箱的重要生产环节，学生分别参观了机械加工车间、热处理加工车间、箱体装配车间、精测车间和总车装配车间。该实习采用现场参观、讲解和讲座相结合的方式，相互间穿插进行，学生们不仅对汽车制造工艺及零件检测过程有了感性的认识，而且对以后从事的职业有了更加清晰的认识，这将对学生的学习和工作产生较大作用。

四、结束语

为了提高工科学生的实践与创新能力，本文提出了基于项目实践的学生培养模式。该模式是以企业需求为导向，以科研项目为载体、以学生为主体、以老师为主导，重点发展“科教融合，校企融合，协同育人”的道路。主要研究了实践题目的制定标准、交流平台的搭建方法、培养机制的建立方法等。结合天津理工大学自动化学院的本科培养工作，研究了如何通过项目实践的形式，进行校企融合，从而利用企业的各种资源培养学生的实践能力。通过该培养模式，可以提高学生的动手能力、实践与创新能力，提升学生的综合素质，提高学生的就业能力。

［1］钟秉林.世纪之交的中国高等教育—大学本科教学改革［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］王伟廉，蔡映辉.关于高等教学改革的几个问题［J］.大学教育科学，2005（6）.

［3］张伟江.教育教学改革与学科建设［M］.上海：上海交通大学出版，1999.

［4］袁玎，张优智.创新型本科生实施个性化教育的理论与探索［J］.石油教育，2007（3）：68-70.

［5］汤淼.软件工程专业“项目驱动”实验教学模式研究［J］.实验技术与管理，2012，29（4）：267-268.

（责任编辑：姚歆烨）

A Project Based Training Model for Engineering Students

ZHAO Yan，HAN Fangfang，ZHU Junchao，ZHANG Baofeng
（Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China）

Engineeringandpolytechnicuniversitiesarepayinggrowingattentiontostudents'practice，innovation and team cooperation abilities.In order to reform the teaching of engineering specialty，a new trainingmodelforengineeringstudentsbasedonprojectscameintobeing.Thispaperdiscussedthe integration of research and teaching based on projects from four aspects：constructing a platform，establishing a mechanism，proposing ideas and working out guide lines.The paper also discussed how to realize college and enterprise integration based on projects through building development centers and practice bases.The training model proposed in this paper can improve the competitiveness of engineering students in employment，and cultivate talents with better comprehensive qualities and higher practice and innovation abilities.

project practice；innovation ability；practice ability；integration of research and teaching

G642.0

赵岩（1984—），男，讲师，研究方向：信号测试理论。

韩芳芳（1978—），女，讲师，研究方向：机器视觉测试技术。

天津理工大学教学改革项目（YB12-61）。