新工科背景下“师资、设备、项目”资源导向的实践教学模式研究

张艳伟 鱼海东

摘要：新工科教育背景下，创新实践教育为我国工科专业的发展提供了全新的视角，如何将学科平台与高校创新创业教育以及新工科人才培养有效衔接起来，使之共同服务于国家发展战略要求，服务于地方经济建设，是新工科建设时期创新实践教育发展的新要求。本文根据国家迫切需要新型工科人才探讨了新工科人才实践能力和创新能力培养模式，分析了基于学科平台对大学生培养方案的作用，阐述了深化创新能力意识和工程实践能力的方法。

关键词：学科平台;新工科;实践能力;创新能力

1 引言

随着国家创新驱动战略不断深入，“中国制造2025”、“大数据”、“云计算”、“智能制造”、“一带一路”等工业强国重大战略的实施，以及以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，国家迫切需要新型工科人才支撑国家建设。地方高校作为人才的重要输出，需要更加注重理念引领，面向产业、面向世界、面向未来不断完善新工科人才培养体系，构建科学合理的新工科专业结构，以创新创业教育为引领，以未来卓越人才标准为目标，不断创新“新工科”人才培养模式。从国内产业界以及工学类毕业生反馈的意见来看，工程人才培养质量还是不容乐观，特别是工学类人才适应工作能力不足等问题[1]。全面反思地方高校培养人才模式，学科壁垒、专业藩篱、本研隔断、校企隔阂、师生淡漠、学生工程创新能力不足等这些问题往往会或多或少的存在[2]，工程教育应该将科学与技术、技术与人文融为一体，还“工程”以本来面目，强调工程教育的实践型、综合性和创新性，把创新创业教育融入工程教育理念，将创新创业教育视为人才培养过程的重要组成部分。本文针对本科教育在新工程背景下基于学科平台，如何将教师的科研思路、专业知识、职业技能有效地传授给学生，如何将教师的科研成果与学生的课堂学习、实验实习、毕业设计等结合起来，如何带领学生真正参与到教师的科研项目或学科科技竞赛项目中等等，进行深入分析和探讨，提出有效的策略和路径，以期大幅度提升学生的工程实践能力和创新创业能力。

2 培养模式的探索与实践

2.1 加强学科平台对本科教学的支撑作用

近几年来，上海工程技术大学机械与汽车工程学院教师承担了科研项目300余项，其中国家自然科学基金等国家级科研项目30余项。学院目前建有现代装备及其控制技术联合实验中心、新能源汽车NVH测试与控制技术研究平台、智能机器人研发中心、可再生能源建筑应用研究中心、汽车整车性能检测实验室、特种车辆机电液控制与仿真技术实验室、共融机器人设计与感知控制实验室、上海市汽车综合性能检测中心等20余个研发平台与实验室。本科教学的优化是本科生培养的重要问题，必须融入到新工科人才职业环境中进行，从工程需求出发，通过学科平台中优质的师资资源、设备资源、项目资源支撑，突出新工科人才的实践创新能力。

目前在高校培养工程人才的过程中，仍然会出现重理论、轻实践、重模仿、轻创新等误区，在如今技术快速更新时代，这种落后的现状已经成为高校培养人才的重要原因。面对世界高等教育革命性变化，高等工程教育作为其中重要组成部分，我们要紧跟发展的步伐，加强跨学科的知识结构的构建。对具有优质的师资资源、设备资源、项目资源的高校，可以加强不同学科背景的教师合作，协同完成新工科人才培养活动，这样有利于解决复杂工程问题;充分利用设备资源，把教育教学以提升能力为导向，取代部分知识讲授，把课堂带入到实验室，以实践来验证理论，并且加强对学生的工程技术指导，让学生接触到实际的工程过程，切实提升自身的实践能力;在有了交叉学科的理论基础和工程实践的能力的基础上，项目经验也是提升学生创新能力的重要途径。这样功能互补的学科平台优势转化为创新人才培养优势（如图1），契合新工科所提倡的学科间的交叉与融合，符合新工科建设背景下本科教学的教、学、研升级。

2.2 通过学科平台提高实践能力和创新能力。

与传统的工科人才培养模式相比，新工科培养的人才更加突出和强调创新能力、实践能力，要具备一定的国际竞争力，更要集经济管理能力、技术和社会发展能力于一身，这样才能在未来引领产业和技术的发展。在新工科背景下，为了培养满足新经济发展需要的新型工程人才，提高工程科技人才的创新创业能力，应当将创新创业教育贯穿于人才培养的全过程，构建“专业教育+素质教育+创新创业教育”三维递增互动式高等工程教育体系（如图2）。

第一维是专业教育，这是人才培养的根基，以理论课程为基石，重视基础理论课程的教授，如“高等数学”“矩阵论”“机械设计”“电工基础”等;以多层次自主选择的课程体系满足不同需求，加强顶层设计，在保持传统优势学科发展基础上，促进学科交叉融合，加快培育新的学科增长点，以带动学科整体水平提升和布局优化。以机械类专业为例，机械学科不仅与数学、力学、电气等基础学科有联系，而且与原来本以为毫无关系的学科，如信息科学、人工智能等也有了或多或少的联系。除此之外，在学生刚进入工程教育阶段，培养未来新工科人才的兴趣方向，让他们了解本专业最新的国内外研究进展及研究热点也是专业教育的重部分。

第二维是素质教育，集中实践教学环节，让学生接触工程，是提升学生实践能力和创新能力的核心。學科竞赛是提高学生创新能力的途径，它往往涉及一系列的课程，而不是单一的课程。学科竞赛的发展可以促进一系列与竞赛内容相关的专业课程体系和课程内容的改革。在指导大学生学科竞赛过程中，教师可以通过提问发现问题、整合教学内容、改进教学方法、更新教学理念等[3]。

当前大学生在不同程度上存在价值取向扭曲、社会责任感缺乏、团结协作观念较差、艰苦奋斗精神淡化等问题。高校是进行系统职业道德教育的重要阵地，素质教育中工程伦理的教育不可或缺。不同于导师指导下的研究生教育，本科生教育以课堂教学、实习实验为主，这就使得本科生直接参与到工程训练和科学研究的机会少、深度浅，这就需要第三维度的创新创业教育。目前，国内大部分高校学生参与实践锻炼和创新能力的培养主要集中在校内实习与实践（生产实习、课程实验等）、校外实习（毕业实习、专业实习等）、学科科技竞赛等形式。而校内外实习不但要按照教学计划执行，而且受到时间、场地、人员的限制，难以满足对学生科研能力和创新能力培养的需求。为了高校创新创业教育与新工科人才培养有效衔接起来，建立以成果为导向的研学模式，将参与项目、创新创业纳入培养体系，更好地让学生能够面向行业需求，在“真枪实弹”的环境中发现自身不足，探索新的工程设计能力。

三维递增互动式高等工程教育体系贯穿人才培养的四年学制，层层递进，相互影响，在理论中实践，在实践中创新。同时，新工科建设需要通过产教结合、校校合作、校地合作、校企合作，采取多元化渠道对人才培养方案进行完善，实现人才培养目标、课程体系、教学内容方法和手段、监督和管理体系等的改革和创新，打造产学研协同的工程教育共同体，实现人才与行业、企业的紧密对接，达到多方共赢，从而进一步推动深层次的教育教学改革，实现教学、科研和实践的有机融合与良性互动。

2.3 建立基于学科平台学生实践能力及创新能力培养模式。

工程人才的实践能力和创新能力的培养是新工科教育过程中的一个目标。高校应重视新工科人才的自主学习能力、思维能力、表达能力和组织能力，提高其创新能力（图3所示）。上海工程技术大学位于上海市，是教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点高校，且是全国地方高校新工科建设的牽头单位，聚焦现代产业及发展需求的学科专业，分层次、有特色地探索及推进高校创新创业教育，将新工科建设好，将新工科专业人才培养好，是当前亟待研究解决的问题。上海市高校众多，各个高校均拥有一定数量和层次的校内平台、校外基地及特色学科竞赛项目。以上海工程技术大学为例，该校现有9个一级学科硕士点，3个专业硕士学位点，62个本科专业及专业方向，拥有11个上海市重点学科、2个上海市高峰学科、2个上海市协同创新中心、1个国家级实验教学示范中心、1个国家级虚拟仿真实验教学中心、5个省部级研究基地平台、1个综合性科技创新平台，1个上海市实验教学示范中心。在这些平台基础上，各学科及专业拥有了先进的仪器设备、产出了前沿的科研成果、建立了完善的师资队伍。

（1）通过开设专业实训课程，提升理工科人才的实践创新人力，构建相对完整的现代工程训练目标和方向，让学生通过参与工程技术、工艺实训与工程创新实践等，提高对理论知识的理解与认知，有机整合教师的启发引导与学生的主动体验过程，突显学生创新兴趣、创新精神和创新能力的培养，把综合创新能力训练融入工程训练全过程[4]。要结合学科和学院实际，认识到培养学生工程训练及拓宽创新能力的重要性。

（2）积极鼓励学生直接参与科研项目的研究，全面提升大学生实践创新能力。通过学科平台参与本科学业导师的科研项目，在实践中锻炼、培养学生的科学研究能力和创新创业能力，大幅提高学生的国际竞争力，为本科生取得高水平科研成果及后期研究生阶段综合能力的培养奠定扎实的基础，保障本研教育与学习连贯性。

（3）实施多学科联合培养模式，充分提升大学生实践创新能力。与传统工科下的工程教育人才培养模式不同，新工科倡导学科间的互动，人才培养模式更加强调跨界交叉融合，以学科核心共融为中心，主张打破学科间的壁垒，促进学科间的优化共存[5]。学科平台是多学科资源的融合，基于学科平台的教学和实践活动契合了新工科所提倡学科间的交叉与融合，可在不调整现有专业的基础上实现学生多专业的“联合培养”。

（4）积极鼓励大学生参与学科竞赛来提升实践创新能力。学科竞赛是学生综合运用基础知识解决实际工程问题的平台，实现了从理论到实践的转变，是对理论教学的有益补充。学科竞赛的内容通常具有一定的应用背景或项目背景，内容广泛，综合性强。参加学科竞赛，可以激发学生的学习兴趣，增强学生的学习主动性，拓展学生的知识面，帮助学生锻炼独立获取信息、分析问题、解决问题、整合设计、表达语言的能力。它有助于学生发展创新思维，提高创新能力。

3 结束语

本文根据国家迫切需要新型工科人才探讨了新工科背景下基于学科平台人才实践能力和创新能力培养的方法，分析了基于学科平台对大学生培养方案的作用，阐述了深化创新能力意识和工程实践能力的方法。在新工科建设背景下，上海工程技术大学机械与汽车工程学院以学科平台为基础，以学生为主体，以现代综合知识为背景，以培养学生综合实践能力和创新创业能力为核心，利用平台优势转化为创新人才培养优势，在实践活动中契合新工科所提倡的学科间的交叉与融合，指导学生参与学科导师的研究项目以及积极参加学科科技竞赛，取得了优良成绩，基于学科平台新工科人才实践能力和创新能力的培养成效得以显现。2018年，参加中国大学生方程式汽车大赛、中国大学生电动方程式大赛，获得全国二、三等奖;参加2018本田节能竞技大赛夺得全国第一名。

参考文献：

[1]杨丽. 提升工科高校学生工程实践能力策略研究 --基于“卓越计划”背景下工学类专业人才培养的分析[J]. 兰州交通大学学报， 2014， 33（2）：106-110.

[2]陆国栋. "新工科"建设的五个突破与初步探索[J]. 中国大学教学， 2017（5）.

[3]Shujun Zhang. Improving the Innovative Ability of Local University Students by Using the Discipline Competition as a Link[C]. International Conference on Humanities and Advanced Education Technology，2018： 234-240.

[4]陆兴发. 新工科视域下大学生综合创新能力提升的教学设计探讨[J]. 赤峰学院学报（自然科学版）， 2018， v.34;No.281（01）：156-158.

[5]张吉军. 新工科背景下大学生就业能力提升路径探索[J]. 黑龙江高教研究， 2018（5）： 130-133.

基金项目：上海工程技术大学教育科学研究项目（x201901002）。

作者简介：张艳伟（1977- ），女，副教授，硕士，研究方向机械工程。