新工科背景下多方协同育人“工程实践”教学体系建设路径探索

高长伟，丁英丽，郭 丹，黄翀阳

(1.辽宁科技学院 中美双百学院, 辽宁 本溪 117004；2.沈阳农业大学 信息与电气工程学院，辽宁 沈阳 110866；3.沈阳工业大学 电气工程学院，辽宁 沈阳 110870 )

0 引言

受第四次工业革命影响，深入加强工程教育改革已在我国高等教育领域达成广泛共识。近年来，中国科技飞速发展，工业改革稳步推进，现代新技术企业对人才的需求主要体现为实用型、多元型、综合型[1]。各级地方政府在新经济发展背景下大力推进地区产业结构调整，驱动区域创新发展，新业态、新技术不断涌现，各行业对综合应用型人才的需求迅猛增长，应用型“新工科”人才缺口持续增大[2-4]。地方应用型高校应立足地方经济发展，更新自身人才培养观念，努力为社会培养具有“工匠精神”的综合型专业人才[5-6]。

为了切实提高我国普通高等学校工程教育质量，中国工程教育认证协会在出台的《工程教育认证标准》中对高等学校人才培养方案中各类课程所占的比重给出了明确要求，并且各专业培养方案均须涵盖完备的实践教学模块，专业办学要以行业为依托切实加强校企合作，为学生提供与所学专业高度契合的实习实训条件，达到培养学生实践创新能力的目的[7-10]。对于地方应用型本科高校而言，实现新工科人才培养目标应更注重于理论教学与实践教学的有机融合。毕业生踏上工作岗位后，应能以应用理论促进技术创新与产业升级，具备为企业和社会创造新价值的能力[11-12]。因此，我国高等教育顶层设计有必要从“新的工科专业、工科的新要求”出发，致力于全面加强应用型新工科建设。特别是在新工科建设思想引导下大力加强实验实践教学体系建设，如建立校企合作多专业共享实习实训基地、建设面向学科交叉融合的综合型实验室、开发项目式(案例式、活页式)实验实训教学案例、积极开展虚拟仿真实验等[13-15]。上述建设项目均属新工科建设重点关注内容，其具体实施对于解决工业4.0时代企业发展所急需的综合应用型人才培养问题具有深远意义。

近年来，国内众多学者围绕新工科背景下的高等学校工程实践教育问题展开了深入研究并取得了丰富的研究成果，具体涉及传统工科专业建设与改造升级、实践课程体系优化、实践教学模式改革、多学科交叉融合、校企联合培养模式等诸多方面。这些成果的形成对于强化新工科背景下学生综合素质和创新能力的培养具有一定的指导意义。尽管目前我国高等工程教育已取得长足进步，但能满足新工科人才培养目标的教育理念、人才培养模式、课程体系、工程实践环境、教学方法、教学手段等方面仍有较大提高空间。文章以地方应用型本科高校工科专业“工程实践”为例，深入探讨新工科背景下多方协同育人实践教学体系的建设路径。

1 构建多方协同育人工程实践教学体系面临的问题

现阶段构建新工科背景下多方协同育人实践教学体系面临诸多问题，主要体现在以下三个方面。

(1)专业教学与行业、企业发展脱节

地方高校工科专业教师实践经验缺乏，教学内容安排与知识点讲授依赖于更新缓慢的教科书，教学内容与教学理念不能紧跟行业企业新技术发展趋势。因此，普通高等教育如何做到密切关注行业企业实时变化，努力实现人才培养模式创新，有效缩短行业需求与高等教育之间的距离是构建新工科背景下多方协同育人实践教学体系亟需解决的关键问题之一。

(2)校外实践教学难以监督、质量难以把控

工程实践是普通高等教育实践教学的主要环节，但由于受企业生产实际、规模等客观因素限制，高校难以有效组织学生进入企业开展集中实习，使得学校寻求与企业开展合作教育路径受到阻碍。另外，部分学生不愿接受学校统一安排，有强烈的创业愿望或希望能自行选择实习企业，导致学生实习岗位多元化，难以保证实践教学质量。因此，高校“产-学-研-创”一体化与建立长效质量监控体系是构建新工科背景下多方协同育人实践教学体系需应对的另一关键问题。

(3)实践教学经费不足

培养高素质应用型工程人才需要有充足资金支持实践教学基地建设，办学经费短缺导致实践教学经费投入不足是很多地方高校所面临的残酷现实问题。如何在实践教学经费不足的情况下，最大限度地优化整合各方面实习实训资源，有效实现多方协同，拓展学生知识视野、提高学生实践能力，也是构建新工科背景下多方协同育人实践教学体系所面临的考验。

2 建设内容与建设方案

2.1 建设内容

新工科背景下地方高校需结合自身学情与行业产业需求双重影响因素制定人才培养目标，不仅要体现当下社会发展需求，更要有对未来社会发展需求的预判。以新工科建设思想为导向，对标工程教育专业认证标准，围绕面向行业产业发展实际需求，科学制定切实可行的应用型人才培养方案，夯实专业理论基础、寻求知识交叉融合、提高工程素养，注重综合实践创新，加强学生工程实践能力培养，改善学生学习效果，建立有效教学反馈机制。

2.2 建设方案

2.2.1 强化工程实践能力培养，设计“闭环式”多方协同培养方案

多方协同机制具体指高等学校、企业、政府多方机构优势互补，从人才培养方案设计、实施、评价、反馈各环节进行全方位协同，促进高校教学研究与社会生产实践相结合，达到优化教学内容、提高学生工程实践能力的目的。“闭环式”多方协同培养方案反馈机制示意图如图1所示。

图1 “闭环式”多方协同培养方案反馈机制示意图

具体实施方法：

(1)以行业准绳为依据制定人才培养方案

《中国制造2025》明确提出“力争用十年时间，跻身全球制造强国行列”。世界新一轮科技革命与产业变革对我国高技术应用型人才培养提出了更高要求。高校毕业生能够将掌握的专业知识应用到具体的行业领域中，有效解决行业企业所面临的复杂工程问题是普通高等学校制定人才培养方案的依据。新工科背景下，基于行业需求的高技术应用型人才供需关系衍生机制如图2所示。

图2 新工科背景下应用型人才供需关系示意图

(2)以OBE理念为指导修订人才培养方案

遵循行业需求导向，以学生职业生涯发展规划为宗旨，最大程度保证教育目标与教育结果的一致性。以OBE理念为指导，实施应用型人才培养，基于明确的行业需求构建课程体系，并积极探索切实可行的“因材施教”实施路径，摒弃传统的灌输式学习思维。结合多元化、多梯次的达成度评价标准实现自我参照评价，促成实现与行业需求高度契合的高技术应用型人才培养目的。

以新工科建设理念为统领，对标工程教育专业认证标准，围绕行业产业发展实际需求，合理制定应用型人才培养目标。着力提升学生学习效果，培养知识交叉融合能力，提高工程素养，并最终形成教学反馈，用于指导优化服务于学生中心体系结构的人才培养方案。完整的应用型人才培养方案与学生中心体系结构如图3 所示。

2.2.2 基于“一体系、双平台”思想构建多层次实践教学平台

聚合多方资源，基于“一体系、双平台”思想构建多层次实践教学平台，优化资源配置，各方对平台的支撑关系如图4所示。

图3 应用型人才培养方案与学生中心体系结构

图4 各协同方对平台的支撑关系示意图

(1)优化基于能力导向的多层次实践教学体系

契合新工科建设需求，遵循“实践-理论-实践”的客观世界事物认知规律，结合学生工程实践能力训练需要，统筹规划课内外实践教学内容。通过优化资源配置，促进实践教学内容优化重组，积极征询在校生、毕业校友、企业以及其他院校专家意见建议，对所开设课程进行有效整合，形成利于学科交叉融合的模块化专业知识拓扑结构。优化基于能力导向的涵盖认知实践、专业实践、工程实践等模块化课程群的多层次、多维度纵深实践教学体系。

(2)建设符合行业企业标准的校内实践教学平台

校内实践教学平台包括虚拟仿真实验室和各开放实验室，力求实现虚实结合、仪器共享、资源共用。

1)虚拟仿真实验室

虚拟仿真实验室具有便于实现信息化实验教学、利于延伸专业实验教学深度与广度、可有效拓展实验教学空间与时间等诸多优势。虚拟仿真实验室可以高效整合校内外实验教学资源，将虚拟仿真实验所需的相关参考教材、动画图片等教学资源上传至虚拟实验教学平台上，学生可利用该平台自行预习并进行相关实验准备。教师利用虚拟仿真实验室开展虚拟操作教学，可模拟完成大量因受环境和实验条件等因素制约而无法完成的实体实验，有效节省资源、提高教学效率，同时又有利于提高设计性、创新性实验项目的开出比例，培养学生复杂工程问题的分析解决能力与实践创新能力。

2)开放式实验室

开放式实验室面向全体师生，承担各类实验教学任务，同时兼顾部分教师科研需求。为满足学生课程实验、自主设计实验以及创新竞赛等需要，对实验设施、基础信息实施日常管理，每个开放实验室配备一名专职实验指导教师。实验教师负责全程监督、指导课程实验，为学生开展自主实验提供便利条件与保障措施。实验指导老师可根据实验的具体实施效果，逐渐增加综合型、设计型、新型实验的开出数量，达到培养学生综合实践能力与创新意识的目的。

(3)建设行业先进的校外实践教学平台

校外实践基地建设是高质量开展高等工程教育的关键一环，积极开拓并有效利用校外实践教学基地，能够为学生工程实践能力培养提供重要支撑。依托校外工程实践基地可开展两部分实践内容：首先，学生进入校外实践基地以企业所面临的实际工程问题作为实践课题，在企业导师的引领下开展实训活动，跟随企业导师学习锻炼新技能，培养学生解决复杂工程问题的能力。其次，校企双方发挥各自优势，由双方人员共同组成科研团队申报企业工程项目与研究课题，联合攻关现代前沿工程技术难题。同时科研团队选拔部分优秀学生参与项目研究，依托研究内容开展本科毕业设计，并由校企双方导师共同指导学生完成毕业设计，达到培养学生工程实践能力与创新能力的目的。

2.2.3 以“多元化”考核为依托重构学习效果评价体系

(1)学生学习效果评价主体多元化

新工科背景下，聚合多方资源协同培养满足行业企业需求的高技术应用型人才，普通高等学校应摒弃单一灌输式教学与单线考核思想，树立与协作企业进行“全面沟通、共同考核”的新教学理念。可采用由学校、企业、第三方认定机构组成的“三位一体”评价体系作为学生学习效果评价主体，并结合成果导向的过程考核评价机制对学生学习效果进行考核。

(2)学生学习效果评价方式多元化

按照行业企业要求制定人才培养与考核机制，改革现行考核制度，优化考核方式。学习效果评价由学校与协作企业共同进行，对课程成绩实施多样化考核。学生在完成培养方案要求的所有课程内容学习并通过考核后获得学校颁发毕业证、学位证的同时，还可以基于1+X证书制度要求学生在毕业前取得相应专业领域从业资格证书或经企业实践考核认定具有取得该证书的同等能力。

(3)学生学习效果评价指标多元化

以新工科建设思想为统领，对标工程教育认证标准，充分考量学生层次水平，持续完善涵盖理论知识基础能力、实验实践动手能力、工程应用创新能力三个层次的递进式多元化考核指标体系。在实践教学环节中，对学生学习效果实施多元化评估更注重对学生应用创新能力的评估，持续完善课程目标达成度评价、反馈、改进机制。成立由专业负责人与骨干教师组成的专业教学质量评估小组，依据课程考核结果计算课程目标达成度，并进一步评估其对毕业要求达成度的贡献，将其作为评价课程目标是否达成的判断依据。评价过程中发现的问题及时向任课教师反馈。

2.2.4 持续建设“双师”型教师队伍，推进校企协同培养模式

(1)校企协同开展师资培训活动

学校与企业共建教师企业实践流动岗，加强高校师资培训与技术交流活动，在校企协同过程中采取“走出去”和“引进来”的相结合培训方式，定期组织教师开展教学观摩、经验交流、实践培训等活动，全面提高一线教师的综合素质。出台相关政策鼓励专任教师积极步入企业进行挂职锻炼，全面了解企业的经营管理与运作方式，运用自身具备的专业知识与技能为企业生产经营提供服务，同时学习研究行业企业的新技术、新工艺，强化自身的工程实践与创新能力。

(2)加大校企人力资源互通共享

大力发挥校企双方各自人力资源优势，共建教师资源库，促进双方人力资源共享。高校聘请工程实践经验丰富的企业工程师与校内教师合作，共同完成工程背景较强的专业课教学工作，或定期聘请企业工程技术人员为学生开设专题讲座，拓展学生知识视野。企业聘请校方优秀专业教师为现场技术人员提供专业理论知识培训，提高员工理论水平。高校教师步入企业生产一线中去，企业工程技术人才引入到学校中来，在相互交流学习的过程中促进双方人员的共同成长。

(3)校企协同共建教学科研团队

在教师与企业工程技术人员之间建立紧密合作关系，创建校企协同教学科研团队，充分利用企业校外导师及项目资源，实现校企协同教学科研改革新模式。部分实践性较强的课程采用工程案例项目化教学，并由企业直接参与授课。对于工程应用与创新实践能力培养环节，借助校企协同创新实践平台凸显科研创新与实习锻炼。

3 实施效果

上述建设方案在辽宁科技学院测控技术与仪器专业实施多年，并取得了丰富成果。多年来该专业积极开展校政合作、校企合作，与政府、企业建立了密切的合作关系。积极开拓校外实训基地，为学生提供大量的顶岗实习岗位，有效保障了该专业的就业率和就业专业对口率。与本溪市市场监督管理局合作服务本溪经济发展，提升了专业服务社会能力。获得的成果主要包括：2020 年测控技术与仪器专业被评为辽宁省一流本科专业；近五年，专业骨干教师作为项目主持人获批省级教改项目3项、教育部产学研协同育人项目5 项、获批仪器类教指委教改立项2项、参与教育部新工科研究与实践项目1项；团队成员作为主持人获得省级教学成果三等奖1项、校级教学成果二等奖与三等奖各1项；专业主干课“自动控制原理”和“过程控制系统”获批“省级一流本科课程”。专业新建设的“辽宁科技学院计量校准技术实验室”于2021 年7 月获得中国合格评定国家认可委员会实验室认可证书，这是目前辽宁省唯一获此证书的高校。

4 结语

文章以地方应用型本科高校工科专业“工程实践”教学体系建设为研究对象，深入探讨如何有效构建新工科背景下多方协同育人的实践教学模式。在对现阶段地方高校构建多方协同育人实践教学模式所面临的问题进行分析的基础之上，结合具体建设内容提出建设目标，并进一步提出具体建设措施，为地方高校破解“工程实践”教学难题提供新的思路。