地方高校新工科综合实践课程建设探究

王建军

（湖南第一师范学院 电子信息学院，湖南长沙 410205）

综合实践课程[1-2]受到国内外高校的重视。例如美国[3-4]、澳大利亚[5]等国高校积极推行的顶石课程，其本质就是综合实践课程，主要帮助学生整合大学阶段所学专业知识，提升学生综合素质，引导学生未来职业发展。2017年，我国提出新工科[6]建设以来，高校愈发重视综合实践课程建设，尤其对于新工科专业。著名工程教育专家林健教授指出新工科要将解决一类工程问题所需要的知识、方法和技术等内容整合成为一门综合性课程，学生通过该门课程学习能够掌握解决该类工程问题必要的知识和方法[7-8]。“天大行动”[9-10]则提出将产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和课程体系，推动教师积极探索综合性课程，改革教学方法和考核方式，形成以学习者为中心的工程教育模式。

地方高校新工科的根本任务是培养地方经济社会发展需要和企业技术创新要求的工程技术应用型人才。综合实践课程成为高校人才培养和地方产业人才需求的桥梁，综合实践课程建设是地方高校提升改造传统工科专业的重要举措[11-12]。

1 地方高校新工科综合实践课程建设思路

地方高校新工科综合实践课程是一门结合学校人才培养定位、专业办学特色、地方人才需求和行业技术发展而开设的全新课程。综合实践课程要具有创新性，实践内容要紧密结合地方产业最新技术需求，直接为地方产业服务；要具有综合性，课程内容是多门前序课程的提升和集成，支持构建复杂工程问题；要具有实践性，课程内容以实践教学为主，主要培养学生的实践能力；要具有工程性，实践教学以工程项目形式有序地组织实施，课程教学过程即为工程实施过程。地方高校新工科综合实践课程要以创新性、综合性、实践性和工程性为基础，围绕课程目标、课程内容、课程实施和学业评价系统地推进课程建设。

地方高校新工科综合实践课程的课程目标要直接为人才培养目标服务，人才培养目标对接地方行业人才需求，课程目标直接对接企业岗位技术要求，即为培养契合当前地方产业岗位能力需求的工程技术人才，搭建起高校人才培养和地方人才需求的桥梁。

地方高校新工科综合实践课程的课程内容要支持课程目标，以前序关联课程内容为基础，并融合学科前沿知识和地方产业新技术，再进行系统性的重构与重建，满足创新性、综合性和实践性需求，使学生所学即为所用，实现人才培养与人才需求的有机对接。课程内容以工程实践项目进行组织，构建小工程组建大工程、大工程包含小工程的工程化实践教学体系，培养学生的工程实践意识，提高工程实践能力。

地方高校新工科综合实践课程的课程实施要以课程目标为导向、以课程内容为基础、以培养学生工程实践能力为中心组织教学。由于综合实践课程综合性强、挑战度大，根据地方高校新工科教与学的基本情况，课程实施要注意两个提高，即提高教师的课堂教学效果，提高学生的学习兴致。综合实践课程不是简单地将几门课程拼凑起来，而是通过融合、提炼、提升而形成的全新课程内容，综合实践课程的课堂教学内容丰富、信息量大，课程教师对教学内容要精挑细选，提高课堂教学效果。同时，课程教师要改进教学方法，引导学生提高学习兴趣。

地方高校新工科综合实践课程的学业评价要注意过程性评价和总结性评价相统一。过程性评价要关注学生的学习基础和学习过程，评价学生的学习过程、努力程度和进步幅度，鼓励学生积极开展学习活动，引导学生提高学习投入度。总结性评价主要评价学生的学习成效，引导学生分类发展。过程性评价和总结性评价相结合，重在促进学生的学业进步，实现个性化成长。

2 地方高校新工科综合实践课程建设实例

A高校为地方院校，所在地方有千亿级移动物联网通信产业，相关企业需要大量的通信协议软硬件开发人才，涉及网络通信技术、串口通信技术和无线通信技术，关联岗位有通信协议软件开发工程师、通信协议硬件电路设计工程师。A高校通信工程专业于2019年开始建设通信系统综合实践课程，该课程以C++程序设计、数据通信与计算机网络、单片机技术及应用等课程内容为基础，并融合通信前沿技术，对接地方移动物联网通信产业需求，以实践项目为载体，以培养通信协议软件开发工程师、通信协议硬件电路设计工程师为目标，从课程目标、课程内容、课程实施、学业评价四个方面系统性地开展课程建设。针对产业需求构建通信系统综合实践课程的模式如图1所示。

图1 通信系统综合实践课程构建模式

由图1可得，通信系统综合实践课程要求学生实现将传感器感知的信息传送给远端的服务器，需要使用网络通信技术、串口通信技术（含无线通信技术）。在实现计算机和服务器通信过程中，能够培养学生的网络通信软件技术；在实现传感器和单片机通信、单片机和计算机通信过程中，能够培养学生的串口通信软件技术和串口通信硬件技术。

课程目标：通过本课程学习，使学生掌握基本的网络通信协议软件开发、串口通信软硬件设计等技术。既为学生学好本专业课程提供必要的实践认知，又为学生以后从事移动物联网通信协议程序开发、串口通信软硬件设计打下基础。

课程内容：课程内容包含基础实验和综合实验。基础实验项目是使用C++描述网络通信协议、计算机和单片机串口通信协议，包含TCP/IP协议报文结构分析与编辑、Winsock编程、串口编程与电路设计三部分内容，共有14个实验，其中课内实验7个，课外实验7个，每个实验项目均是一个小工程，其主要目标为夯实学生理论基础，培养学生具备初步工程实践能力。基础实验项目如表1所示。

表1 基础实验项目

综合实验项目以基础实验项目的内容为基础，构建大工程实验内容，以培养学生开发通信协议软硬件的复杂工程实践能力。借鉴了相关企业新员工入职培训项目，集成了网络通信技术、串口通信技术（含无线通信技术），要求学生实现数据在网络环境和感知环境的传输，涵盖C++程序设计、数据通信与计算机网络、单片机原理与应用等课程内容。学生在完成实验的过程中，能够直接感知企业的能力要求。综合实验项目如表2所示。

表2 综合实验项目

综合实验项目和基础实验项目的关系如图2所示。

图2 综合实验项目和基础实验项目的关系

由图2可知，综合实验项目和基础实验项目的本质关系就是一个工程架构，其中TCP/IP协议报文结构分析与编辑实验项目支持学习网络协议理论知识，Winsock编程实验项目支持学习网络通信知识，串口编程与电路设计实验项目支持学习串口通信知识。由TCP/IP协议报文结构分析与编辑实验项目和Winsock编程实验项目支撑了远程数据传输系统设计与实现综合实验项目，再结合串口编程与电路设计实验项目构建了远程信息感知、数据传输与数据分析系统设计与实现综合实验项目。

课程实施：本课程全部采用工程化实验项目教学，其中基本内容使用小工程实验项目，综合内容使用大工程实验项目。理论和实践相结合，课程教学内容全部融入实验项目中，使学生通过“做中学”理解理论知识，提高实践能力。基础和创新相结合，将企业项目引入课程，使课程教学与技术前沿对接，创新课程教学内容，增加学业挑战度。课内和课外相结合，课外实验是课内实验的时空延伸，为开展大工程实践教学、提升学业挑战度提供学习保障。线上和线下相结合，将课堂教学和网络课程结合起来，并借助QQ教学群、课程博客等，通过多种学习平台为学生提供学习支持，提高学习成效。

学业评价。学业评价包含过程性评价和总结性评价，二者各占50%比例。过程性评价分为作业、实验和阶段测试，其中作业占总成绩的10%，实验占总成绩的10%，阶段测试包含理论知识、课内实验和课外实验，共有3次，占总成绩的30%。总结性评价主要是期末考试，重点考查学生的综合实践能力，占总成绩的50%。考核内容包含课程教学全部内容，覆盖了理论知识、课内实验和课外实验。阶段测试和期末考试均包含了课外实验，提高了学业评价标准，督促学生提高学习投入度。

3 地方高校新工科综合实践课程建设效果

（1）课程建设获得了学生认可。本课程使用基于CIPP模型构建的课程评价指标体系[13-14]对学生进行网络匿名调查，对本课程全部指标评价为优或良的学生人数比例达到76%，评价为优或良的二级指标占全部二级指标的比例达到93%，说明学生对本课程教学高度认可，如图3所示。

图3 课程网络调查指标分析

（2）课程建设提高了教学效果。相比2019年，2020年本课程学生考试成绩的优秀和良好人数增加，不及格人数降低，如图4所示。及格率和平均分增加，标准差减少，如图5所示。近两届毕业生考研上线人数占毕业生人数比例超过20%，说明本课程提高了学生的课程学习效果和人才培养质量。

图4 学生考试成绩分布比较

图5 学生考试成绩统计比较

4 结语

由于地方高校办学条件限制，综合实践课程长期以来是地方高校工科专业的短板，也是地方高校新工科建设需要解决的主要问题。综合实践课程的建设水平既是地方高校新工科人才培养水平的体现，也是新工科专业教学团队建设的引擎和学科研究团队建设的平台。因此，综合实践课程建设是地方高校提升改造传统工科专业、提高人才培养质量的有效抓手。