“理论-创新-产业”一体化教学模式探索与实践

常晓恒,周文鹏,冯毅夫

(1.渤海大学控制科学与工程学院,辽宁 锦州 121013;2.安庆医药高等专科学校公共基础学院,安徽 安庆 246052)

充分了解和掌握所学专业知识并将其应用于国民经济领域是大学本科专业技能培养的重要目标。特别是对工科生而言,绝大部分学生刚入学时就迫切了解所学课程与工业生产有怎样的联系,通过所学理论如何解决实际生产问题[1-3]。尽管教师在课堂上给学生讲解或演示所学课程在工业生产和生活中的用途,但通常这种讲解达不到应有的效果。虽然本科生在学习专业课阶段有机会到工业现场学习和观摩,但由于体验时间短,学生对一些实际问题也仅停留在感性认知阶段。同时,受现场实际情况限制,大部分学生并不能全面地对实际生产情况进行深入的了解和掌握。理论学习和实际生产实践之间存在一定的脱节,而这种脱节往往给理论和实践之间联系的紧密性带来很大的影响[4]。此外,不论是专业认知实习、生产实习或者其他类型的实习,突出问题即是理论学习和实际生产实践的不同步。通常情况下,理论学习后较长时间才安排实践类实习,实践教学往往滞后于理论教学,难以做到理论教学与实践教学基本同步。尤其是有些专业学生班级及人数较多,由于理论教学与实践教学衔接不畅,不能满足学生个性化学习的需要,严重影响教学效果[5-6]。本文针对“理论-创新-产业”一体化协同教学模式进行研究,旨在利用已有科学研究平台或已具备的校企合作条件,强化学生理论学习与生产实际的内在联系,引导学生积极参加创新创业活动,提高学生的产业化意识。

1 “理论-创新-产业”一体化协同教学模式的内涵

所谓“理论-创新-产业”一体化协同教学模式,就是通过搭建集理论、创新和产业于一体的基地平台,使学生做到用理论指导实践、用实践验证理论,实现理论和实践的有机结合和相互促进。教育家卢梭在《爱弥儿》中主张对学生的教育应服从自然的永恒法则,听任人的身心自由自在地发展,其途径就是让学生用亲身实践获得自己需要的知识。而教师应当用理论结合实际进行直观教学,使学生生动活泼地进行学习。“理论-创新-产业”一体化协同教学模式,即能体现这一法则。

一方面,积极建构集理论、创新和产业于一体的基地平台。目前,高校所建设的基地平台基本上是科研属性的平台,真正做到与本科生教学产生联系的平台并不多。对此,应该改进基地平台职能,利用已经获得的科研成果,进一步丰富和完善理论学习、创新实践和产业应用体系,这样可以为本科生的理论学习和实践提供良好的服务。同时,为了实现平台的产业功能,应加大与企业的合作力度。基地平台中的生产实物应该与企业尽可能保持一致,保证生产实物突出专业性和实效性,从而实现理论学习和实际生产的紧密联系。此外,在生产应用阶段聘请企业技术人员和管理人员加入基地平台,对学生进行具体的产业指导并提升协同教学效果。基地平台的构成主要有三个部分,具有三个主体功能,分别为理论学习、创新创业和产业应用。理论学习,包括课堂讲授和实践检验,充分考虑学生培养的应用性和专业特点,深化基本概念,强调知识应用,启发逻辑思维,培养计算、综合运用理论知识分析和解决问题的能力。创新创业,是以实际生产中存在的问题为基础,并以此进行科技创新活动,充分挖掘学生内在的研究潜力,培养他们的创新精神。产业应用,是将学生和生产企业对接,充分了解行业背景、技术难题和产业需求以及企业运行方式、管理方式等,将创新成果和新技术等进行集中化、工业化的生产应用,强调“学以致用”的理念,增强学生创新创业意识、管理意识等。建设集理论、创新和产业于一体的平台基地,可以整合本科生培养过程中一切教学和实践资源,是对广大学生专业能力培养与专业素质训练有益的探索与实践。

另一方面,深入推进教学、科研和校企合作各方面之间的相互协同。本科生“理论-创新-产业”一体化同步教学模式探索与实践的教学改革方案,依托理论和实践教学、科学研究和校企合作各方面之间的相互配合。高校教育教学和科研工作是相辅相成的,二者若能够发挥各自优势、协同育人,有利于更好地培养优秀人才。良好的科研工作能够促进理论知识的活学活用,授课教师能够以自己的科研成果为基础,引领广大学生接触学科前沿、拓宽眼界、提升境界。与年轻学生思想进行碰撞,可以突破原有的知识局限并提出新问题,孕育新科研成果,或变成下一个科研方向的出发点。此外,在方案实施过程中应充分发挥科研优势,将近些年取得的科研成果有效地融入教学和指导学生创新创业中。一方面为学生传授了专业知识,另一方面还能够引导学生形成良好的学习习惯。为了培育学生的科研和创新创业素养,校企合作对工科类本科生的培养具有特别重要的意义。通过与企业对接,了解企业需求,根据企业需求及时调整人才培养方案,进而了解新技术、新设备、新工艺,避免传授知识的滞后性,同时与企业共同研发项目,对提升学生动手实践能力起到很好的强化作用。基于此,学生可以提前了解意向岗位的要求,从而制定自己的职业发展规划。

2 “理论-创新-产业”一体化教学培养模式的实施

“理论-创新-产业”一体化教学培养方式,应伴随大学生本科教育培养全过程。方案的实施始终坚持以理论教学和实际生产的“紧密性”和“实时性”为主线的原则,坚持“尽早尽快”的培养理念。对此,大学一年级阶段,针对“专业介绍”或“专业导读”等课程应适当增加学时,专门对“理论-创新-产业”基地平台进行介绍,向学生简要地说明和讲解平台已经具有的功能、作用以及使用方法等内容,让学生对实际生产中的专业知识形成概念性认识,产生好奇心,增加学习兴趣。针对学生在大学期间所学的每一门与基地平台相关联的课程,由基地平台授课教师、创新创业指导教师与企业合作人员紧密配合。对于课程涉及基地平台中的实际应用,在经过理论学习后可以组织学生实时地进入创新和产业等环节,确保所学理论知识和实际生产应用的高度融合,从而保证二者之间联系的紧密性和实时性。

按照学生大学期间每个阶段所学专业知识,结合学科的特点,对学生有针对性地展开分阶段训练指导。对于一门具体课程来说,“理论-创新-产业”培养环节在实施阶段上有时间先后。从理论学习开始,再进行创新创业,最终实现产业应用。为了确保理论知识和实际生产联系的实时性,这三环节工作应该做到无缝衔接。同时,从空间角度来看,这三环节工作互相交叉、相互促进、相辅相成地协同推进。太阳能光储充研发平台,涉及系统建模、整流逆变、并网、电池储能等技术。在完善功能和职责后,研发平台可以成为集理论、创新和产业于一体的本科生教学实践基地平台,其涵盖了电气类本科专业开设的“高等数学”“大学物理”“电路”“模拟电子技术”“数字电子技术”“自动控制原理”“现代控制理论”“电力电子技术”“运动电机控制技术”等课程。下面以该基地平台为例,阐释针对性分阶段训练指导的培养方案。

第一阶段:理论学习——推行课堂学习和实践检验协同教学法。该阶段面向课堂讲授学习和实践检验,侧重于通过课堂上的理论学习与实际生产的认知相结合,培养学生从实践角度研究自然规律的基本能力。对电气类学生在大一学期开设“高等数学”“大学物理”“线性代数”等课程,当授课到一定程度时,如讲授微积分、物理方程、矩阵等知识后,可以带领学生进入“理论-创新-产业”的实践检验环节。为学生讲授平台中系统数学建模等相关知识,引导学生独自完成建立状态空间表达式等系统方程。在大二学期开设的“模拟电子技术”课程,当授课到一定程度时,比如讲授PN结等知识后,可以带领学生进入“理论-创新-产业”的实践检验环节。为学生讲授基地平台中光伏系统的光生伏特效应等相关知识,引导学生掌握光伏电池制作的原理和工艺。按照“提出任务——分析任务——知识构建——完成任务”这一行动体系组织课程的各单元教学,引导学生自主完成相关实验,通过完成任务达到构建知识的目的。让学生充分了解所学课程与实际生产之间的内在联系,加深对所学理论知识的理解。

第二阶段:创新创业——引导创新创业,探索创新思维。经过上一阶段的课堂讲授学习和实践检验,学生已经具有一定的理论基础,接下来可以进入“理论-创新-产业”基地平台中的创新创业阶段,培养学生解决本学科领域工程技术问题的能力。例如,对于上一阶段利用开设的“高等数学”“大学物理”“线性代数”等课程,学生已经掌握系统数学建模等相关知识,同时在实际生产中针对实物系统建立了状态空间表达式等系统方程,那么在创新创业阶段应鼓励学生关注实际系统模型中的非线性问题,引导学生积极寻求办法解决该问题,以提高建模精度。而对于上一阶段利用开设的“模拟电子技术”课程,学生已经掌握光伏系统的光生伏特效应等相关知识,同时在实际生产中熟悉了电池制作的原理和工艺,那么在创新创业阶段则进一步鼓励学生关注光伏电池在不同环境下具有不同的性能指标与技术特性,引导他们积极寻求太阳能电池中的新技术与新品种,包括新型的PN结构,以提高光电转化效率。指导学生创新创业可以增强学生学习和工作的自信心,提高学生理论联系实际和独立工作的能力,培养他们良好的科研作风,进而对大学生科研能力、创新能力、实践能力、团队精神等综合素质的培养起到积极的作用。

第三阶段:产业实践应用——校企产业合作,推动学生素质培养。经过上一阶段的课堂讲授学习和实践检验以及创新创业训练后,学生的理论和实践创新水平有了一定的基础,这样可以进入“理论-创新-产业”基地平台中的产业应用阶段,培养学生将所学理论、实践和创新知识应用于产业的能力。这一阶段的工作由基地平台的创新创业指导教师和企业合作技术人员以及管理人员等共同指导学生完成。以第一阶段和第二阶段讨论的系统建模和光伏电池为例,可以由企业合作技术人员向广大学生介绍企业实际生产中系统模型和光伏电池的使用情况,总结目前生产中正在使用的数学模型和光伏电池的优缺点,使学生了解目前行业中的技术水平、存在哪些亟须解决的技术难题,以及目前企业在相关问题上的研发情况等,留给学生独立思考的空间,指导学生发现问题、解决问题,做到有的放矢。当然,基地平台也需要不断贴近企业,做到与合作企业保持高度一致。企业合作人员在基地平台中为学生指导产业应用,使得一些理论知识和创新思想在产业中得以更好地应用。将学校和企业结合起来,打破传统的封闭式教学模式,为培养高素质的人才打下坚实的基础,更有利于全面提高学生素质。尤其在产业应用方面,学生在生产一线和生产管理方面有了真知灼见,同时企业文化和企业管理等新知识也会使他们耳目一新。

“理论-创新-产业”的一体化培养模式方案实施过程中需要注意以下两点问题。一是解决平台研究范围有限、知识点涵盖不全面的问题。教学资源及设施设备的不足,导致基地平台的适用范围有限,很大程度上制约了大学生能力培养的效果。根据培养方向主线,需要及时调整和扩展基地平台的适用范围,对平台涉及的课程知识点及时实施扩充,以满足不断提高的教学和生产实践需要。例如,电气类学生开设“电力拖动”课程后,为了满足“理论-创新-产业”的实际要求,可以在光储充基地平台光伏发电系统中蓄电池端加入负载,将电机控制、机械负载特性等扩充到基地平台。二是鼓励学生在基地平台上自主选题,自愿组成科研小组。教师不硬性地为学生选题立项,而是根据学生专长向学生推荐课题,并对课题作详尽分析,引发学生兴趣,调动主观能动性。对于有自己想法或创意的学生,指导教师会给予充分的尊重并加以适当引导。每个小组都有一个项目负责人,并根据学生专业特点及兴趣自愿组成一个和谐的科研小组。组内随时进行交流,科研小组定期向教师进行工作进展汇报,指导教师定期进行检查与督导,及时发现问题并解决,大大提高学生学习效率。

3 推行“理论-创新-产业”一体化培养模式的现实意义

一是提升总体人才培养质量,提高学生适应实际生产的能力。“理论-创新-产业”的一体化培养模式方案的大力推广与应用,能够使学生熟练掌握基本理论知识与实践技能,综合素质显著提高,为后期深造或就业打下良好基础,进而实现学生高质量发展,培养出一批具有协作精神与创新能力的优秀人才。实践证明,具备一定应用能力和创新能力的学生将会受到用人单位的重视与好评。

二是打造一流师资队伍,提高师资力量。“理论-创新-产业”的一体化培养模式方案面向理论、方法和技术创新与突破,面对来自学生的各种疑难问题,教师在指导过程中实现知识融通、寻根究源,无疑能够促进科研向广度和深度发展,这对教师科研本身也是一种锻炼和提升。同时,教师有机会将自己对科技前沿的学习认识、科研心得和科研成果等融入、充实和更新到教学内容中,并在这种重新加工和梳理中不断优化研究方向和选题,提升科研境界,形成科研新思路。概言之,对教师而言,这是一个系统提升、融通基础知识的过程;对学校而言,有利于增强办学实力,无形中促进了学校教学和科研水平的提高。

三是推动学校的人才培养模式改革。“理论-创新-产业”的一体化培养模式方案可以推动学校课程改革。学校课程需适应当今企业的用人要求,企业需要什么样的人才,学校就培养什么样的人才,相应地,学校就可以设置什么样的专业。这是课程改革的动力所在,也是学校培养人才的潮流和趋势。正因如此,企业对学校的发展起到了积极的推动作用。

四是有利于企业的人才储备。学校能够根据企业的要求培养学生,企业可以按照自己的需求参与培养过程,使学生越来越熟练地掌握技术技能,能够更快地为企业创造效益。同时,企业依托学校成立培训基地,提高整体员工素质和技能,为企业更好地适应现代企业运行需要不断输送合格人才,为企业持续发展提供可靠的保证。