工科专业实践教学育人体系的构建

黄英　　雷菁　　刘伟　　黎灿

［摘 要］课程组深入研究了工科专业实践教学中能力培养与育人内涵如何统一的问题，重塑了专业核心能力，并开展了基于专业实践教学体系的育人顶层设计，构建了适合工科专业的“三意识、两精神”实践育人体系，形成了通用的育人目标，并对实践教学进行整体设计。文章以国防科技大学通信工程专业的实验课程、创新设计为例，详细阐述了教改试点过程，跟踪反馈教学效果。实践结果表明，课程组所构建的实践教学育人体系及教学设计可较好地促进能力培养与育人内涵的统一，为工科专业育人实践提供了新思路。

［关键词］专业核心能力；能力培养；育人内涵；实践教学育人体系

［中图分类号］ G64 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）16-0013-05

在教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》引导下，工科专业实践教学具有加强学生理论联系实际、提升创新实践能力的重要作用，同时，其注重学思结合、知行合一，承担着增强学生勇于探索的创新精神的重要任务。专业实践教学作为工科课程体系中重要的组成部分，在培养学生专业核心能力中起着不可替代的作用。

在新时代背景下，工科实践教学中的思政改革已逐渐成为研究热点[1-9]。从不同层次的实践教学环节来看，基础型实验课程主要通过引入经过缜密的实验验证过程获得重大科学发现的故事，融入求真务实、无私奉献的思政点；通过实验结果表象的差异探究实验对象的复杂性及本质规律，及时纠正理论学习中的认知错误，以此融入敢于质疑、知行合一的思政点[1-4]。而自主、开放的设计研究型实验则通过具有挑战性的问题来激发学生勤于思考、勇于探索、奋勇拼搏的创新精神[1，3]。综合型实验则侧重提升学生分析、解决问题的能力，培养其合作探究及团队意识[3]、科学精神与工匠精神，增强学生为国奉献的信心。对于大学生创新创业环节，主要是引导学生关注社会热点、科技动态，培养学生“敢闯会创”的创新精神[2]。从现有研究中可以看出，各高校都开展了形式多样的课程思政建设。然而，目前的研究成果存在以下问题：思政点多但不聚焦，能力培养与育人内涵统一性问题没有得到应有的关注。因此，高校应进一步深入研究，探索一条实践教学育人新路径。

一、专业核心能力的剖析

关于能力培养，笔者所在教学团队已经具有一些研究成果。黄英等[10]构建了实践教学模式与核心能力的关系模型，提出工科类学生应具备工程实践能力、创新能力、自主学习能力等专业核心能力。随后，面对新工科背景下对于人才培养的新要求，黄英等进一步扩展内涵，构建了新的专业核心能力：工程思维与工程实践能力、创新思维与创新实践能力、自主学习能力[11]。一些高校的教学团队以能力培养与育人内涵统一为目标，坚持以学生为主体，关注其自我感知、自我重塑的过程，在专业核心能力中融入了自我构建能力[12-13]，做出了新的诠释（见表1）。

二、实践育人体系的构建

实践教学是提高学生综合素质、实践能力的关键环节。好的品质与强的能力并不矛盾，高等教育中实践教学应当注重二者的统一。基于上节中关于工科专业核心能力的剖析，本节则是要重点解决如何开展育人的顶层设计、教学整体设计，构建适用于工科专业的实践育人体系问题，从而探索出一条能力培养与育人内涵统一的有效教学之路。

（一）育人的顶层设计

本文将以国防科技大学（以下简称我校）通信工程专业为例开展探索，力求形成一條适用于工科专业的实践育人新路径。一般来说，工科专业的实践教学包含实验课程、创新设计、实习实训、科研项目参与等环节。图1展示了我校通信工程专业现有的实践教学体系，具有一定的通用性。其中，实验课程可以分为两类：课内实验、实验课程，主要是与课程体系密切配合、相辅相成；创新设计则是以学科竞赛为契机，促使学生凝聚精力、集中攻关，开展创新实践活动；实习实训则是针对专业特色，结合行业发展，开展职业训练与岗位实习；科研项目参与环节则强调融入实际科研项目，Ⅰ、Ⅱ的区别在于进入项目的程度，毕业设计也属于这个环节。

课程组将按照不同类型的实践教学环节进行育人过程的顶层设计。在实践教学体系中，实验课程注重学生工作态度、安全意识的培养；创新设计侧重学生科学精神、合作意识的培养；实习实训注重学生工匠精神、责任意识的培养；科研项目参与侧重学生创新、合作等方面的训练。这样，就形成了“三意识、两精神”的育人体系（见图2），各环节相互依存又各有侧重，共同实现学生培养中的育人目标。

基于上述育人体系，可以凝练出工科专业实践教学的育人目标：树立学生正确的价值观，培养学生求真务实的工作态度；强化学生责任意识、安全意识、合作意识；培养学生精益求精的工匠精神、勇于创新的科学精神。育人目标的形成与育人体系的构建有利于指导课程组进一步开展实践教学的整体设计。

（二） 实践教学的整体设计

基于以上工科专业核心能力的剖析，可以归纳出：自主学习与自我构建能力贯穿实践教学体系的始终，而创新设计与科研项目实践环节侧重创新思维与创新实践能力的培养，实习实训环节则侧重工程思维与工程实践能力的训练。结合上节所构建的“三意识、两精神”的工科实践育人体系，课程组进行了工科专业实践教学的整体设计（见表2），有效地指导了实际教学工作，最终实现了能力培养与育人内涵的统一。

1.实验课程教学环节——培养求真务实的工作态度、警觉的安全意识

求真务实的品格是学生将来求学和工作必须具备的优良品质之一，也是育人的重要元素。在实验课程中应反复为学生讲解实事求是的重要意义，为后续实践教学环节奠定基础。教师要教导学生不唯上、不唯书，只唯实。学生在做实验的过程中同样要有这种品质，在探寻实验真理的过程中，不要因为对教师的尊重就不敢质疑其观点，而应以客观、理性的态度去探求事实真相。教师要引导学生在实验过程中认真记录实验数据、注重细节，培养学生客观真实地反映实验结果、安全使用设备的习惯，从而将求真务实的工作态度灌输给学生。在这个过程中，学生也逐步提升了自主学习的能力。另外，教师在指导学生做实验时要循循善诱、环环相扣、层层推进，将严谨治学的理念融入实验教学过程中，为学生树立良好的榜样。在榜样的影响下，学生会不断自我剖析、自我重塑。

2.创新设计环节——培养勇于创新的科学精神、顾全大局的合作意识

在创新设计环节，以学科竞赛为契机，融入开放性、跨学科的设计题目，让学生充分运用所学知识自主探究、发挥想象、凝练创新思维、提升创新实践能力。课题的研究需要借助团队的力量，师生只有共同协作攻关，不断探索，才能最终达成目标。

3.实习实训环节——培养精益求精的工匠精神、敢于担当的责任意识

在实习实训环节中，学生通过对本行业的了解产生职业自豪感，从而产生勇于担当的责任意识；通过工程实践中的磨炼，逐步领悟精益求精的工匠精神，形成工科专业特有的工程思维，提升自己的工程实践能力。

4.科研项目参与环节——培养勇于创新的科学精神、顾全大局的合作意识

科研项目参与一般是针对实际问题开展方案设计与实现，解决方案的设计需要师生的共同研究与思考，这就需要学生敢于创新；同时，通过项目任务的分配、实施等过程，学生也会逐渐形成较强的合作意识。

本节所形成的育人目标、构建的育人体系，以及教学的整体设计，均适用于工科专业。在不同的专业中，实践教学实施过程的具体内容各不相同，这就需要专业实践教师深入挖掘、突出特色、共同实现能力培养与育人内涵的统一。

三、 教学试点

本文以实验课程通信技术课程设计和学科竞赛为例开展教学试点，详细描述教学实施过程，体现能力培养与育人内涵的统一。

（一）实验课程环节

在实验课程通信技术课程设计中，课程组发布了多个题目让学生組队选择，其中之一为“无线组网设计及性能测试”。具体的要求如下（见表3）。

在实验课程教学过程中，无论是室外还是室内，教师都身体力行、悉心指导，用严谨认真的工作态度影响学生，为学生树立良好的榜样。学生认真规划场景，实事求是地记录和分析数据（见图3），这个过程对于他们求真务实的工作态度的培养非常有益。同时，学生也需要考虑设备的用电安全、雨天外场实验时设备的安全，这样可促使他们的安全意识逐渐增强。

（二） 创新设计环节

本文以2022年第九届“大唐杯”全国大学生移动通信5G技术大赛的指导过程为例，重点描述在创新设计环节中的工作情况。教学组依托科研优势及教学思想，建设了“5G通信网络规划与控制虚拟仿真实验”项目[14-15]，此项目2020年被评为湖南省虚拟仿真实验项目，2021年被评为军队级虚拟仿真实验课程，并被推荐参评国家虚拟仿真实验课程。目前，该项目已经上线国家虚拟仿真实验教学课程共享平台（ilab?x.com，见图4），并正式挂牌为国家虚拟仿真实验课程。该项目属于跨学科研究的科技前沿，围绕“四性一度”设计项目内容及思政要素进行研究，其特点包含立德铸魂（科学精神与中国自信）、聚焦社会（远程医疗问题）、内涵高阶（5G通信技术）、模式新颖（以任务升级、游戏闯关的形式不断挑战）等。

依托于该实验项目，教学组对学生进行竞赛培训。学生不断地进阶挑战，提升了创新实践能力，塑造了创新思维；结合实验项目内容中的思政元素，较好地培养了自己勇于创新的科学精神。比赛需要同组两人的合作，因此在备赛和比赛中，两人的共同学习、实操训练是非常重要的，这进一步增强了学生的合作意识。教师利用引导启发式、问题探究式教学模式，结合线上线下混合教学模式开展竞赛指导，比如线下现场定期指导，利用微信群随时答疑解惑和督促，邀请往届获奖的师兄介绍竞赛经验等。

在参赛的过程中，学生通过竞赛准备、省赛、国赛准备及国赛等过程的进阶式体验，不断自我反省、自我批判，从而实现突破与超越，最终重塑更好的自己。

四、教学效果分析

通过实验课程的锻炼，学生具有了求真务实的工作态度，不仅为他们后面参加学科竞赛奠定了良好的基础，还提升了自身的创新实践能力。在2022年第九届“大唐杯”全国大学生移动通信5G技术大赛中，我校共有30组参赛，其中17组获省级奖项，4组获国家级奖项，获得的国赛一等奖是湖南省唯一的一个。

赛后，这些学生进入大四的学习中，并开始着手准备保研、考研、就业等相关事宜，课程组对他们进行了追踪调查，形成了以下效果统计数据（见图5）。从图5可以看出，通过上述实践试点的过程培养，这批学生在育人与能力两个方面都有明显的提升。有学生反馈“参加竞赛的过程让我重新找到了学习目标，使我对新一代移动通信技术产生了浓厚的研究兴趣”。竞赛过程团队的共同备赛、共同竞赛，很好地提升了学生的团队合作意识，明白了只有团队的良性合作，才能获得最大的胜利。在备赛过程中，学生必须不断学习新的知识，这样就锻炼了他们自主学习的能力；通过集中备赛、竞赛过程的锻炼，学生开始注重自我提升、自我重塑，绝大部分学生感受到了自己的进步，从而更积极地面对后面的学习、生活和工作。

五、总结与展望

本文深入探索了工科专业实践教学如何实现能力培养与育人内涵统一这个问题。首先剖析了专业核心能力的发展与变迁，重新诠释了其内涵。随后针对工科专业实践教学体系开展了育人顶层设计，构建了“三意识、两精神”的育人体系，并形成了聚焦的育人目标。结合专业核心能力与育人体系，本文进行了实践教学的整体设计，为工科专业探索出一条有效的实践育人之路。我校在通信工程专业的实验课程、创新设计两大实践环节中开展了试点，并进行了前后专业核心能力及育人效果的对比，结果表明，文章所构建的育人体系及教学整体设计可较好地实现实践教学中能力培养与育人内涵的有效统一。本文的成果及试点经验也将为国内其他高校工科专业实践教学的开展提供借鉴。

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［责任编辑：钟 岚］