地方應用型高校機電類新工科專業研究性教學探索與實踐

馬世榜, 秦 怡, 盧志文, 李 浩, 程藝苑

(1.南陽師范學院 智能制造與電氣工程學院,河南 南陽 473061; 2.鄭州輕工業大學 機電工程學院,河南 鄭州 450002)

隨著我國經濟社會的快速發展,新經濟新產業迫切需要新工科人才支撐,機電類新工科人才是實體經濟發展的重要人才支撐。地方應用型高校主要培養具有實際應用能力和一定創新能力的應用型技術人才,是區域實體經濟發展的重要人才培養地。隨著信息時代的深刻變革,“互聯網+”背景下企業在技術上不斷深化創新迭代,對人才需求發生了重大變化,既要求學生掌握扎實的專業知識,又要具備較高的綜合素質和創新能力。傳統的人才培養模式已經不能滿足實體經濟對人才的要求。研究性教學起源于20世紀初的中小學課程中的“問題教學法”,隨著社會的發展,這種旨在引導學生具備獨立研究興趣和能力的教學法在大學里面得到了更為廣泛的應用。與傳統教學模式不同,研究性教學改變被動地接受知識的教學模式,形成自我學習的能力和創新的能力,目前,研究性教學已經形成了若干分支,包括案例教學、基于問題學習的教學方法等。這種新型的教學模式,符合國家中長期教育改革和發展規劃綱要,是我國高等教育教學改革的趨勢。因此,探討并實踐研究性教學模式在地方應用型高校機電類專業新工科人才培養中的應用,具有重要意義。

1 研究性教學的內涵及特點

2005年,教育部頒布《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》,提出“積極推動研究性教學”[1]。研究性教學以培養創新型人才為目標,將科研與教學緊密結合起來,成為各高校進行教學改革的主要方向[2],其與傳統教學相比,在教學管理評價、教學內容、教學過程、師生角色、學習過程等方面均有很大的區別,有其自身的特點。

1.1 教學內容的豐富性

在研究性教學過程中,教學的內容不再僅僅局限于教材的基本知識點,教學內容更加豐富[3]。機電類工科專業特點決定了其教學內容更需要與研究性課題緊密結合,理論知識要與實踐應用結合、科技前沿結合。不僅要教授學生專業知識,還要培養學生應用知識的能力;發現問題、查閱資料、探索解決問題的能力;團隊協作意識、創新意識;學習和交流溝通的能力等。

1.2 教學過程的開放性

研究性教學要求更加注重學生學習能力和所學知識應用能力的培養,決定了其教學過程的開放性。不僅體現在其研究內容的開放性,也體現在其教學形式和教學空間的開放性[4]。教學形式不局限于傳統的課堂講授,應用場景體驗式現場教學、虛擬現實教學等多種教學形式也被廣泛應用,教學空間可以是傳統的教室、專業實驗室、開放實驗室,也可以是工程訓練中心、實習基地、實習工廠、網絡空間等。

1.3 學習過程的自主性

與傳統的高等教育活動中教師是核心、課堂是中心、學生是被動的接受者相比,研究性教學過程中教師和學生都是參與者,學生更是真正意義上的主人,是學習過程中的主要角色。教師是學生學習的引導者,學生學習的自主性更強,體現在教師引導下的學習內容、學習資源、學習空間的自主選擇,學習方法、學習形式的自主選擇,學習合作團隊的自主選擇等;并通過學習的自主性,形成學生自身的知識體系,充分培養學生自學能力以及獨立思考、提出問題、分析問題、解決問題、相互協作、 創新思維、實踐創新等綜合能力。

2 地方應用型高校機電類專業研究性教學現狀

地方應用型高校對于滿足我國經濟社會發展對高層次應用型人才的需要及推進我國高等教育的大眾化具有積極的促進作用[5]。新工科人才不僅要具備運用所學知識解決現實問題的能力,還要具有學習新知識、新技術、解決未來新問題及人文、管理等綜合能力[6]。高校機電類專業肩負著我國機電工程類工程技術人才培養的重任,是現代化產業體系和制造業實體產業轉型升級及高質量發展的重要保障,是實現中國式現代化建設發展的重要支撐。我國研究性教學模式開展得較晚,在專業課程研究性教學改革實踐中雖取得了一定的成效,但仍然存在許多不足,其障礙因素是多方面的,主要體現在以下幾個方面。

2.1 管理評價模式及培養模式障礙

研究性教學與傳統的教學管理模式和課程設置均有很大的區別,涉及學校層面、教務管理部門、二級學院、課程之間的聯系、教師和學生等[7],應該建立教師指導、學生參與、師生互動的機制。目前,教師開展研究性教學,大部分還是局限于自己所教授的單門課程,缺乏學校層面、教務管理部門、二級學院以及關聯課程之間的協調,學校及二級學院等層面的管理制度、管理模式未能完全適合研究性教學,未能形成有效的管理模式;一些傳統的評價模式,也不適應于研究性教學評價,這些因素均成了研究性教學順利開展的障礙。另一方面,一些地方院校機電類專業人才培養方案制訂時,其培養模式以及與之對應的課程體系設置并沒有充分考慮研究性教學的需要,其設置的主要思路仍然是傳統的“教師講、學生聽”的模式。研究性教學所必需的研究性資源平臺,例如省(市)級研究中心、開放型實驗室,并沒有充分納入本科人才培養體系中。相當一部分院校并沒有將上述寶貴的科研資源與本科生的研究性教學聯系起來,一定程度上造成了資源的浪費,也對研究性教學的開展形成了一定的障礙。

2.2 師資力量及師生認知障礙

地方應用型高校的機電類專業大多是在轉型發展的過程中申辦的專業,隨著社會對人才需求的旺盛,辦學規模不斷擴大,在師資力量方面也出現了一定的短板。隨著高校對教師學歷層次要求的不斷提高,地方應用型高校年輕教師主要是剛剛畢業的博士研究生,這些新引進的年輕教師,一般理論水平較高,絕大部分的經歷都是“學校到學?！?沒有企業工作經歷,缺乏相應的實踐工作經驗。而應用型機電類專業的人才培養,對師資力量的要求相對較高,不僅要求具有扎實深厚的專業理論知識,而且要具有豐富的實踐工作經驗,因此,對開展研究性教學來說,師資力量還是比較薄弱的,也是制約研究性教學開展的瓶頸。另一方面,師生對研究性教學認識不足。一些教師已經習慣了傳統的教學模式,缺乏對研究性教學的新的認識,不愿花大力氣、下深功夫去探索對研究性教學的理解,不愿意投入更多的時間和精力去進行相應的課程準備等。同時,一些學生對研究性教學的參與度不高,研究性教學是以學生為中心,要求學生積極主動地參與教學的各個環節,形成主動探索、主動思考、主動學習、主動創新的人才培養過程。但大部分學生長期以來已經形成了教師主動灌輸、自身被動接受的慣性,缺乏學習的主動性和積極性,影響了研究性教學的整體效果。

2.3 硬件條件障礙

機電類新工科人才具有創新性、工程性、實踐性和應用性等多個特點,在研究性教學的過程中,研究性及應用實踐性十分重要,但其需要相應硬件條件的支撐。研究性教學過程中常需要開展分組討論、互動等,但目前很多學校受招生規模大、教學設施緊張等因素的限制,大班上課成為常態,不利于研究性教學過程的開展。大部分學校雖已經建設了滿足基本教學需求的實驗室、工程訓練中心等,但主要是完成課程基本驗證性的實驗,缺少開展創新性實驗的設備儀器及實驗室,教師難以開展相關的創新性實驗,更難以把創新性的實驗成果運用到教學過程中。研究性教學的開展,需要依托先進的網絡平臺、數字化資源等。目前,多數學校都在開展智慧校園建設,提高了校園的互聯互通和師生的交流互動等,但一些資源平臺建設還不夠完善,教學資源還比較匱乏,不能為研究性教學的全面開展提供有效支撐。

3 研究性教學探索與實踐

南陽師范學院是一所綜合性的地方應用型本科院校,除了師范類專業等傳統專業外,為了響應河南省應用型本科發展要求和社會對新工科人才的需要,滿足地方區域經濟社會發展對高級應用型人才的需求,實施了轉型發展戰略,2015年以來申辦了機械電子工程、汽車服務工程、電氣工程及其自動化、智能感知工程等應用性強、社會需求量大的工科專業。為保障機電類專業新工科人才培養質量,根據專業特點及自身條件,開展了一系列研究性教學的探索與實踐,取得了良好的效果。

3.1 改革管理模式和評價模式,改進培養模式

首先著眼于學校的整體性的研究性教學改革,建立學校、教務處和二級學院間高效靈活的協調溝通機制,賦予二級學院更大的辦學自主性,給予教師更多的教學自主權和靈活性,破除各種條條框框的束縛,激發教師的教學熱情。組織教師、企業專家、學生代表開展研討,充分調研論證,對專業培養方案、課程大綱等進行修訂完善,把人才培養目標與社會人才需要緊密結合起來,把專業知識與實際問題緊密結合起來,優化課程設置,打造“金課”,淘汰“水課”,讓所設置的課程為學生真正所喜愛,形成合適的研究性教學課程,充分激發學生主動學習的欲望。同時,對學生的考核評價模式進行改革,以適應研究性教學。為了適應研究性教學在機電類專業新工科人才培養中的需要,實行基于過程的多元化考核評價,構建對學生學習過程、綜合素質和實踐能力的綜合性、科學性考核機制,實現全方位考核,將平時表現考核、課程參與度考核、參與研究性項目考核、參加學科競賽考核等綜合考核作為最終評價標準。通過考核評價方式的改革,督促學生主動地參與到研究性教學的實踐過程中,提高研究性教學的效果。研究不同課程的教學內容,對其教學大綱進行調整優化,內容進行合理取舍。鼓勵教師把研究成果、橫向合作項目、企業需求、成果轉化案例等引入課堂,培養學生問題分析能力、方案論證能力、研究創新能力、實踐應用能力等。在教學過程中,依托各種項目,采用項目案例驅動和成果導向的教學方法,開展問題式、討論式、基于情景的教學模式等模式教學,充分激發學生的參與度。

根據機電類專業實踐性、應用性強的特點,充分利用學院擁有的省(市)級工程研究中心、開放型實驗室、工程訓練中心等平臺資源,加大創新型研究性實踐項目的開設,開展研究性實踐教學,吸引學生積極主動參與,為培養大學生創新思維意識構筑工程背景知識,提高其實踐創新能力。同時,結合學科協會公布的國家級學科競賽排行榜,積極開展適合機電類學生參與的全國大學生先進成圖技術及產品創新建模大賽、全國大學生金相技能大賽、全國大學生電子設計競賽、全國大學生節能減排大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生智能汽車競賽、全國大學生機器人大賽、全國大學生“互聯網+”創新創業大賽、全國大學生機械創新設計大賽、工程訓練大賽、“西門子杯”中國智能制造挑戰賽等學科競賽,以賽促教、以賽促學、以賽促創,將這些比賽資源盡可能地分配給所有學生,全面激發學生參與研究性創新實踐的熱情和主動性,全面提升學生的綜合素質,滿足社會對新工科機電類專業人才的需求。

3.2 加強研究性師資隊伍建設,改變師生認知

機電類專業新工科人才的培養,在于研究性、創新性和實踐性,其關鍵保障在于教師。研究性教學的開展,對教師的知識儲備、科研能力、實踐經驗等均提出了更高的要求。教師要開展研究性教學,需要具有豐富的知識儲備、較強的科研經歷及水平、較高的專業技能及實踐經驗、較好的教學把控能力等。對教師的這些基本素質要求,應該不斷加強教師培訓,提高教師開展研究性教學的意識,理解研究性教學的實質。通過“能力提升工程”,有計劃地把教師送出去攻讀博士學位、到企業掛職鍛煉等,努力提升教師的科研能力、實踐技能水平等,培養具有研究性的、高水平的“雙師型”教師隊伍。

此外,為了應對師生對研究性教學不充分、有偏見的認知問題。通過展板、網絡等多種渠道,普及研究性教學方面的知識,為實施研究性教學掃清障礙;還要對研究性教學的典型案例和優秀案例進行表彰,進一步提升廣大師生參與研究性教學的積極性。

3.3 優化硬件資源配置,構建研究性教學平臺

根據機電類新工科研究性創新性人才培養及教學的需要,突出研究性、創新性、應用性,注重學科交叉融合,進行資源優化配置,構建研究性教學平臺。如智慧教室、虛擬仿真實驗室、創新實驗室、研究討論室等,滿足從理論教學、小組研討到創新性實踐實訓等不同階段的需要。其中創新實驗室又可以分為三大類。一是基礎性創新實驗室,主要針對機電類基礎理論課的實驗驗證,提高學生的感性認識;二是進階性創新實驗室,主要針對學生在學習了機電類專業相關的課程后,基于專業知識的研究性小發明創造的實驗驗證、制作等;三是綜合性創新實驗室,主要是根據不同學科競賽的主題和科研項目招標課題,開展綜合性、創新性的研發設計、制作、驗證等。加強與當地行業企業的合作共建研究實踐基地,采取靈活多樣的方式進行協同合作,達到資源共享。

研究性教學需要增強學生自主學習的能力和意識,因此必須為學生構建強大的信息平臺。為此,學校著力加強網絡及信息平臺的建設,實現無線網絡的全覆蓋,購買多種數據庫為研究性教學手段和學習方法的應用提供技術保障。構建專門的研究性教學網站及網絡平臺,提供豐富的微課、視頻、案例等研究性教學資源,方便教師研究性教學的開展和學生的學習。

4 結語

地方應用型高校機電類專業擔負著為區域經濟社會發展培養創新性應用型人才的重要使命,研究性教學是培養創新性機電類高水平人才的重要途徑。通過對管理評價模式、培養模式、師資隊伍、硬件資源配置、平臺構建等進行改革創新等一系列的探索實踐,充分調動教師開展研究性教學的主動性和積極性,提高學生創新性實踐性綜合能力水平。