地方应用型高校机电类新工科专业研究性教学探索与实践

马世榜, 秦 怡, 卢志文, 李 浩, 程艺苑

(1.南阳师范学院 智能制造与电气工程学院,河南 南阳 473061; 2.郑州轻工业大学 机电工程学院,河南 郑州 450002)

随着我国经济社会的快速发展,新经济新产业迫切需要新工科人才支撑,机电类新工科人才是实体经济发展的重要人才支撑。地方应用型高校主要培养具有实际应用能力和一定创新能力的应用型技术人才,是区域实体经济发展的重要人才培养地。随着信息时代的深刻变革,“互联网+”背景下企业在技术上不断深化创新迭代,对人才需求发生了重大变化,既要求学生掌握扎实的专业知识,又要具备较高的综合素质和创新能力。传统的人才培养模式已经不能满足实体经济对人才的要求。研究性教学起源于20世纪初的中小学课程中的“问题教学法”,随着社会的发展,这种旨在引导学生具备独立研究兴趣和能力的教学法在大学里面得到了更为广泛的应用。与传统教学模式不同,研究性教学改变被动地接受知识的教学模式,形成自我学习的能力和创新的能力,目前,研究性教学已经形成了若干分支,包括案例教学、基于问题学习的教学方法等。这种新型的教学模式,符合国家中长期教育改革和发展规划纲要,是我国高等教育教学改革的趋势。因此,探讨并实践研究性教学模式在地方应用型高校机电类专业新工科人才培养中的应用,具有重要意义。

1 研究性教学的内涵及特点

2005年,教育部颁布《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》,提出“积极推动研究性教学”[1]。研究性教学以培养创新型人才为目标,将科研与教学紧密结合起来,成为各高校进行教学改革的主要方向[2],其与传统教学相比,在教学管理评价、教学内容、教学过程、师生角色、学习过程等方面均有很大的区别,有其自身的特点。

1.1 教学内容的丰富性

在研究性教学过程中,教学的内容不再仅仅局限于教材的基本知识点,教学内容更加丰富[3]。机电类工科专业特点决定了其教学内容更需要与研究性课题紧密结合,理论知识要与实践应用结合、科技前沿结合。不仅要教授学生专业知识,还要培养学生应用知识的能力;发现问题、查阅资料、探索解决问题的能力;团队协作意识、创新意识;学习和交流沟通的能力等。

1.2 教学过程的开放性

研究性教学要求更加注重学生学习能力和所学知识应用能力的培养,决定了其教学过程的开放性。不仅体现在其研究内容的开放性,也体现在其教学形式和教学空间的开放性[4]。教学形式不局限于传统的课堂讲授,应用场景体验式现场教学、虚拟现实教学等多种教学形式也被广泛应用,教学空间可以是传统的教室、专业实验室、开放实验室,也可以是工程训练中心、实习基地、实习工厂、网络空间等。

1.3 学习过程的自主性

与传统的高等教育活动中教师是核心、课堂是中心、学生是被动的接受者相比,研究性教学过程中教师和学生都是参与者,学生更是真正意义上的主人,是学习过程中的主要角色。教师是学生学习的引导者,学生学习的自主性更强,体现在教师引导下的学习内容、学习资源、学习空间的自主选择,学习方法、学习形式的自主选择,学习合作团队的自主选择等;并通过学习的自主性,形成学生自身的知识体系,充分培养学生自学能力以及独立思考、提出问题、分析问题、解决问题、相互协作、 创新思维、实践创新等综合能力。

2 地方应用型高校机电类专业研究性教学现状

地方应用型高校对于满足我国经济社会发展对高层次应用型人才的需要及推进我国高等教育的大众化具有积极的促进作用[5]。新工科人才不仅要具备运用所学知识解决现实问题的能力,还要具有学习新知识、新技术、解决未来新问题及人文、管理等综合能力[6]。高校机电类专业肩负着我国机电工程类工程技术人才培养的重任,是现代化产业体系和制造业实体产业转型升级及高质量发展的重要保障,是实现中国式现代化建设发展的重要支撑。我国研究性教学模式开展得较晚,在专业课程研究性教学改革实践中虽取得了一定的成效,但仍然存在许多不足,其障碍因素是多方面的,主要体现在以下几个方面。

2.1 管理评价模式及培养模式障碍

研究性教学与传统的教学管理模式和课程设置均有很大的区别,涉及学校层面、教务管理部门、二级学院、课程之间的联系、教师和学生等[7],应该建立教师指导、学生参与、师生互动的机制。目前,教师开展研究性教学,大部分还是局限于自己所教授的单门课程,缺乏学校层面、教务管理部门、二级学院以及关联课程之间的协调,学校及二级学院等层面的管理制度、管理模式未能完全适合研究性教学,未能形成有效的管理模式;一些传统的评价模式,也不适应于研究性教学评价,这些因素均成了研究性教学顺利开展的障碍。另一方面,一些地方院校机电类专业人才培养方案制订时,其培养模式以及与之对应的课程体系设置并没有充分考虑研究性教学的需要,其设置的主要思路仍然是传统的“教师讲、学生听”的模式。研究性教学所必需的研究性资源平台,例如省(市)级研究中心、开放型实验室,并没有充分纳入本科人才培养体系中。相当一部分院校并没有将上述宝贵的科研资源与本科生的研究性教学联系起来,一定程度上造成了资源的浪费,也对研究性教学的开展形成了一定的障碍。

2.2 师资力量及师生认知障碍

地方应用型高校的机电类专业大多是在转型发展的过程中申办的专业,随着社会对人才需求的旺盛,办学规模不断扩大,在师资力量方面也出现了一定的短板。随着高校对教师学历层次要求的不断提高,地方应用型高校年轻教师主要是刚刚毕业的博士研究生,这些新引进的年轻教师,一般理论水平较高,绝大部分的经历都是“学校到学校”,没有企业工作经历,缺乏相应的实践工作经验。而应用型机电类专业的人才培养,对师资力量的要求相对较高,不仅要求具有扎实深厚的专业理论知识,而且要具有丰富的实践工作经验,因此,对开展研究性教学来说,师资力量还是比较薄弱的,也是制约研究性教学开展的瓶颈。另一方面,师生对研究性教学认识不足。一些教师已经习惯了传统的教学模式,缺乏对研究性教学的新的认识,不愿花大力气、下深功夫去探索对研究性教学的理解,不愿意投入更多的时间和精力去进行相应的课程准备等。同时,一些学生对研究性教学的参与度不高,研究性教学是以学生为中心,要求学生积极主动地参与教学的各个环节,形成主动探索、主动思考、主动学习、主动创新的人才培养过程。但大部分学生长期以来已经形成了教师主动灌输、自身被动接受的惯性,缺乏学习的主动性和积极性,影响了研究性教学的整体效果。

2.3 硬件条件障碍

机电类新工科人才具有创新性、工程性、实践性和应用性等多个特点,在研究性教学的过程中,研究性及应用实践性十分重要,但其需要相应硬件条件的支撑。研究性教学过程中常需要开展分组讨论、互动等,但目前很多学校受招生规模大、教学设施紧张等因素的限制,大班上课成为常态,不利于研究性教学过程的开展。大部分学校虽已经建设了满足基本教学需求的实验室、工程训练中心等,但主要是完成课程基本验证性的实验,缺少开展创新性实验的设备仪器及实验室,教师难以开展相关的创新性实验,更难以把创新性的实验成果运用到教学过程中。研究性教学的开展,需要依托先进的网络平台、数字化资源等。目前,多数学校都在开展智慧校园建设,提高了校园的互联互通和师生的交流互动等,但一些资源平台建设还不够完善,教学资源还比较匮乏,不能为研究性教学的全面开展提供有效支撑。

3 研究性教学探索与实践

南阳师范学院是一所综合性的地方应用型本科院校,除了师范类专业等传统专业外,为了响应河南省应用型本科发展要求和社会对新工科人才的需要,满足地方区域经济社会发展对高级应用型人才的需求,实施了转型发展战略,2015年以来申办了机械电子工程、汽车服务工程、电气工程及其自动化、智能感知工程等应用性强、社会需求量大的工科专业。为保障机电类专业新工科人才培养质量,根据专业特点及自身条件,开展了一系列研究性教学的探索与实践,取得了良好的效果。

3.1 改革管理模式和评价模式,改进培养模式

首先着眼于学校的整体性的研究性教学改革,建立学校、教务处和二级学院间高效灵活的协调沟通机制,赋予二级学院更大的办学自主性,给予教师更多的教学自主权和灵活性,破除各种条条框框的束缚,激发教师的教学热情。组织教师、企业专家、学生代表开展研讨,充分调研论证,对专业培养方案、课程大纲等进行修订完善,把人才培养目标与社会人才需要紧密结合起来,把专业知识与实际问题紧密结合起来,优化课程设置,打造“金课”,淘汰“水课”,让所设置的课程为学生真正所喜爱,形成合适的研究性教学课程,充分激发学生主动学习的欲望。同时,对学生的考核评价模式进行改革,以适应研究性教学。为了适应研究性教学在机电类专业新工科人才培养中的需要,实行基于过程的多元化考核评价,构建对学生学习过程、综合素质和实践能力的综合性、科学性考核机制,实现全方位考核,将平时表现考核、课程参与度考核、参与研究性项目考核、参加学科竞赛考核等综合考核作为最终评价标准。通过考核评价方式的改革,督促学生主动地参与到研究性教学的实践过程中,提高研究性教学的效果。研究不同课程的教学内容,对其教学大纲进行调整优化,内容进行合理取舍。鼓励教师把研究成果、横向合作项目、企业需求、成果转化案例等引入课堂,培养学生问题分析能力、方案论证能力、研究创新能力、实践应用能力等。在教学过程中,依托各种项目,采用项目案例驱动和成果导向的教学方法,开展问题式、讨论式、基于情景的教学模式等模式教学,充分激发学生的参与度。

根据机电类专业实践性、应用性强的特点,充分利用学院拥有的省(市)级工程研究中心、开放型实验室、工程训练中心等平台资源,加大创新型研究性实践项目的开设,开展研究性实践教学,吸引学生积极主动参与,为培养大学生创新思维意识构筑工程背景知识,提高其实践创新能力。同时,结合学科协会公布的国家级学科竞赛排行榜,积极开展适合机电类学生参与的全国大学生先进成图技术及产品创新建模大赛、全国大学生金相技能大赛、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生节能减排大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生机器人大赛、全国大学生“互联网+”创新创业大赛、全国大学生机械创新设计大赛、工程训练大赛、“西门子杯”中国智能制造挑战赛等学科竞赛,以赛促教、以赛促学、以赛促创,将这些比赛资源尽可能地分配给所有学生,全面激发学生参与研究性创新实践的热情和主动性,全面提升学生的综合素质,满足社会对新工科机电类专业人才的需求。

3.2 加强研究性师资队伍建设,改变师生认知

机电类专业新工科人才的培养,在于研究性、创新性和实践性,其关键保障在于教师。研究性教学的开展,对教师的知识储备、科研能力、实践经验等均提出了更高的要求。教师要开展研究性教学,需要具有丰富的知识储备、较强的科研经历及水平、较高的专业技能及实践经验、较好的教学把控能力等。对教师的这些基本素质要求,应该不断加强教师培训,提高教师开展研究性教学的意识,理解研究性教学的实质。通过“能力提升工程”,有计划地把教师送出去攻读博士学位、到企业挂职锻炼等,努力提升教师的科研能力、实践技能水平等,培养具有研究性的、高水平的“双师型”教师队伍。

此外,为了应对师生对研究性教学不充分、有偏见的认知问题。通过展板、网络等多种渠道,普及研究性教学方面的知识,为实施研究性教学扫清障碍;还要对研究性教学的典型案例和优秀案例进行表彰,进一步提升广大师生参与研究性教学的积极性。

3.3 优化硬件资源配置,构建研究性教学平台

根据机电类新工科研究性创新性人才培养及教学的需要,突出研究性、创新性、应用性,注重学科交叉融合,进行资源优化配置,构建研究性教学平台。如智慧教室、虚拟仿真实验室、创新实验室、研究讨论室等,满足从理论教学、小组研讨到创新性实践实训等不同阶段的需要。其中创新实验室又可以分为三大类。一是基础性创新实验室,主要针对机电类基础理论课的实验验证,提高学生的感性认识;二是进阶性创新实验室,主要针对学生在学习了机电类专业相关的课程后,基于专业知识的研究性小发明创造的实验验证、制作等;三是综合性创新实验室,主要是根据不同学科竞赛的主题和科研项目招标课题,开展综合性、创新性的研发设计、制作、验证等。加强与当地行业企业的合作共建研究实践基地,采取灵活多样的方式进行协同合作,达到资源共享。

研究性教学需要增强学生自主学习的能力和意识,因此必须为学生构建强大的信息平台。为此,学校着力加强网络及信息平台的建设,实现无线网络的全覆盖,购买多种数据库为研究性教学手段和学习方法的应用提供技术保障。构建专门的研究性教学网站及网络平台,提供丰富的微课、视频、案例等研究性教学资源,方便教师研究性教学的开展和学生的学习。

4 结语

地方应用型高校机电类专业担负着为区域经济社会发展培养创新性应用型人才的重要使命,研究性教学是培养创新性机电类高水平人才的重要途径。通过对管理评价模式、培养模式、师资队伍、硬件资源配置、平台构建等进行改革创新等一系列的探索实践,充分调动教师开展研究性教学的主动性和积极性,提高学生创新性实践性综合能力水平。