靳華偉+陳清華+張新+王傳禮

摘要：為了進一步提升多科性高校工科專業(yè)的實踐能力、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、克服現(xiàn)行實踐體系瓶頸，以工科專業(yè)畢業(yè)生實踐能力調(diào)查為切入點，從改革實踐課程體系出發(fā)，進行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究。創(chuàng)新研究方法，采用了質性研究方法和統(tǒng)計學原理分析了現(xiàn)行實踐培養(yǎng)體系存在的共性問題，提出了“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系建設，闡述了新課程體系的特色和必要性。上述研究結論和建設成果適用于絕大多數(shù)工科專業(yè)，對其他新老專業(yè)課程體系改革具有一定的參考和指導意義。

關鍵詞：多科性；工科專業(yè)；創(chuàng)新型；虛擬仿真；實驗教學

中圖分類號：C969文獻標識碼：A文章編號：16721101（2016）05008904

加強新形勢下高校實踐育人工作已被寫入《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，是高校提升教學能力的主要著力點。本文以安徽理工大學工科專業(yè)實踐改革為例，進行多科性本科高校工科專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究，即實踐育人研究。

同時，在我國產(chǎn)業(yè)體系逐漸發(fā)展的過程中，工業(yè)仍為經(jīng)濟體系中極為重要的支撐性產(chǎn)業(yè)。隨著社會發(fā)展，企業(yè)對專業(yè)技術人才的需求也日益旺盛。針對此，眾多高校依據(jù)市場所呈現(xiàn)出的需求，紛紛加大開設工科專業(yè)。例如，至2015年已有超過100所高校開設了車輛工程或與汽車相關的工科專業(yè)，并有繼續(xù)增多的趨勢。安徽理工大學于2001年開設車輛工程專業(yè)，作為一所特色鮮明的多科性大學，其具有專業(yè)類大學所不具備的豐富學科門類，有利于多學科交叉滲透和拓展學生知識視野，并激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。但隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術進步，社會對大學生創(chuàng)新實踐能力要求日益提升，對于新開設工科專業(yè)的地方多科性高校而言，存在著特色不明顯、教學資源有限和教科研實力不強等諸多問題，如何克服上述困難、培養(yǎng)符合社會需求的專業(yè)創(chuàng)新型人才，是亟待解決的課題。

相關學者認識到改革的必要性[1]，以工程教育[2]和職業(yè)能力[3-4]為出發(fā)點先后提出了實踐教學[5]、工程實踐[6-7]、TRIZ理論[8]、CDIO工程教育理念[9]、能力貢獻理念[10]和PBL教學理念[11]等改革思路，但這些改革大多基于現(xiàn)行實踐教學體系，效果有限，沒有能夠從根本上改變學生實踐能力不足的現(xiàn)狀[12]。本文創(chuàng)新研究方法，以安徽理工大學工科專業(yè)畢業(yè)生實踐能力調(diào)查為切入點，從改革實踐課程體系出發(fā)進行創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究，分析了現(xiàn)行實踐體系存在的問題，提出了“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系。一、現(xiàn)行實踐教學體系調(diào)研

本文創(chuàng)新研究方法，采用質性研究方法對現(xiàn)行課程體系下工科工程師發(fā)展制約因素進行探索性研究。根據(jù)質性研究的強度抽樣原則，選取了安徽理工大學車輛工程專業(yè)2011級畢業(yè)本科生為研究對象，樣本數(shù)量為30。樣本中畢業(yè)生按在校實踐成績分為4檔，其畢業(yè)后從事職業(yè)和在校實踐成績?nèi)绫?所示。調(diào)研內(nèi)容集中于學生實踐技能的掌握和運用，調(diào)研方式采用電話或面對面進行，每個調(diào)研持續(xù)約20-30分鐘，調(diào)研后對談話錄音進行整理，并基于最優(yōu)值距離綜合法分析評價分值。

（一）研究發(fā)現(xiàn)

被調(diào)查的30名本科畢業(yè)生總共報告了205次實踐運用效果。我們將205次實踐運用效果歸納為4個效果主題，按實踐能力由好到差依次為：“實踐和理論貫通”、“實踐服務于理論”、“實踐有趣論”和“實踐無指導意義”。其中，“實踐有趣論”是學生反應最多的，占到了報告總數(shù)的56.1%；“實踐和理論貫通”和“實踐服務于理論”占比相當，分別占報告總數(shù)的15.1%和15.8%；“實踐無指導意義”相對最少，占總數(shù)的13%（見表2）。下面將對各效果主題的內(nèi)容進行分析。 （二）實踐能力在延續(xù)價值的體現(xiàn)

1.實踐反饋。畢業(yè)生反饋的實踐能力包括對汽車結構認知、運用常用工具進行拆裝能力、運用儀表進行參數(shù)測量、對常見汽車故障排查等。延續(xù)價值指的是畢業(yè)一定時間后，學生對實踐環(huán)節(jié)價值再次提取時，對實踐的再次掌握程度。報告最多的是運用常用工具進行拆裝能力欠缺，約83次，占比在40%以上；其次是汽車結構認知，占比約在30%；運用儀表進行參數(shù)測量和對常見汽車故障排查二者占到20%；學生還報告了其他方面的實踐能力欠缺，約占10%。

2.“遺忘問題”。有80%以上學生提到了實踐知識“遺忘”問題，實踐作為獨立于書本知識的一門動手環(huán)節(jié)，其價值和體會是通過實際操作實現(xiàn)的，實驗報告的存在并不能彌補實踐存在的問題。學生在一年，乃至多年后，對以前所經(jīng)歷的實踐知識需要有所回顧的時候，因為現(xiàn)有實踐課程體系的緣故，并不能很好的對其起到再次教育的目的。

3.對實踐能力的價值延續(xù)主要因畢業(yè)后從事職業(yè)和在校實踐成績而定。如表2，研發(fā)工程師職業(yè)學生成績較好，處于B檔以上，但學生成績對實踐能力不起決定作用，存在“實踐有趣論”，分析原因在于重視程度不夠；整機廠車間工程師職業(yè)學生成績處于C檔以上，運用情況發(fā)布也較好較合理，“實踐和理論貫通”和“實踐服務于理論”層級占到近67%；零部件廠產(chǎn)品工程師職業(yè)學生成績沒有A檔，B檔和C檔占多數(shù)，且平均發(fā)布在“實踐和理論貫通”、“實踐服務于理論”和“實踐有趣論”中；車輛銷售及客服職業(yè)學生成績偏低，且集中在“實踐有趣論”和“實踐無指導意義”中；其他職業(yè)包括讀研學生、非車輛行業(yè)就業(yè)學生等，成績兩級分化，A檔學生多選擇讀研繼續(xù)深造，D檔學生出現(xiàn)非跨專業(yè)就業(yè)現(xiàn)象，這兩類學生的實踐運用情況較差。從上述分析可見，畢業(yè)后從事職業(yè)對學生實踐能力的價值延續(xù)起到?jīng)Q定作用，在校成績對其也起到積極的作用。為了評價現(xiàn)有實踐體系是否滿足不同職業(yè)學生對實踐能力的需求，下面基于最優(yōu)值距離綜合法進行評價分析。

（三）基于最優(yōu)值距離綜合法的具體評價分析

最優(yōu)值距離綜合法在這里是以“實踐和理論貫通”、“實踐服務于理論”、“實踐有趣論”和“實踐無指導意義”四個不同反饋效果所體現(xiàn)的綜合實踐效果與期望效果之間差異大小來評價現(xiàn)有實踐模式，即實際值與最優(yōu)值（或標準值）之間距離的大小來衡量評價對象效益的高低。課題采用最優(yōu)值距離法的平方平均綜合形式（見公式1），計算最優(yōu)值距離綜合評價分值。Si值越小，與期望效果越接近，表明現(xiàn)有模式越佳；Si值越大，越遠離期望效果，表明現(xiàn)有模式效果越差越低。式中x為指標值，W是指標的權重。權重采用加權平均法構權如公式2，它是基于各個分組的頻率Pi確定則評價指標權重的主觀賦權方法，樣本數(shù)要求在30人以上；指標值采用0.8、0.6、0.4、0.2遞減取值計算權重值，如公式3。 由上述分析可得，S為0.493 4，距離零點最優(yōu)期望結果存在一定的距離，現(xiàn)有實踐培養(yǎng)模式存在提升的空間，需要進行優(yōu)化分析。

二、現(xiàn)行實踐培養(yǎng)課程體系存在的問題

（一）現(xiàn)行實踐培養(yǎng)體系

以安徽理工大學為例，該校工科專業(yè)具備了成熟的實踐培養(yǎng)體系，不僅滿足了專業(yè)認證的需求，成功培養(yǎng)了上述最優(yōu)值距離綜合評價分值較低的畢業(yè)生，還不斷在創(chuàng)新中改進，不斷加大實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)力度，形成了行之有效的現(xiàn)行實踐培養(yǎng)體系。

（二）問題剖析

“工科工程師”要求高校畢業(yè)生具有較高的動手實踐能力，高校從培養(yǎng)學生角度出發(fā)，需要不斷提升實踐培養(yǎng)水平。在現(xiàn)行實踐環(huán)節(jié)日漸完善的狀況下，提升培養(yǎng)水平是高校教育者面臨的課題。在專業(yè)認證的背景下，從培育“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系建設的角度對現(xiàn)行實踐環(huán)節(jié)展開問題剖析如下：

1.存在“斷片”現(xiàn)象。從表3可知，為了保證學生在大學學習期間，對實踐認知的連續(xù)性，實踐學期已較為均勻的發(fā)布于各個學期，但由于受理論課程學習、實踐地點、實踐形式、實踐條件、學生主體因素、外在環(huán)境因素等多方面干擾，學生對實踐的“記憶”是模糊的、不連續(xù)的，存在“斷片”現(xiàn)象，影響實踐效果。

2.存在“疲勞”感。從表3可知，為了滿足“工科工程師”和專業(yè)認證的要求，學生現(xiàn)行實踐環(huán)節(jié)比重較大，且時間多集中在教師的正常工作時間，對于部分學生而言，存在實踐過緊過密的問題。學生白天主要集中于文化課的學習，晚上是其主要的自由學習時間，如果部分學生自身學習能力不強，在面對眾多實踐環(huán)節(jié)時，則流于應付，并且影響其學習效率，實踐課后不能對知識進一步鞏固，使其精神帶來緊繃，產(chǎn)生“疲勞”感。

3.實踐反應理論知識不夠。實踐是對理論知識的再深化教育，但在實際動手實踐過程中，容易忽略小的知識點、對知識點講解不夠、實踐設備不易拆卸等問題，實踐效果沒有達到最優(yōu)化。

三、“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系

（一）虛擬仿真課程體系概述

“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程是為了適應工科工程師的發(fā)展要求，面向工科專業(yè)本科生與專業(yè)學位研究生開放的一門網(wǎng)絡必修實踐教學環(huán)節(jié)，旨在解決學生實踐環(huán)節(jié)學習過程中存在的學習連續(xù)性不夠、學習時間和方式等差異性較大的問題。該課程體系以仿真教學為主線，內(nèi)容不僅涵蓋專業(yè)核心課程實踐環(huán)節(jié)的精華，還涉及了課堂教學一般不能兼顧的交叉課程內(nèi)容。課程體系定位為專業(yè)核心理論課程和工程實踐環(huán)節(jié)完成之后的知識再鞏固，將理論知識通過虛擬仿真的形式動畫的予以展示，是進一步復習和拔高認知水平的基礎。它是針對現(xiàn)行實踐課程體系問題，對其進行的有益補充，它保證的學生學習實踐知識的靈活性，可以實現(xiàn)學習的連續(xù)性，杜絕“斷片”現(xiàn)象、“疲勞”感，以實踐角度、全方面、無死角、選擇性的學習各個知識點。該課程體系建設基于虛擬網(wǎng)絡技術。

（二）虛擬仿真課程體系建設

“工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系包括“工科結構虛擬實驗平臺”和“工科設備性能虛擬仿真實驗平臺”兩大模塊，具有以下特色：

1.豐富了教學方法與手段。實現(xiàn)了線上、線下教學互動，在現(xiàn)行線上實踐培養(yǎng)體系下，通過虛擬仿真，克服了因實踐教學方法與手段落后帶來的學生學習不連續(xù)、精力不集中、學習效率低等問題。線上的仿真實驗教學系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)教學對客觀條件的依賴性，拉近了學生與實驗室的距離，豐富了課堂教學形式。

2.加快了教學內(nèi)容更新速度?！肮た茖I(yè)虛擬仿真實驗教學”課程由于其依賴虛擬網(wǎng)絡平臺，各種教學資源可以得到最大化利用，同時，更新速度較快，較好的滿足了現(xiàn)代技術發(fā)展對教學資源換代的需求，提升了教學效果。教師可以將最新科技投入到仿真實驗平臺，與理論教學實現(xiàn)互動，最大限度地發(fā)揮線上教學內(nèi)容更新速度快的優(yōu)勢。

3.加強了學生學習的自主性和趣味性。作為現(xiàn)行實踐系統(tǒng)的有益補充，學生可以隨時隨地的進行實驗，可以對課程理論和實踐環(huán)節(jié)認識不足的內(nèi)容進行再學習，加強了其學習的自主性。同時，線上虛擬教學環(huán)境借助其動畫效果和虛擬技術，增強學習的趣味性。

4.投資小，見效快。傳統(tǒng)工科專業(yè)實驗教學設備投資較大，新技術的涌現(xiàn)給設備更新帶來了巨大壓力。通過虛擬仿真系統(tǒng)，以最小的代價、零耗材損耗率開展實驗，完成一些線下不可能完成的實驗。

四、結束語

當前，提升高校實踐教育是教育工作者的緊要任務之一，如何進一步完善現(xiàn)行體系和培育新體系是未來研究的兩個主要方向。尤其是多科性本科高校工科專業(yè)在多學科交叉和滲透的優(yōu)勢背景下，如何進一步提升實踐能力、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、克服現(xiàn)行實踐體系瓶頸，是亟待解決的課題。本文以安徽理工大學工科專業(yè)實踐教學改革為例，創(chuàng)新研究方法，采用了質性研究方法和統(tǒng)計學原理分析指出了現(xiàn)行實踐培養(yǎng)體系存在的共性問題，提出了工科專業(yè)虛擬仿真實驗教學”課程體系建設，闡述了新課程體系的特色和必要性。上述研究結論和建設成果適用于絕大多數(shù)工科專業(yè)，對其他新老專業(yè)課程體系改革具有一定的參考和指導意義。

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2016年9月Journal of Anhui University of Science and Technology（Social Science）Sep.2016