裴曉東 吳征艷

摘? 要：針對高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)中存在的問題，如教育教學(xué)方法陳舊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件有限和學(xué)生實(shí)踐能力不足，缺乏創(chuàng)新意識(shí)等，提出并實(shí)施“五個(gè)環(huán)節(jié)”研討式課堂教學(xué)方法，打造多層次、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，開展“四化”實(shí)踐教學(xué)模式，建立促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的考核機(jī)制等針對性措施，從而全方位提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力，促進(jìn)新工科人才解決復(fù)雜工程問題核心能力的達(dá)成。

關(guān)鍵詞：全方位培養(yǎng)；自主學(xué)習(xí)；實(shí)踐創(chuàng)新能力；教學(xué)體系；多層次虛實(shí)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）15-0072-04

Abstract： In view of the problems existing in the training of innovative talents in colleges，such as obsolete teaching methods， limited experimental teaching conditions and insufficient students' practical ability， lack of innovative consciousness and so on. This paper puts forward and implements the "five links" discussion classroom teaching method， creates the multi-level， combination of reality and reality experiment teaching system， carries out the "four modernizations" practice teaching pattern， and establishes the assessment mechanism to promote students' independent learning and practical innovation ability. In this way， the quality of education and teaching can be comprehensively improved， students' ability of independent learning and practice and innovation can be cultivated， and the core ability of new engineering talents to solve complex engineering problems can be promoted.

Keywords： comprehensive training; autonomic learning; practical innovation ability; teaching system; multi-level virtual and real platform

近年來，隨著國家對高等教育的愈加重視，很多高校都在進(jìn)行改革，特別是在培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力方面[1-2]。學(xué)生要有創(chuàng)新能力必須要有創(chuàng)新意識(shí)和素養(yǎng)，而創(chuàng)新意識(shí)需要在自主學(xué)習(xí)、自主思考、自主實(shí)踐中培養(yǎng)。注重培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，是當(dāng)今時(shí)代賦予高等教育的重要任務(wù)之一。除了掌握基本的理論知識(shí)外，新工科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需要學(xué)生掌握應(yīng)對變化、塑造未來的能力，需要通過有效的繼承創(chuàng)新、交叉融合和共享，成為具有多元能力和創(chuàng)新型的卓越工程人才。本文主要針對目前高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)中存在的共性問題提出建議，并結(jié)合培養(yǎng)一流新工科人才的社會(huì)需要，開展貫穿課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的全方位培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐，以期高效促進(jìn)新工科人才解決復(fù)雜工程問題核心能力的達(dá)成。

一? 目前高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)中存在的問題

（一）? 以教師講授為主

很多工科專業(yè)交叉性強(qiáng)，涉及專業(yè)知識(shí)比較綜合，學(xué)生需要對多學(xué)科知識(shí)有所涉獵，才能更好地開展學(xué)習(xí)和實(shí)踐。但傳統(tǒng)教學(xué)課程內(nèi)容體系相對固定，課堂氛圍相對死板，主要以教師講授為主，學(xué)生為輔。在這種情形下，課堂比較壓抑，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低，涉獵知識(shí)面偏窄，導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)和技能掌握不扎實(shí)，在真正實(shí)踐時(shí)創(chuàng)新不足[3]。因此，應(yīng)多鼓勵(lì)教師布置學(xué)生開展課外查閱及整理任務(wù)，開展討論交流，讓課堂以學(xué)生為主。

（二）? 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件有限

目前我國多數(shù)高校仍缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)基地和平臺(tái)，特別是對實(shí)踐要求高的工科專業(yè)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地和設(shè)備方面，尤其顯得局促和不足[4-5]。

（三）? 學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)，主動(dòng)性差，實(shí)踐能力不足

多數(shù)學(xué)生從小接受的教育比較刻板，普遍創(chuàng)新意識(shí)較差，創(chuàng)新能力不足，動(dòng)手能力薄弱。學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，存在所學(xué)知識(shí)、技能和創(chuàng)新思維不匹配的情況[6]。因此，高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要尋找方法有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)、去實(shí)踐、去創(chuàng)新[7]。

二? 全方位培養(yǎng)體系的構(gòu)建和實(shí)踐

為有效提高學(xué)生創(chuàng)新能力和培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，綜合建立全方位貫穿專業(yè)教學(xué)課堂、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐等所有教學(xué)環(huán)節(jié)的立體培養(yǎng)體系，并在培養(yǎng)實(shí)踐過程中持續(xù)改進(jìn)，以保證高效、全方位地提高學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。構(gòu)建的全方位培養(yǎng)教學(xué)新體系主要組成如圖1所示，其主要教學(xué)環(huán)節(jié)及功能如圖2所示。

（一）? 以“五個(gè)環(huán)節(jié)”為基本框架，構(gòu)建實(shí)施培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和探究精神的課堂教學(xué)新方法

在進(jìn)行構(gòu)建和改革的過程中，增加研討式課程比例，采取大班授課、小班研討的方式[8-9]。每次小班研討前，學(xué)生根據(jù)專題任務(wù)進(jìn)行獨(dú)立探索，撰寫課題報(bào)告，匯總組內(nèi)交流討論結(jié)果并進(jìn)行二次查閱、解釋和提煉，研討環(huán)節(jié)學(xué)生開展獨(dú)立講述，老師進(jìn)行評議，最后一起總結(jié)。即構(gòu)建并實(shí)施“教師導(dǎo)講和優(yōu)選研討課題”“學(xué)生獨(dú)立探索和撰寫課題報(bào)告”“小組交流討論和匯總提煉”“學(xué)生講述和師生評議”及“教師綜述和總結(jié)提高”五個(gè)環(huán)節(jié)的高效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和探究精神的研討式教學(xué)新方法[8]。這樣的教學(xué)模式，將有利于發(fā)展和鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考、探究和創(chuàng)新能力。開展的課堂研討交流示例如圖3所示。

隨著教育信息化的快速發(fā)展，建設(shè)課下多形態(tài)教學(xué)資源，如精品視頻課、微課、虛擬仿真一流課程等，可以有效擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)空范圍，可以讓學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)到更多更加專業(yè)的知識(shí)，受到更多專業(yè)教師的指導(dǎo)，并充分利用課余時(shí)間靈活安排自學(xué)和探究，有利于能力提升和創(chuàng)新[4，10]。開設(shè)的國家級視頻公開課如圖4所示。

（二）? 打造虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，建立多層次創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

利用國家級、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心教學(xué)資源并整合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程研究中心等科研實(shí)驗(yàn)資源，拓展建設(shè)高水平的虛實(shí)結(jié)合專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以開展綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。將實(shí)驗(yàn)課程獨(dú)立設(shè)課，開發(fā)構(gòu)建包含“驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、研究型和科研拓展型”的多層次創(chuàng)新開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)體平臺(tái)以及重要、高危及難于實(shí)際開展知識(shí)點(diǎn)的虛擬教學(xué)資源，構(gòu)建一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、創(chuàng)新的新型實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目支持并強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手能力鍛煉，發(fā)揮科研反哺教學(xué)作用[11-12]。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將有利于學(xué)生更好地在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)和學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂和虛擬課堂學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。建設(shè)的井下瓦斯壓力測定和大型風(fēng)機(jī)性能檢測虛擬實(shí)驗(yàn)資源[13-15]示例如圖5、圖6所示。

（三）? 以“四化”為引領(lǐng)，構(gòu)建提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新、解決復(fù)雜工程問題能力的實(shí)踐教學(xué)新模式

為有效支撐學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、能力的更好培養(yǎng)，更加自如地適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展需求，在構(gòu)建全方位培養(yǎng)人才體系時(shí)，實(shí)現(xiàn)四化漸進(jìn)的“專業(yè)化—模塊化—實(shí)戰(zhàn)化—國際化”實(shí)踐教學(xué)新模式，從“初層認(rèn)知—深層體驗(yàn)—前沿探索”三個(gè)層次，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力[16-17]。通過“四化三層次”實(shí)踐實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，大力為學(xué)生提供多元、自主研學(xué)教育教學(xué)實(shí)踐資源，為學(xué)生全面高素質(zhì)發(fā)展提供強(qiáng)力支撐。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專業(yè)化、模塊化通風(fēng)管網(wǎng)綜合實(shí)踐資源如圖7所示，企業(yè)實(shí)戰(zhàn)化和國際化實(shí)踐教學(xué)示例如圖8所示。

（四）? 注重能力培養(yǎng)，建立促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的考核機(jī)制

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，重在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中發(fā)揮學(xué)生的自主性，讓學(xué)生獨(dú)立去完成，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維和能力。設(shè)計(jì)將學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐過程中的各個(gè)過程事項(xiàng)計(jì)入考核，真正讓每一個(gè)學(xué)生主動(dòng)、全程積極參與，實(shí)現(xiàn)構(gòu)建全過程培養(yǎng)體系的意義。在考核體系制定過程中，根據(jù)學(xué)生在課堂、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐課程以及大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中的表現(xiàn)，重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和系統(tǒng)引用文獻(xiàn)資料的能力，剖析、解決問題的能力，有效運(yùn)用語言闡述、表達(dá)的能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，以及針對實(shí)際工程問題提出技術(shù)措施的創(chuàng)新能力等，并計(jì)入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的最終成績，從而促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

三? 創(chuàng)新措施

（一）? 提出自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)并重的人才培養(yǎng)理念

想要提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，前提是讓學(xué)生掌握有效自主學(xué)習(xí)能力，授之以漁。對于學(xué)生來說，如果沒有主動(dòng)去學(xué)習(xí)、去探索的想法，其創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)也難以得到鍛煉和發(fā)揮。全方位培養(yǎng)體系的構(gòu)建是以培養(yǎng)建立提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為基本，掌握自主學(xué)習(xí)能力后，更有利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。在該教學(xué)體系中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)可以說是貫穿專業(yè)所有教學(xué)環(huán)節(jié)的，不僅在課堂上體現(xiàn)出來，在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐階段也會(huì)體現(xiàn)出來。讓學(xué)生具備創(chuàng)新意識(shí)，掌握創(chuàng)新方法，使學(xué)生在研究型開放性實(shí)驗(yàn)、各級各類創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、實(shí)習(xí)技術(shù)措施改進(jìn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等階段順利開展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)并獲得鍛煉提高。

（二）? 構(gòu)建并實(shí)施全方位培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力的教學(xué)新體系

在全方位培養(yǎng)創(chuàng)新體系的建立中，加入了考核機(jī)制。在實(shí)施過程中，新體系幾乎覆蓋了所有的環(huán)節(jié)，從課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)，到實(shí)踐教學(xué)，變“講授式”為“研討式”，建立了以“選題、準(zhǔn)備、討論、演講、講評”五個(gè)環(huán)節(jié)為基本框架的課堂教學(xué)新方法，開展了大班授課、小班研討教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐。同時(shí)依托各級實(shí)驗(yàn)中心，整合學(xué)科資源，將科研成果轉(zhuǎn)換為研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將實(shí)驗(yàn)獨(dú)立設(shè)課，建立多層次創(chuàng)新型開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

（三）? 構(gòu)建并實(shí)施適應(yīng)于自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新需求的實(shí)踐平臺(tái)運(yùn)行模式

依托學(xué)科優(yōu)勢，構(gòu)建并實(shí)施包括各級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的綜合教育教學(xué)平臺(tái)聯(lián)合運(yùn)行模式。改善實(shí)驗(yàn)實(shí)踐條件，支持學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)。并利用虛擬教學(xué)實(shí)踐資源開展實(shí)際環(huán)境下難于開展的重要實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室全天候開放。另外工程實(shí)踐教育中心側(cè)重實(shí)習(xí)教學(xué)，建立以現(xiàn)場專家為主的實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師隊(duì)伍，參與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)等實(shí)踐教育環(huán)節(jié)。

四? 實(shí)踐效果

（一）? 學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力顯著提升，教育教學(xué)質(zhì)量顯著提高

全方位培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力教學(xué)體系構(gòu)建后已在中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院、繼續(xù)教育學(xué)院、礦業(yè)工程學(xué)院等單位的2013—2017級共五屆總計(jì)26個(gè)教學(xué)班近1 000名本科生的教學(xué)活動(dòng)中進(jìn)行了應(yīng)用和實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果和學(xué)生反饋，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力顯著提升。近年來，學(xué)生獲得的部分創(chuàng)新成果包括承擔(dān)省級以上創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目136項(xiàng)，獲省優(yōu)博4篇、優(yōu)碩10篇，協(xié)會(huì)優(yōu)博4篇，發(fā)表論文672篇，授權(quán)發(fā)明專利565項(xiàng)，獲挑戰(zhàn)杯等省級以上競賽獎(jiǎng)勵(lì)97項(xiàng)，其中金獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)12項(xiàng)等。

（二）? 引領(lǐng)了國內(nèi)安全類專業(yè)建設(shè)和教育教學(xué)發(fā)展方向并在同類高校得到了很好的推廣應(yīng)用

通過國家級精品視頻公開課、全國高校自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備展、全國高校安全工程專業(yè)年會(huì)、江蘇省安全工程專業(yè)聯(lián)盟以及安全工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源與共享平臺(tái)等向全國進(jìn)行了展示和推廣。開設(shè)了安全工程專業(yè)導(dǎo)論、瓦斯的是與非等國家級精品視頻公開課，建立了“中國礦業(yè)大學(xué)-山東兗礦集團(tuán)”“中國礦業(yè)大學(xué)-徐州礦業(yè)集團(tuán)”等國家級工程實(shí)踐教育中心，建設(shè)了礦業(yè)工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心（安全分室）和安全工程江蘇省省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，入選了江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目等。實(shí)踐成果引領(lǐng)了國內(nèi)安全類專業(yè)建設(shè)和教育教學(xué)發(fā)展方向，推動(dòng)了安全類一流人才的培養(yǎng)，得到了兄弟高校的高度肯定。實(shí)踐成果還得到安全工程專業(yè)認(rèn)證專家組高度評價(jià)：“通過研討式教學(xué)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)等相關(guān)課程，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)?！?/p>

五? 結(jié)束語

目前，高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，重在有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)勢在必行。本文全方位培養(yǎng)教學(xué)體系的構(gòu)建，不單單是進(jìn)行單一的創(chuàng)新能力教學(xué)，而是以自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)為基本，化被動(dòng)為主動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，掌握自主學(xué)習(xí)的方法，養(yǎng)成“我要學(xué)”“主動(dòng)想”的思想，具備對知識(shí)的自我駕馭能力，通過自主學(xué)習(xí)獲取更多創(chuàng)新過程中所需的理論知識(shí)，再通過創(chuàng)新實(shí)踐，掌握創(chuàng)新方法，提高創(chuàng)新素養(yǎng)，成為真正的創(chuàng)新型一流人才。

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[15] 裴曉東，王亮，孫勇，等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的通風(fēng)參數(shù)測定實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].金屬礦山，2022（8）：190-195.

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