摘要：通过分析功课教育及国内培养工科人才的现状，可知工程教育的情况不容乐观。而产学研一体化的工科教育方式是提高我国高等教育尤其是高等工程教育水平的重要途径之一，其重要性日渐凸显。采用这一方式对大学工科专业课《实验技术及数据处理》这一课程进行教学改革，介绍其主要内容和特点，为培养高素质工科人才提供更好的手段。
关键词：工程教育；产学研一体化；《实验技术及数据处理》；教学改革
工程教育及国内现状
工程是综合应用基础科学、技术科学知识使自然资源最佳地为人类服务的专门领域，同时包含技术方法和科学理论问题，相对基础科学和技术科学，其任务是改造客观世界并取得实际的结果[1]。工程教育是以技术科学为基础的，在工科高等学校以培养工程师或工程技术人才为目标的高等教育。这个目标并不是狭义地限制工科高校仅培养工程师，而是注重培养学生具备将所学知识应用于工程实践的能力[2]。工科学校培养的学生只是准工程师，其工程实践能力还需在其职业环境中继续积累和锻炼。近年来，作为我国工程教育主要承担者的工科高校，在很多方面存在的问题一直饱受诟病。人才培养体系亟待完善，教育体系延承前苏联模式，强调以研究为导向的工程教育，工科趋向理科；重视科学教育，而轻视技术实践，把工程实践作为科学的附庸，导致人才培养趋同化、单一化。而实际教学过程中，工程实践和训练不足，实践教学远远滞后于理论教学，实践教学设置缺少自主性和创新性，实践教学趋于理论化、形式单一，方法和手段落后。此外，工科高校缺乏与行业内外企业公司的广泛对接，不甚了解社会和市场的人才需求，所以高校难以根据需求调整专业设置、专业课程、工程实训，导致人才培养与人才市场需求脱节。因此，以完善教育体系为根本、以强化实践教学为中心、以与社会和市场对接为导向，积极推进面向工程教育的教学改革是工科高校未来发展与改革的必然方向[3]。产学研一体化的教学改革将是一个非常有效的方法。
产学研合作的必要性
产学研教育是一种将生产、学习和科学研究结合为一体，充分利用学校、企业与科研单位的教学研究环境及相关教学资源，把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验和实践能力为主的生产科研实践有机结合的教育形式[4]。产学研教育是提高我国高等教育尤其是高等工程教育水平的重要途径之一。
目前直接制约我国经济和社会发展的瓶颈是资源的低效使用和产业发展动力的匮乏，根本原因是我国的产学研结合水平较低。加强产学研合作教育是增强国家自主创新能力、建设创新型社会的重要内容之一[5]。产学研合作教育是响应社会需求，为社会各领域特别是工程领域培养急需的复合型人才的新模式。各高校应坚持“以产促学，以产促研，以学带产，以研增产，综合通效，共赢共进”的人才培养原则，不断探索产学研合作的新途径和新方法，为我国经济发展和科技创新提供人才保障。在产学研合作教育模式中，企业提供市场需求、关键项目和资金保障，高校则发挥人才、学科、研究环境、国际合作等资源优势。企业是自主创新的主体，为推进科技成果向现实生产力转化提供导向，高校则是产学研合作中的重要创新源头，两者通过交流和合作进行优势互补，形成产学研合作的新模式，以更加积极的行动投身于科技创新与成果转化中去。产学研一体化给高等院校教育改革注入了新的活力，同时也提出了新的要求[6]。因此，本文将结合产学研这一教学方法更新教学内容，围绕提高学生的知识创新能力开展全方位的教学活动，使学生通过各科知识的学习，获得知识的积累和实践能力的训练，夯实创新的基础的同时积累实践经验，能够成为具有工程实践能力的工科人才。
图1 产学研一体化工科人才培养模式
研究生工科专业课教学改革的内容和特点
教学改革是高等教育改革中的重要方面。一方面，教学改革向下以学生为对象，负责教学内容、教学方法、教学模式研究与创新，从知识接受主体的角度，变革当前教学体制。另一方面，教学改革向上以社会为导向，面向工程与实践应用，吸纳对应行业和领域的最新需求、最新技术、最新应用，并融入教学中，从知识应用客体的角度，主动适应社会需求。教学是教师与学生组成的传授和学习的双边智力活动。教改的主要目的是提高传授和学习这种双边智力活动的质量, 在重视掌握专业知识的基本原理的基础上, 训练思维和发展思维并培养学生的创新能力。研究生工科专业课教学改革内容很多, 改革的特点也各异。本文作者已从事工科教学工作十余年，教学实战经验丰富，在教学方面开展了很多尝试与创新。现将我们机械工程专业的《实验技术及数据处理课程教学》改革开展产学研结合模式的工程教育与创新实践：
1.校内教师与校外工程、管理人员联合教学。教师、工程、管理等教学人员具有不同的思维方式和人生阅历。三者同聚一讲堂，将会给学生带来不一样的思维启发，这对培养学生的创新思维方式会产生积极作用。
值得一提的是，该课程开展了“行业专家上讲台”这一具有创新性的课堂形式。邀请很多工程一线的工程师及工程领域具有丰富经验的专家，结合他们的亲身经验为同学们上了别开生面的课程。例如，普渡大学Monika教授将根据Maha实验室的研究作为切入点，与同学们分享实验技术与数据处理在科学研究的重要性及应用；高级工程师朱旭总经理分享自身经历及感想，从工程创新到创业的历程讲述企业需要怎样的研发人才，加深了学生对企业研发的理解；研制出第一台 等，，让学生充分体会到从事研究的乐趣和对企业研发的理解，帮助学生认识到独立分析和解决问题能力的重要性，养成实事求是、严肃认真的科学态度。
2.教学内容来自工程实践，教学成果注重工程实践。在课堂上，向同学们介绍工程的发展情况内容。并通过与企业合作的项目，选派学生进入企业参与相关项目的研发开展工作。引导学生做科研时应具有工程意识，工程研究的目的根本上是为了指导工程实践。研究的流程应该是：第一，从工程实际中提炼科学问题并进行科学研究；第二，将科研成果发表，与国际同行交流，共同进步；第三，科研成果工程化，为工程实践服务；第四，进一步推动科研成果产业化，为整个社会创造财富与价值。
强调工程设计与实验测试相结合，着力使学生系统地掌握基本原理、基本方法等基础性知识并加强动手能力。而将不断变化的学科发展、科研动态和先进技术等内容由授课教师在教学中不断补充，把最新的理论和技术应用成果介绍给学生，体现课程内容的前沿性和时代性，以及工业应用背景，不断开拓学生的视野和思路。课程随着工业4.0的到来，教学的实验方法也从正交实验、T检定逐渐发展到大数据、贝叶斯检定。大数据与智能制造的工业背景，让学生们在进入工程实践面临更大的挑战。
3.坚持互动式教学方法，加强课堂讨论及小组分组讨论等环节，设计针对不同研究方向的小组讨论方式和内容；强调教学与实践环节的相互联系，在学生科研选题、实验及实验报告的编写等环节加强指导；精选机械工程专业的经典论文和经典科研成就案例，以学生为主，教师主导开展深入的讨论，使学生对科学研究的全过程有更为深入的思考和理解。
4.考核方法改革。本课程对学生进行考核不仅要考察学生的《实验技术及数据处理》课程理论功底，同时根据课程性质和教学目标，以科研小组的形式组织学生参与到工程控制项目中进行科研实践，通过科研实践考察学生将理论与实践相结合的能力，进行课程考核时，将会更注重学生将理论运用于工程实践的能力。
在每学期结束前开展实验报告竞赛，让同学们从平时的科研工作或者工程实践中发现问题，自主选择研究方法和内容及选择相应的实验方法。充分调动学生的积极性，培养学生从工程实践中提炼科学问题的能力。采用全英文的汇报形式，锻炼学生语言表达和临场发挥的能力。这一课堂竞赛的结果由同学们自主评选，采取互动的课堂教学，提高学生提出问题的思维。对实验数据处理的经典和常用方法，精选案例进行教学，使学生对这些方法的掌握更为牢固和熟练，并自觉应用于下一阶段的课题研究当中。
5.改革学生作业形式, 由被动做习题变为主动做习题，适当的安排课后作业，而课后作业的形式不再是简单的计算练习题。设置主要是一些开放性的题型，主要是让学生们从生活实践中进行问题思考，根据现代专业课教学任务和目的要求，要培养学生的创新能力。简单的让学生课后做书本上的习题是不够的，还必须要求学生结合课程内容写出总结报告或设计报告，对总结报告或设计报告提出创新要求。作业的书写依然采用英文的书写形式，提高学生的英文书写能力，更好的学习国内外的工程科研。
产学研相结合，以自动化生产和制造中关键问题和技术的原理介绍与应用实例相结合，以科研和工程实践背景为需求牵引，引起学生的兴趣，激发他们解决问题的热情，调动学生的学习积极性；结合毕业设计，选择适宜的科研和工程实际真题目让学生参与工作，锻炼其科研创新和分析解决问题的能力，建立和充实校企合作的学生工程创新实验室和实习基地。通过产学研一体化的教学方法，学生创新实践与理论课程学习的时间安排上的协调统一；学生在工程实践工程中的角色定位以及主动性积极性的调动；学生参与课外科研和工程实践的内容、形式与指导方法有了很大的变化。
总结
结合产学研一体化的教学方式对研究生专业课教学进行改革，使得在满足教学基本要求基础上，与科研和工程实践相结合，推动工程教育质量的提高，注重理论性、创新性和实践性的结合。以科研和工程实践背景为需求牵引，以实验技术及数据处理基础课程为教学内容，选择适宜的工程实际课题让学生参与研究，锻炼其科研创新和分析解决问题的能力，培养具有一定理论素养和工程实践能力的工程人才；强调在基础理论和数学分析指导下的学生动手能力的培养；以解决工程问题为目标的案例教学，注重学生工程实践能力和综合素质培养。以期构建适应目前学科发展的合理的产学研结合的课程知识体系。
参考文献：
[1] 罗福午,千吉太.以现代工程为背景进行生动有效的工程教育[J].高等工程教育研究,2004(2):51-54.
[2] 崔军.我国高等工程教育课程改革研究[D].南京:南京大学,2011.
[3] 陈国松.我国重点大学本科工程教育实践教学改革研究[D].武汉:华中科技大学,2012
[4] 吴洁明,万励,甘金明,等. 应用型软件工程人才培养产学研一体化实训体系建设探索: 以梧州学院软件工程人才培养为例[J].梧州学院学报, 2012(2): 87-92.
[5] 曾辉. 计算机专业实践教学体系的构建[J]. 中国成人教育, 2008(3): 143-144.
[6] 包国勇. 走 “产学研” 结合之路提升学校办学能力[J]. 职教论坛,2005(2): 28-29.
