工科专业实践教学育人体系的构建

［摘要］课程组深入研究了工科专业实践教学中能力培养与育人内涵如何统一的问题，重塑了专业核心能力，并开展了基于专业实践教学体系的育人顶层设计，构建了适合工科专业的“三意识、两精神”实践育人体系，形成了通用的育人目标，并对实践教学进行整体设计。文章以国防科技大学通信工程专业的实验课程、创新设计为例，详细阐述了教改试点过程，跟踪反馈教学效果。实践结果表明，课程组所构建的实践教学育人体系及教学设计可较好地促进能力培养与育人内涵的统一，为工科专业育人实践提供了新思路。［关键词］专业核心能力；能力培养；育人内涵；实践教学育人体系［中图分类号］G64［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2023）16-0013-05

在教育部印发的《高等学校课程思政建设指导

纲要》引导下，工科专业实践教学具有加强学生理

论联系实际、提升创新实践能力的重要作用，同时，

其注重学思结合、知行合一，承担着增强学生勇于

探索的创新精神的重要任务。专业实践教学作为

工科课程体系中重要的组成部分，在培养学生专业

核心能力中起着不可替代的作用。

在新时代背景下，工科实践教学中的思政改革

已逐渐成为研究热点[1-9]。从不同层次的实践教学

环节来看，基础型实验课程主要通过引入经过缜密

的实验验证过程获得重大科学发现的故事，融入求

真务实、无私奉献的思政点；通过实验结果表象的

差异探究实验对象的复杂性及本质规律，及时纠正

理论学习中的认知错误，以此融入敢于质疑、知行

合一的思政点[1-4]。而自主、开放的设计研究型实

验则通过具有挑战性的问题来激发学生勤于思考、

勇于探索、奋勇拼搏的创新精神[1，3]。综合型实验则

侧重提升学生分析、解决问题的能力，培养其合作

探究及团队意识[3]、科学精神与工匠精神，增强学生

为国奉献的信心。对于大学生创新创业环节，主要

是引导学生关注社会热点、科技动态，培养学生“敢

闯会创”的创新精神[2]。从现有研究中可以看出，各

高校都开展了形式多样的课程思政建设。然而，目

前的研究成果存在以下问题：思政点多但不聚焦，能力培养与育人内涵统一性问题没有得到应有的

关注。因此，高校应进一步深入研究，探索一条实

践教学育人新路径。

一、专业核心能力的剖析

关于能力培养，笔者所在教学团队已经具有一

些研究成果。黄英等[10]构建了实践教学模式与核

心能力的关系模型，提出工科类学生应具备工程实

践能力、创新能力、自主学习能力等专业核心能力。

随后，面对新工科背景下对于人才培养的新要求，

黄英等进一步扩展内涵，构建了新的专业核心能

力：工程思维与工程实践能力、创新思维与创新实

践能力、自主学习能力[11]。一些高校的教学团队以

能力培养与育人内涵统一为目标，坚持以学生为主

体，关注其自我感知、自我重塑的过程，在专业核心

能力中融入了自我构建能力[12-13]，做出了新的诠释

（见表1）。

表1工科学生专业核心能力的新诠释

1自主学习与自我构建能力以学生为主体。学生通过独立或合作的方式分析、探索、实践、质疑、创造，以实现学习目标。为适应社会发展和实现个体发展的需要，应培养学生具有终身学习的能力，不断反思和批判、不断突破和超越，进而具备重塑自我的能力。序号核心能力内涵

［收稿时间］2023-04-05［基金项目］本文受湖南省普通高等学校教学改革研究项目（HNJG-2022-0422）、国防科技大学本科教育教学研究课题（U2020008）资助。［作者简介］黄英（1978

—

），女，

湖南人，博士，副教授，研究方向为实验教学研究、工程教育、信道编码、隐蔽通信等。工科专业实践教学育人体系的构建

黄英雷菁刘伟黎灿

国防科技大学电子科学学院，湖南长沙4100732023年8月August，2023UniversityEducation

13

2

3创新思维与创新实践能力

工程思维与工程实践能力具有以新颖独到的方法解决问题的思维，会利用反常规方法、视角去思考问题，提出有社会意义的与众不同的解决方案；具有运用已有知识和技能，通过一定条件下有意识的实践活动，形成新价值成果的能力。能借助工程哲学，运用理论思维全面客观地对工程活动进行部署、实施和维护；具备针对工程活动中的实际问题设计解决方案的能力。表1（续）

序号核心能力内涵

二、实践育人体系的构建

实践教学是提高学生综合素质、实践能力的关

键环节。好的品质与强的能力并不矛盾，高等教育

中实践教学应当注重二者的统一。基于上节中关

于工科专业核心能力的剖析，本节则是要重点解决

如何开展育人的顶层设计、教学整体设计，构建适

用于工科专业的实践育人体系问题，从而探索出一

条能力培养与育人内涵统一的有效教学之路。

（一）育人的顶层设计

本文将以国防科技大学（以下简称我校）通信

工程专业为例开展探索，力求形成一条适用于工科专业的实践育人新路径。一般来说，工科专业的实

践教学包含实验课程、创新设计、实习实训、科研项

目参与等环节。图1展示了我校通信工程专业现

有的实践教学体系，具有一定的通用性。其中，实

验课程可以分为两类：课内实验、实验课程，主要是

与课程体系密切配合、相辅相成；创新设计则是以

学科竞赛为契机，促使学生凝聚精力、集中攻关，开

展创新实践活动；实习实训则是针对专业特色，结

合行业发展，开展职业训练与岗位实习；科研项目

参与环节则强调融入实际科研项目，Ⅰ、Ⅱ的区别

在于进入项目的程度，毕业设计也属于这个环节。

通信原理实验信息论与编码基础实验无线通信基础实验通信系统实验通信网络基础实验信息网络安全实验通信技术课程设计通信系统综合设计体验赛/启航赛电子科技苑全国大学生创新创业比赛“大唐杯”全国大学生移动通信5G技术大赛全国嵌入式系统设计竞赛全国大学生电子设计竞赛信息安全专题邀请赛全国大学生电子设计竞赛通信工程专业设计专业实习通信对抗演练行业工程实训科研项目实践Ⅰ科研项目实践Ⅱ毕业设计实验课程创新设计实习实训科研项目参与图1通信工程专业实践教学体系课程组将按照不同类型的实践教学环节进行

育人过程的顶层设计。在实践教学体系中，实验课

程注重学生工作态度、安全意识的培养；创新设计

侧重学生科学精神、合作意识的培养；实习实训注

重学生工匠精神、责任意识的培养；科研项目参与

侧重学生创新、合作等方面的训练。这样，就形成了“三意识、两精神”的育人体系（见图2），各环节

相互依存又各有侧重，共同实现学生培养中的育人

目标。

勇于创新的科学精神合作意识科研项目参与通信工程专业实践教学育人体系

实验课程创新设计实习实训

安全意识合作意识责任意识求真务实的工作态度勇于创新的科学精神精益求精的工匠精神图2通信工程专业实践教学育人体系基于上述育人体系，可以凝练出工科专业实践

教学的育人目标：树立学生正确的价值观，培养学

生求真务实的工作态度；强化学生责任意识、安全

意识、合作意识；培养学生精益求精的工匠精神、勇

于创新的科学精神。育人目标的形成与育人体系

的构建有利于指导课程组进一步开展实践教学的

整体设计。

（二）实践教学的整体设计

基于以上工科专业核心能力的剖析，可以归纳

出：自主学习与自我构建能力贯穿实践教学体系的

始终，而创新设计与科研项目实践环节侧重创新思

维与创新实践能力的培养，实习实训环节则侧重工

程思维与工程实践能力的训练。结合上节所构建

的“三意识、两精神”的工科实践育人体系，课程组

进行了工科专业实践教学的整体设计（见表2），有

效地指导了实际教学工作，最终实现了能力培养与

育人内涵的统一。

表2能力培养与育人内涵统一的实践教学整体设计

实验课程教学

创新设计

实习实训培养求真务实的工作态度、警觉的安全意识。

培养勇于创新的科学精神、顾全大局的合作意识。

培养精益求精的工匠精神、勇于担当的责任意识。培养自主学习与自我构建能力。培养创新思维与创新实践能力、自主学习与自我构建能力。

培养工程思维与工程实践能力、自主学习与自我构建能力。1.教师实验指导、身

体力行；2.学生主动实验。

1.教师竞赛指导；2.学生参与竞赛。

1.教师（或行业导师）

分析行业优势与地位、讲述优秀前辈的事迹；2.学生进行岗位任职

训练。实践教学环节育人目标能力培养教学实施过程

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科研项目参与培养勇于创新的科学精神、顾全大局的合作意识。培养创新思维与创新实践能力、自主学习与自我构建能力。1.教师分析科研项目

的背景意义、讲述前人故事；2.学生参与科研项目

（包含测试验收或外场试验过程、集中攻关环节等）。表2（续）

实践教学环节育人目标能力培养教学实施过程

1.实验课程教学环节——培养求真务实的工

作态度、警觉的安全意识求真务实的品格是学生将来求学和工作必须具备的优良品质之一，也是育人的重要元素。在实验课程中应反复为学生讲解实事求是的重要意义，为后续实践教学环节奠定基础。教师要教导学生不唯上、不唯书，只唯实。学生在做实验的过程中同样要有这种品质，在探寻实验真理的过程中，不要因为对教师的尊重就不敢质疑其观点，而应以客观、理性的态度去探求事实真相。教师要引导学生在实验过程中认真记录实验数据、注重细节，培养学生客观真实地反映实验结果、安全使用设备的习惯，从而将求真务实的工作态度灌输给学生。在这个过程中，学生也逐步提升了自主学习的能力。另外，教师在指导学生做实验时要循循善诱、环环相扣、层层推进，将严谨治学的理念融入实验教学过程中，为学生树立良好的榜样。在榜样的影响下，学生会不断自我剖析、自我重塑。2.创新设计环节——培养勇于创新的科学精

神、顾全大局的合作意识在创新设计环节，以学科竞赛为契机，融入开放性、跨学科的设计题目，让学生充分运用所学知识自主探究、发挥想象、凝练创新思维、提升创新实践能力。课题的研究需要借助团队的力量，师生只有共同协作攻关，不断探索，才能最终达成目标。

3.实习实训环节——培养精益求精的工匠精

神、敢于担当的责任意识在实习实训环节中，学生通过对本行业的了解产生职业自豪感，从而产生勇于担当的责任意识；通过工程实践中的磨炼，逐步领悟精益求精的工匠精神，形成工科专业特有的工程思维，提升自己的工程实践能力。4.科研项目参与环节——培养勇于创新的科

学精神、顾全大局的合作意识科研项目参与一般是针对实际问题开展方案设计与实现，解决方案的设计需要师生的共同研究与思考，这就需要学生敢于创新；同时，通过项目任务的分配、实施等过程，学生也会逐渐形成较强的合作意识。本节所形成的育人目标、构建的育人体系，以及教学的整体设计，均适用于工科专业。在不同的专业中，实践教学实施过程的具体内容各不相同，这就需要专业实践教师深入挖掘、突出特色、共同实现能力培养与育人内涵的统一。三、教学试点

本文以实验课程通信技术课程设计和学科竞赛为例开展教学试点，详细描述教学实施过程，体现能力培养与育人内涵的统一。（一）实验课程环节在实验课程通信技术课程设计中，课程组发布了多个题目让学生组队选择，其中之一为“无线组网设计及性能测试”。具体的要求如下（见表3）。表3课题任务描述

选题

任务描述

任务级别及要求无线组网设计及性能测试1.数据传输、视频传输；2.场景：室内场景、室外场景（可以根据实际情

况选择）；3.组网形式：经典三节点中继网络、多跳网络

（3跳、4跳、5跳）。4.测试指标：吞吐量、SNR、丢包率、视频传输质

量评估等。1.基本任务：针对室内、室外不同场景（至少3

个），实现经典三节点中继网络组网设计及互通，完成每个场景下各项性能指标的测试。2.升级任务：针对室内、室外不同场景（至少2