面向“新工科”復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式綜合改革與實(shí)踐

黃治同

摘要：為了實(shí)現(xiàn)“新工科”復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，必須重視學(xué)生創(chuàng)新思維方法的培養(yǎng)，必須重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升，必須重視學(xué)生全方位素質(zhì)的均衡發(fā)展。在上述教學(xué)理念的指導(dǎo)下，本文提出了一套“四四五”教學(xué)模式綜合改革方案，遵循“思維優(yōu)先，自主學(xué)習(xí)，多元考核”教學(xué)原則，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“教學(xué)設(shè)計(jì)-教學(xué)實(shí)施-教學(xué)評(píng)價(jià)”過程的全鏈條覆蓋，對(duì)探索新工科背景下的教學(xué)模式改革具有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：新工科；人才培養(yǎng)；教學(xué)模式改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）16-0224-02

當(dāng)前，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃興起，對(duì)工程教育改革提出了新要求。為此，2017年2月以來，教育部積極開展新工科研究與實(shí)踐，先后形成“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”和“北京指南”，構(gòu)成了新工科建設(shè)“三部曲”，期望探索領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn)，助力高等工程教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

新工科建設(shè)的根本目的，在于培養(yǎng)適應(yīng)乃至引領(lǐng)未來工程發(fā)展需求的復(fù)合型創(chuàng)新人才[1]。這種人才不僅要求具備基本的工程知識(shí)與素養(yǎng)，還需要擁有家國(guó)情懷、全球視野、法治意識(shí)和生態(tài)意識(shí)，掌握設(shè)計(jì)思維、工程思維、批判性思維和數(shù)字化思維，以及具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、跨學(xué)科交叉融合、自主終身學(xué)習(xí)和溝通協(xié)商等多重能力素質(zhì)[2]。

為了培養(yǎng)出這種高素質(zhì)復(fù)合型創(chuàng)新人才，除了更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系[3，4]之外，更重要的是，必須重視學(xué)生創(chuàng)新思維方法的培養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)能力的提升、全方位素質(zhì)的均衡發(fā)展。在上述三個(gè)“必須重視”教學(xué)理念的指導(dǎo)下，筆者提出一套面向新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式綜合改革方案，包含以下教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)方法改革、考核機(jī)制改革三個(gè)有機(jī)組成部分。

一、思維優(yōu)先，夯實(shí)學(xué)生創(chuàng)新體系構(gòu)建的“四梁八柱”

為了培養(yǎng)出滿足新工科需求的復(fù)合型創(chuàng)新人才，有必要把產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的最新要求引入教學(xué)過程，更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)案例。但是，即使在課堂上學(xué)習(xí)了最新發(fā)展前沿，也不能保證學(xué)生進(jìn)入到工作崗位的頭幾年內(nèi)這些知識(shí)、技術(shù)不被更加前沿的知識(shí)所淘汰。因此在面向新工科的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，應(yīng)該轉(zhuǎn)變當(dāng)前以知識(shí)更新為主的改革思路，改為關(guān)注對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維方法的培養(yǎng)和構(gòu)建。

在眾多的創(chuàng)新思維及方法中，對(duì)于新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才最為基本的方法包含四種宏觀創(chuàng)新思維和八種微觀創(chuàng)新方法，共同構(gòu)建起創(chuàng)新思維體系的“四梁八柱”。具體說來，“四梁”指的是對(duì)工程創(chuàng)新帶有宏觀指導(dǎo)性作用的四種思維，即系統(tǒng)思維、歷史思維、批判思維和邏輯思維?！鞍酥敝傅氖菍?duì)工程創(chuàng)新帶有微觀操作性作用的八種方法，即分析方法、綜合方法、歸納方法、演繹方法、類比方法、聯(lián)想方法、發(fā)散方法、收斂方法。這八類方法涵蓋了對(duì)于具體工程案例進(jìn)行創(chuàng)新過程中帶有實(shí)踐工具性的八種常用手段。通過上述四種宏觀創(chuàng)新思維和八種微觀創(chuàng)新方法的培養(yǎng)和訓(xùn)練，可以有效提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

二、自主學(xué)習(xí)，推進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)的“四輪驅(qū)動(dòng)”

當(dāng)前，新一輪科技革命引領(lǐng)了工程發(fā)展的主流方向，工程創(chuàng)新的廣度、深度和速度較之以往都有大幅度提升，新知識(shí)、新技術(shù)日新月異，這必然要求未來新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才具備終身學(xué)習(xí)的能力。因此在面向新工科的教學(xué)方法實(shí)施上，應(yīng)該拓展當(dāng)前以增加實(shí)踐為主的改革思路，更加關(guān)注學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

目前已經(jīng)有多種成熟的“以學(xué)生為中心”的新型教學(xué)方法，例如案例教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、體驗(yàn)教學(xué)法、項(xiàng)目教學(xué)法等。在眾多的新興教學(xué)方法中，對(duì)于新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)富有成效的有三種教學(xué)方法，即探究式教學(xué)法、研討式教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法，連同經(jīng)典的講授式教學(xué)法，共同形成推進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)的“四輪驅(qū)動(dòng)”。具體說來，探究式教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家當(dāng)初發(fā)現(xiàn)研究規(guī)律一樣重新進(jìn)行一次探索的過程。研討式教學(xué)法中，學(xué)生首先就學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)查研究，然后開展小組討論。在討論過程中教師進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生從不同的方向、側(cè)面、層次進(jìn)行拓展。啟發(fā)式教學(xué)法中，教師引導(dǎo)學(xué)生通過靈活采用多種啟發(fā)方法，準(zhǔn)確而巧妙地設(shè)置符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的問題。另一方面，考慮到學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備有時(shí)并不足以支撐學(xué)生開展有效的探究式、研討式教學(xué)，所以在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要搭配上經(jīng)典的講授式教學(xué)，共同構(gòu)成推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提升的“四輪驅(qū)動(dòng)”。

三、多元考核，完善學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的“五位一體”

未來工程技術(shù)人員所面對(duì)的是一個(gè)復(fù)雜工程問題，其解決方案必須要同時(shí)考慮工程、環(huán)境、成本、法律等多方面因素，因此新工科人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是多方面知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此在面向新工科的教學(xué)效果評(píng)價(jià)上，應(yīng)該轉(zhuǎn)變以往以知識(shí)理解和應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn)的考核思路，改為關(guān)注學(xué)生全方位素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的判定和考核。

在眾多的能力、素質(zhì)架構(gòu)中，對(duì)于新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才綜合發(fā)展最為關(guān)鍵的包含五種能力，即資料搜集與分析能力、問題建模與推理能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與動(dòng)手能力、口頭表達(dá)與寫作能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作與管理能力，共同構(gòu)成學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的“五位一體”。具體說來，當(dāng)接手一個(gè)復(fù)雜工程問題時(shí)，首先需要學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)手段和圖書館資源搜集相關(guān)資料，并對(duì)收集到的資料進(jìn)行梳理分析；其次，根據(jù)數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)所研究的復(fù)雜工程問題進(jìn)行抽象建模，依據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S完成理論推導(dǎo)；再次，根據(jù)得到的解決方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，搭建實(shí)際軟件或者硬件平臺(tái)進(jìn)行原型機(jī)實(shí)現(xiàn)和測(cè)試驗(yàn)證；然后，對(duì)上述三個(gè)階段所得到的所有理論和實(shí)際結(jié)果需要通過口頭演講或者書面報(bào)告總結(jié)反映出來；最后，學(xué)生自由組合成一個(gè)小組共同完成上述整個(gè)研究過程，因此全程將考察學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作與管理能力。

上述教學(xué)模式綜合改革方案，在北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院通信工程專業(yè)課堂中進(jìn)行了多次試點(diǎn)實(shí)施，獲得眾多來訪院校教師的肯定和好評(píng)，獲得2017年北京郵電大學(xué)校級(jí)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。綜上，本文提出的面向新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)模式綜合改革方案，貫徹了“思維優(yōu)先，自主學(xué)習(xí)，多元考核”教學(xué)原則，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“教學(xué)設(shè)計(jì)-教學(xué)實(shí)施-教學(xué)評(píng)價(jià)”過程的全鏈條覆蓋，對(duì)探索新工科背景下的教學(xué)模式改革具有重要借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李培根.工科何以而新？[J].高等工程教育研究，2017，（4）：1-4.

[2]教育部.“新工科”建設(shè)行動(dòng)路線（“天大行動(dòng)”）[J].高等工程教育研究，2017，（2）：24-25.

[3]鄭慶華.以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引領(lǐng)？創(chuàng)建“新工科”教育模式[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2017，（12）：8-12.

[4]陸國(guó)棟.“新工科”建設(shè)的五個(gè)突破與初步探索[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2017，（5）：38-41.