新工科背景下的高校實(shí)踐教學(xué)體系改革思路探討

楊愛民 吳俊萍

摘要：當(dāng)前，我國正在從工程教育大國向工程教育強(qiáng)國邁進(jìn)，并在世界新一輪工程教育改革中發(fā)揮著全球影響力，因此，加快實(shí)施“新工科”建設(shè)已成為各高校迫在眉睫的任務(wù)。本文以作者所在學(xué)校實(shí)踐教學(xué)為例，探討了新工科的教學(xué)理念，提出了新工科背景下高校實(shí)踐教學(xué)體系的改革思路，希望能為同類高校實(shí)踐教學(xué)改革提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科;實(shí)踐教學(xué);工程應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2019）10-0110-03

引言

“新工科”這個(gè)詞來源于我國高校的工學(xué)辦學(xué)實(shí)踐，2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，形成了“‘新工科建設(shè)復(fù)旦共識(shí)”。隨后，教育部于2017年2月20日發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，啟動(dòng)“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目。

新工科的教學(xué)理念主要涵蓋了以下三點(diǎn)：

第一，協(xié)同創(chuàng)新的理念。新工科的發(fā)展需要“官產(chǎn)學(xué)研”的結(jié)合以及協(xié)同創(chuàng)新。

第二，服務(wù)社會(huì)發(fā)展理念。高校發(fā)展的一個(gè)基本規(guī)律是要主動(dòng)地適應(yīng)外部環(huán)境變化，并對(duì)這種變化提供引領(lǐng)性服務(wù)。

第三，以生為本的理念。新工科需要明確要培養(yǎng)怎樣的學(xué)生？如何培養(yǎng)這樣的學(xué)生？

新工科下實(shí)踐教學(xué)體系的改革思路

1.由單科課程到多學(xué)科、課程群的實(shí)踐體系構(gòu)建

隨著信息技術(shù)的飛快發(fā)展，相對(duì)純粹的單科教學(xué)模式已經(jīng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求，這就要求教師在講授課程時(shí)，要綜合多學(xué)科知識(shí)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從單科擴(kuò)展到多學(xué)科，并最終與工程應(yīng)用相結(jié)合，這樣學(xué)生學(xué)的知識(shí)不再是單一的，而是一套系統(tǒng)的、有層次的、相互聯(lián)系的知識(shí)體系。這不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，而且加深了學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的理解，提高了他們的工程應(yīng)用能力。本實(shí)踐體系的特點(diǎn)是：它不再是單一的課程實(shí)驗(yàn)，而是一個(gè)課程群平臺(tái)，即在該平臺(tái)上可以進(jìn)行算法分析、數(shù)據(jù)測試、編程、數(shù)字媒體技術(shù)處理等，它是集合了C、C++、JAVA、ASP、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、多媒體技術(shù)等語言類課程群體系的課程。學(xué)生既可以在平臺(tái)上自主做實(shí)驗(yàn)，也可以由任課教師集中安排實(shí)驗(yàn)或測試性的項(xiàng)目，而其中90%的實(shí)驗(yàn)均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行評(píng)判，并給出相應(yīng)的解答，這樣可以大大提高學(xué)生解決問題的速度，同時(shí)也減輕了教師的工作量。

2.由程式化的課程實(shí)驗(yàn)到工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的實(shí)踐體系構(gòu)建

我們注意到，“工程應(yīng)用能力培養(yǎng)”的整個(gè)流程，從設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試到完成，不是單一的課程行為，而是集合了多門課程的一個(gè)課程群的體現(xiàn)，如應(yīng)用軟件開發(fā)，它是集合了編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫、軟件工程、軟件測試等多門課程的一個(gè)集合體。以往程序化的課程實(shí)驗(yàn)，是學(xué)到哪門課，做哪門課的實(shí)驗(yàn)，彼此間沒有什么聯(lián)系，學(xué)生做完就忘記了，而本實(shí)踐體系，從一開始就為學(xué)生提出了一個(gè)最終的目標(biāo)，即完成一應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)為學(xué)生提供自主性訓(xùn)練與進(jìn)階性訓(xùn)練的平臺(tái)，它指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷由語言到算法再到數(shù)據(jù)庫，再到應(yīng)用軟件開發(fā)的過程，每門課程都是一個(gè)階段，也是為下一階段做預(yù)備，當(dāng)學(xué)生進(jìn)階了，也就達(dá)到了下一個(gè)層次，最終達(dá)到掌握應(yīng)用軟件開發(fā)的能力。因此，以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的實(shí)踐體系，是以學(xué)生為主體的模式，是在教師引導(dǎo)下的學(xué)生的自主行為，這要求學(xué)生要主動(dòng)參與，并且是全程參與。因此，我們倡導(dǎo)“從被動(dòng)教學(xué)到學(xué)生主動(dòng)參與并投入到設(shè)計(jì)、制作、編程、調(diào)試直到完成科技作品和工程應(yīng)用項(xiàng)目”的一體化培養(yǎng)。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生除了在教室被動(dòng)地聽教師講課外，很少能參與到實(shí)際的課題中，接觸社會(huì)的機(jī)會(huì)比較少。我們提出學(xué)生“從被動(dòng)聽課到主動(dòng)參與的一體化培養(yǎng)模式”，即結(jié)合教師的橫向、縱向課題以及學(xué)校針對(duì)學(xué)生開展的素質(zhì)拓展課題，讓學(xué)生根據(jù)興趣主動(dòng)參與，在實(shí)際的工程項(xiàng)目中發(fā)揮自己的所學(xué)。這不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，鞏固了學(xué)生的課堂知識(shí)。

3.由單一實(shí)驗(yàn)環(huán)境到智能化實(shí)踐體系的構(gòu)建

傳統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，相對(duì)比較單一，基本上是教師根據(jù)授課內(nèi)容，安排一些實(shí)驗(yàn)題目;由于一位教師所要輔導(dǎo)的學(xué)生比較多，這樣每節(jié)課下來，學(xué)生的很多問題都得不到解決;固定的實(shí)驗(yàn)題目，容易導(dǎo)致學(xué)生互相抄襲，做完了又無事可做甚至課堂上打游戲等行為的發(fā)生;此外教師還要點(diǎn)名、批改上機(jī)題、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、統(tǒng)計(jì)成績等，這些都會(huì)占用大量時(shí)間，因此用于輔導(dǎo)的時(shí)間很少。以上這些都無助于學(xué)生能力的培養(yǎng)。而智能化的實(shí)踐體系，融合了實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái)、程序設(shè)計(jì)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)平臺(tái)、網(wǎng)上考試平臺(tái)等多個(gè)系統(tǒng)，形成了一個(gè)趣味化、游戲化、智能化平臺(tái)系統(tǒng)，可以根據(jù)學(xué)生的進(jìn)階程度隨機(jī)出題、即時(shí)評(píng)判，無需人工干預(yù)，對(duì)做得準(zhǔn)確、速度快的學(xué)生給予獎(jiǎng)勵(lì)，特別是引入了一些游戲的模式，如做對(duì)了題可以得金幣，用金幣可以換取積分卡、魔卡等特殊功能卡，這就大大提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性與積極性，每做完一道題學(xué)生就會(huì)有一種成就感。同時(shí)，該體系不僅可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)成績，評(píng)判上機(jī)實(shí)驗(yàn)題目，評(píng)判實(shí)驗(yàn)報(bào)告統(tǒng)計(jì)成績，還可以自動(dòng)記錄考勤、早退、抄襲別人答案等問題，做到真正的智能化管理。該體系也為任課教師節(jié)省大量的時(shí)間，避免了許多重復(fù)性工作，減輕了教師的工作量，也減少了一些不必要的開支。筆者所在學(xué)院構(gòu)建了一套以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的智能化的實(shí)踐體系，如圖1所示，經(jīng)過4屆學(xué)生的實(shí)踐，取得了顯著成效。

4.由封閉的實(shí)驗(yàn)到開放性的實(shí)踐體系構(gòu)建

工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)包含了許多特性（如多樣性、綜合性、復(fù)雜性、不確定性），這就決定了開放性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立的必要性。這里的開放性實(shí)驗(yàn)是以實(shí)際課題為特征的，包括教師的縱向、橫向課題，學(xué)生素質(zhì)拓展課題及學(xué)生自選課題。本智能化實(shí)踐體系在時(shí)間、場所、軟硬件設(shè)備以及教師引導(dǎo)方面均對(duì)學(xué)生提供了充分的開放性。

（1）語言類程序設(shè)計(jì)平臺(tái)

語言類程序設(shè)計(jì)平臺(tái)（如圖2），包括C語言、C++、JAVA以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程均可通過該平臺(tái)進(jìn)行測試，并由系統(tǒng)自動(dòng)給予評(píng)判，任課教師還可以通過該平臺(tái)組織考試、競賽等活動(dòng)。

（2）網(wǎng)上測試平臺(tái)

網(wǎng)上測試平臺(tái)如圖3所示，該平臺(tái)可用于任何科目的理論化網(wǎng)上標(biāo)準(zhǔn)化考試，由系統(tǒng)從題庫中隨機(jī)抽題，學(xué)生考完后即刻出現(xiàn)成績，教師可通過管理員窗口出題、組卷、考試以及統(tǒng)計(jì)本班學(xué)生的成績。

總結(jié)

與傳統(tǒng)工科不同，新工科的教育理念更注重以生為本、服務(wù)于社會(huì)，這是政府、科研、教育、生產(chǎn)不同社會(huì)分工在功能與資源優(yōu)勢上的協(xié)同與集成化，是技術(shù)創(chuàng)新上、中、下游的對(duì)接與耦合。近年來，筆者所在學(xué)院在實(shí)踐教學(xué)體系的改革方面特別注意了與地方企業(yè)的結(jié)合以及政府的支持，相繼成立了大數(shù)據(jù)學(xué)院、阿里云學(xué)院，采用“走出去，請進(jìn)來”指導(dǎo)方針，一方面請外面知名企業(yè)承接一些主干課程的實(shí)踐教學(xué)，另一方面安排學(xué)生到知名企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐。經(jīng)過幾年來的改革實(shí)踐，學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力得到了大大提高，在市場就業(yè)方面表現(xiàn)出了很強(qiáng)的競爭力，同時(shí)通過與地方企業(yè)的融合，任課教師也拓展了自己的視野，彌補(bǔ)了工程應(yīng)用能力方面的不足。

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