基于新工科人才培養(yǎng)的工科課程教學改革研究

龐翠娟 范村瑩 李雅婷 邊 金

在全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整與升級的當下，中國高等教育正經(jīng)歷著新的一輪變革。推進新工科建設(shè)，促進工程教育變革創(chuàng)新，培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型高質(zhì)量人才，成為當前高等教育教學改革的重要任務(wù)。

截至2019年7月，全國普通本科工科專業(yè)點共有19447 個，設(shè)有本科工科專業(yè)的高校占全國的92%，本科工科畢業(yè)生人數(shù)約占世界總數(shù)的38%[1]。工程學科作為全國學科中占比較大、培養(yǎng)高層次人才較多、技術(shù)應(yīng)用范圍較廣的學科，對其進行教學改革有助于促進高等工程教育進一步發(fā)展。為了建設(shè)現(xiàn)代化高水平應(yīng)用型大學，培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才，進行工科課程教學改革顯得尤為重要。

一、工科課程教學存在的問題

我國許多設(shè)有工科專業(yè)的高校一開始對專業(yè)的劃分較細，轉(zhuǎn)專業(yè)限制較嚴，教學內(nèi)容相對單一枯燥。雖然后來大部分高校借鑒美國等發(fā)達國家的工程教育模式[2]，對工科課程教學進行了大幅度改革，重新編排了課程內(nèi)容，將課程教育分為通識教育和專業(yè)教育，在一定程度上豐富了知識體系，但是人才培養(yǎng)方式和課程教學模式仍受傳統(tǒng)教育觀念的影響，仍然存在一些不足，制約著創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。工科課程教學存在的問題主要有四個方面。

（一）忽視創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)

高等教育以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標，可是目前部分高校在課程改革過程中仍忽視創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[3]，忽視大學課程學術(shù)性與實踐性的統(tǒng)一，忽視學生自主學習能力、綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。部分高校工科課程相關(guān)內(nèi)容與基礎(chǔ)研究項目、科學研究課題所需的知識不匹配，課程理論教學環(huán)節(jié)與工程實踐嚴重脫節(jié)，導致學生缺乏現(xiàn)代工程設(shè)計思想，缺乏綜合運用多方面知識分析和解決工程問題的能力，沒有充分激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。缺乏立足于實際工程問題的綜合性課程，不利于培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力。

（二）教學方式單一

目前，不少高校教師在開展工科課程教學時，仍采用單一的教學模式，統(tǒng)一進行課堂理論知識授課，再按照統(tǒng)一的要求和標準對學生個體進行教育[3]。這種不論學生接受與否的“灌輸式”教學方法在很大程度上降低了學生學習的主動性和積極性，不利于學生創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。在這種教學方式下，工科學生只是掌握了理論知識，并不會主動思考與解決實際工程問題，不能滿足新時代對工科人才的要求。

（三）教學內(nèi)容滯后

工科教育具有內(nèi)容龐雜繁多、知識更新速度快、理論性和實踐性較強的特征。高校在工科課程教學改革過程中，存在重點教學內(nèi)容滯后、非重點教學內(nèi)容煩冗的現(xiàn)象，沒有及時根據(jù)工程需求更新最新的規(guī)范與標準[5]。某些在教材中占有重要地位的知識內(nèi)容，隨著科技的發(fā)展已失去原有的重大價值，還有一些教材編寫者沒有與時俱進，及時更新和重組教學內(nèi)容，使得某些前沿知識尚未被寫進最新的教材。

（四）課程考核方式不科學

目前，部分高校仍采用傳統(tǒng)的工科課程考核方式，將考核成績分為平時成績和期末考試成績兩部分，采用加權(quán)平均法得到最后分值。這種考核方式欠缺科學性，考核成績組成部分過于簡單，未將學生的工程實踐部分考慮在內(nèi)，無法真正全面考核學生的綜合能力與教學實際效果，并不能準確體現(xiàn)不同學生的學習效果。

二、基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的新工科理念

新工科理念在形成時期就在教育界達成高度共識[6]。相關(guān)部門主張轉(zhuǎn)變教育理念，把學科導向轉(zhuǎn)變成產(chǎn)業(yè)需求導向，逐漸模糊甚至消除專業(yè)間的邊界，進一步推進專業(yè)間的交叉融合。新工科建設(shè)的本質(zhì)是人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新，主要表現(xiàn)為培養(yǎng)方案和知識體系重構(gòu)等方面的革新[7]。在新工科背景下，高校教育理念逐漸從以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心，使學生來主導培養(yǎng)過程，根據(jù)自身需求主動學習。

在新工科教育理念的驅(qū)動下，高校應(yīng)依據(jù)社會對工程應(yīng)用類人才的需求，創(chuàng)新新工科人才培養(yǎng)模式，可以通過對學習積極性的激發(fā)，使工科學生自發(fā)產(chǎn)生學習興趣，形成動手解決工程問題的能力。應(yīng)將培養(yǎng)創(chuàng)新型、國際化的工科人才作為工程類課程教學改革的主要目標，進一步細化學術(shù)研究型和復合應(yīng)用型兩類工程人才培養(yǎng)目標，緊跟時代發(fā)展，重新提煉專業(yè)知識要點，重新構(gòu)建知識體系，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

教育乃國之根本，高等教育更是對人才培養(yǎng)發(fā)揮著極其重要的作用。在工科課程教學改革過程中，應(yīng)堅持育人為本，突出學生的主體作用，根據(jù)學生的特點因材施教，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和自主學習意識，由學生提出問題并主動探究。還要注意培養(yǎng)學生從事工程設(shè)計和技術(shù)咨詢等工作的能力和素質(zhì)，幫助其畢業(yè)后盡快適應(yīng)崗位工作。

三、基于新工科人才培養(yǎng)的工科課程教學改革措施

（一）創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式

高校在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才時，需要采用多元化、創(chuàng)新性的培養(yǎng)方式，不但要使學生掌握扎實的專業(yè)知識，還要開拓學生的多方面能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。教師要轉(zhuǎn)換教學角色，在教學過程中根據(jù)自身對專業(yè)知識的理解，引導學生運用正確的方法學習，避免無用功。每一位學生都有其特點與潛能，教師要根據(jù)學生特點找到適用的教學方法，尊重學生的創(chuàng)新意向，為學生創(chuàng)造實踐學習的機會，使其更高效地進行專業(yè)學習。

新工科建設(shè)以產(chǎn)業(yè)需求導向，逐漸模糊甚至消除專業(yè)間的邊界，進一步推進專業(yè)間的交叉融合，因此在開展工科課程教學改革時，可以考慮通識教育課程知識模塊與新興技術(shù)的融合[8]，促進專業(yè)教育與通識教育融合發(fā)展。高校可以根據(jù)專業(yè)內(nèi)各教師的專長，組建綜合課程教學團隊，開設(shè)全過程的綜合類課程，這樣除了可以使學生加深對專業(yè)知識的理解，培養(yǎng)學生的學習興趣與自信心，還可以使學生從宏觀上對產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期進行深入把握，提升學生的綜合素質(zhì)。

在開展工科課程教學改革時，可以將側(cè)重點放在科學研究方向，開展研究型課程。研究型課程不僅能強化學生對理論知識的理解，還可以幫助學生解決一些實際工程問題。因此，高?？梢蚤_展研究型課程，激發(fā)學生對科研的興趣，提高學生對本專業(yè)的認知。很多重點高校均設(shè)置和開展了本科學生可報名參加的科研項目，如香港科技大學的學生研究項目、華南理工大學開展的本科生科研機會項目等。這些項目收效顯著，均增強了學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的靈活性，加深了學生對科研的認識，提高了學生的理論水平、創(chuàng)新能力、探究能力。

根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求，也可以將課程內(nèi)容與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、創(chuàng)新實踐項目、學科競賽等相結(jié)合，開展項目式教學，或者以賽促學，逐步培養(yǎng)學生的興趣和創(chuàng)新實踐能力，提高學生解決問題的綜合能力。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)課堂與工程實踐的對接，進一步深化學生對課程內(nèi)容的理解。

（二）優(yōu)化教學模式，科學設(shè)置教學模塊

高校在開展工科課程教學時，可以設(shè)置多個教學模塊，如知識傳授、研討交流、實驗操作與項目設(shè)計等模塊。合理設(shè)置教學模塊可以培養(yǎng)學生的工科知識應(yīng)用能力、探究能力、創(chuàng)新能力等（見表1）。在對工科課程課堂教學模式進行改革的過程中，可適當增加實驗操作與項目設(shè)計在課程教學中的比例，通過課堂討論、師生交流、實例講解等培養(yǎng)學生的綜合能力[9]。還可以采用小組研討教學、案例式教學等教學模式，有效培養(yǎng)學生主動思考和熟練應(yīng)用所學知識的能力。

表1 教學模塊中學生能力的培養(yǎng)

但課程模塊的設(shè)置還需要注意三點：一是處理好課程教學環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一關(guān)系，明確課程教學內(nèi)容側(cè)重點；二是設(shè)置好理論教學與相關(guān)實踐訓練、課堂教學與課內(nèi)實驗等教學環(huán)節(jié)的合理占比；三是把握好課堂討論或答疑、實習實踐課程與整個課程體系的聯(lián)系。增強整個工程課程教學的層次性、創(chuàng)新性、綜合性，并強化課程教育的實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的新工科人才。

（三）更新教學內(nèi)容

高校應(yīng)使課程教學內(nèi)容與國內(nèi)外前沿技術(shù)發(fā)展步伐保持一致，對大學新工科課程教學內(nèi)容進行及時更新與調(diào)整，保證教學內(nèi)容的時效性。可借助近年來百花齊放的資源共享平臺與工具，如利用中國大學MOOC、雨課堂等優(yōu)質(zhì)教學平臺等，豐富教學內(nèi)容，開展線上線下混合式教學，激發(fā)學生的學習興趣和學習積極性。例如，廣東海洋大學利用超星學習通平臺進行線上線下混合式教學，給予教師與學生極大的便利，教師與學生可不受時間、空間限制通過平臺進行學習，極大地提升了教學效果。

此外，要積極拓展新的知識傳授與信息傳遞方式，例如，可以通過名師講壇、研討短課、學術(shù)論壇、跨學科綜合課等形式講授專業(yè)知識，可以在研討課堂上播放國際知名專家的學術(shù)講座視頻，就一個知識點引導學生進行深入研討，提高學生的思維探究能力。在教學中，教師要及時獲取本專業(yè)的最新知識與技術(shù)，接觸前沿技術(shù)，更新教學內(nèi)容，以便更好地開展教學。

（四）完善課程考核評價體系

進行工科課程考核時，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“一卷定終分”的考核方式，采用開放性考核方式。學生最后的考核成績可由課堂考勤、平時表現(xiàn)、作業(yè)、每一次的小測驗、實驗操作、項目匯報、期中和期末考試成績等多個部分組成。教師需合理設(shè)置各部分權(quán)重，適當提高實驗操作表現(xiàn)與項目匯報成績的占比，稍微降低測驗與考試成績的占比，這樣可以激發(fā)學生參與科研項目的積極性和主動性。另外，教師可以豐富期末考試方式，除了通過傳統(tǒng)的試卷答題考查學生學習效果外，還可以采用小組合作完成課題報告、口頭匯報、幻燈片匯報等方式呈現(xiàn)學習成果。高校應(yīng)將過程性評價與終結(jié)性評價相結(jié)合，豐富課程考核評價主體，完善課程考核評價體系，提高平時表現(xiàn)成績占比，降低期末考試成績的比例，力求課程考核結(jié)果能夠全面體現(xiàn)學生的知識學習與能力訓練效果。

綜上所述，為培養(yǎng)具有國際視野的創(chuàng)新型高層次人才、推動高等教育不斷向前發(fā)展，需要對工科課程進行改革，全面推進新工科建設(shè)。新時代，高校應(yīng)借鑒國際化大學教學模式，結(jié)合教學實際和工程技術(shù)標準，探索多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方式，優(yōu)化教學模式，更新教學內(nèi)容，完善課程考核評價體系，進行工科課程教學改革，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出創(chuàng)新型新工科人才。