新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)創(chuàng)新研究

靳華偉，許虎威

高校工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)工作日益受到重視，被寫(xiě)入《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》［1］。教育部出臺(tái)了“教學(xué)創(chuàng)新改革”的具體政策，把教學(xué)質(zhì)量作為教師考核的重要指標(biāo)［2］。在創(chuàng)新教學(xué)方法研究方面，蔡凡以以電子信息工程專(zhuān)業(yè)為例，探索了開(kāi)展新工科思維下的專(zhuān)業(yè)課程體系與課程教學(xué)方法［3］；張樂(lè)從社會(huì)創(chuàng)新思維入手，強(qiáng)調(diào)要在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)中，立足于生活，將社會(huì)創(chuàng)新思維融入其中，推進(jìn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教學(xué)與生活藝術(shù)元素相融合［4］；馮丹丹將現(xiàn)代信息技術(shù)作為教學(xué)工具與創(chuàng)新方法應(yīng)用于教學(xué)中，并使之與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)理念和方法有效融合［5］；董曉紅等采用TRIZ 理論創(chuàng)新方法，科學(xué)地優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、時(shí)間安排，提高翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)效果［6］；宋書(shū)中等通過(guò)開(kāi)展探究式、參與式教學(xué)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和專(zhuān)業(yè)志趣為目的，探索了創(chuàng)新教育與專(zhuān)業(yè)教育緊密結(jié)合的具體方法［7］。本文在借鑒上述研究成果的基礎(chǔ)上，以提高教師現(xiàn)代化信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合能力出發(fā)，探索智慧教育背景下專(zhuān)業(yè)教學(xué)的新形態(tài)、新思路，以期為進(jìn)一步提高本科教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。

一、創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)

新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)要遵循自身學(xué)校的辦學(xué)定位目標(biāo)和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)宗旨，要充分結(jié)合學(xué)生的學(xué)情和思維特點(diǎn)，并力求達(dá)到如下目標(biāo)：

（1）知識(shí)目標(biāo)：掌握新工科專(zhuān)業(yè)涉及知識(shí)點(diǎn)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理，理解基本方法，了解新工科專(zhuān)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)。

（2）能力目標(biāo)：理論與實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的求真態(tài)度、勇于創(chuàng)新的精神。

（3）素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范引導(dǎo)學(xué)生的規(guī)則意識(shí)，提煉“愛(ài)國(guó)情懷、文化自信、社會(huì)責(zé)任”等價(jià)值范式，幫助學(xué)生認(rèn)清肩負(fù)的歷史使命和時(shí)代責(zé)任。

本文基于上述教學(xué)目標(biāo)和下文中的教學(xué)痛點(diǎn)，通過(guò)建立課程資料庫(kù)、精準(zhǔn)把控教學(xué)大綱計(jì)劃、制作PPT、精選視頻資源、推薦經(jīng)典書(shū)籍資料、完成作業(yè)問(wèn)答和拓展案例手冊(cè)、建設(shè)課程資料庫(kù)和信息化平臺(tái)等措施，以期在“特色+信息化+思政”教學(xué)架構(gòu)、“科研+企業(yè)+平臺(tái)”教學(xué)體系和“實(shí)踐+探索+互動(dòng)”教學(xué)形式上實(shí)現(xiàn)“三維一體、相互融合”的教學(xué)創(chuàng)新。

二、創(chuàng)新教學(xué)改革思路

在信息時(shí)代的今天，新科技的“急速”引入和新信息的“無(wú)序”釋放給教師帶來(lái)了更寬廣的教學(xué)探索之路，卻也給現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)帶來(lái)更多的挑戰(zhàn)、痛點(diǎn)和思考。結(jié)合現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的“痛點(diǎn)”，本研究設(shè)計(jì)的新工科創(chuàng)新教學(xué)思路如下：

1.針對(duì)“評(píng)價(jià)單一”痛點(diǎn)，建立“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”教學(xué)機(jī)制

針對(duì)傳統(tǒng)的注重結(jié)果評(píng)價(jià)的弊端，新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)旨在建立“進(jìn)程式評(píng)價(jià)體系”，通過(guò)引入專(zhuān)業(yè)認(rèn)證課程的“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”教學(xué)機(jī)制，輔以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)效果等手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程持續(xù)改進(jìn)和課程評(píng)價(jià)效果反饋的閉環(huán)（見(jiàn)圖1）。其有兩個(gè)亮點(diǎn)：一是利用超星爾雅等大數(shù)據(jù)信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的“可記錄、可考評(píng)、多維度、多模式、多指標(biāo)、全方位、多階段性”；二是學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定采用多種成績(jī)加權(quán)求和方式，加入了綜合實(shí)踐、小組討論匯報(bào)、學(xué)生動(dòng)手能力考察、線上數(shù)據(jù)、大作業(yè)等形式，可以更加合理全面地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

圖1 進(jìn)程式教學(xué)評(píng)價(jià)體系

2.針對(duì)“思政融入僵硬”痛點(diǎn)，融合課程思政于學(xué)術(shù)價(jià)值導(dǎo)向之中

新工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)要將當(dāng)下的課程思政目標(biāo)和教學(xué)知識(shí)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，把學(xué)術(shù)資源有效轉(zhuǎn)化為思政教育資源，融合“知識(shí)傳授”與“價(jià)值引領(lǐng)”，提煉“愛(ài)國(guó)情懷、文化自信、社會(huì)責(zé)任”等價(jià)值范式，以期在專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)價(jià)值觀的熏陶。本研究以“汽車(chē)電子控制技術(shù)”課程為例，建立了課程知識(shí)與思政要素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具體包括“目標(biāo)知識(shí)與黨的宗旨”“過(guò)程知識(shí)與解決問(wèn)題的程序”“性能知識(shí)與本職崗位責(zé)任”“臨界知識(shí)與拒腐防變”“安全知識(shí)與生命價(jià)值”“策略知識(shí)與自身價(jià)值實(shí)現(xiàn)”“檢測(cè)知識(shí)與查擺問(wèn)題”等，形成了該專(zhuān)業(yè)課教學(xué)的課程思政知識(shí)體系（見(jiàn)圖2）。

圖2 知識(shí)體系及其對(duì)應(yīng)的思政要素

3.針對(duì)“信息化載體弱”痛點(diǎn)，創(chuàng)新信息平臺(tái)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程

新工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)要充分利用超星爾雅教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息化載體下的“教師先動(dòng)、學(xué)生主動(dòng)、師生互動(dòng)”的多維互動(dòng)局面。具體來(lái)說(shuō)，采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的信息化教學(xué)方式，在信息化簽到、選人、搶答、投票、問(wèn)卷、測(cè)驗(yàn)、任務(wù)、評(píng)分、討論、小組等基礎(chǔ)上，建立創(chuàng)新信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息化載體下的教師先動(dòng)、學(xué)生主動(dòng)和師生互動(dòng)等多維互動(dòng)，進(jìn)而由超星爾雅等平臺(tái)增強(qiáng)動(dòng)機(jī)、提升效率、轉(zhuǎn)換角色和協(xié)作共贏，寓道于教、寓德于教、寓教于樂(lè)，最終提升基于創(chuàng)新信息平臺(tái)的教學(xué)效果。創(chuàng)新信息平臺(tái)建設(shè)思路如圖3 所示。

圖3 創(chuàng)新信息平臺(tái)思路

4.針對(duì)“互動(dòng)乏力”痛點(diǎn)，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展全面提高

新工業(yè)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)要以“優(yōu)選教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法、提高教學(xué)質(zhì)量、注重創(chuàng)新思維、團(tuán)隊(duì)精神培養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情”為方針，最大程度地發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，以期同時(shí)提高“教”與“學(xué)”的質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，本研究建立了“內(nèi)容回顧”“問(wèn)題解答”“知識(shí)講解”“仿真操作”“分組討論”“課程翻轉(zhuǎn)”“總結(jié)歸納”和“課外活動(dòng)”等八大模塊，形成“簽到”“在線文檔”“資料下載”“分解任務(wù)”“選人”“學(xué)生評(píng)分”“學(xué)生反饋”“教師評(píng)分”“問(wèn)卷”和“互動(dòng)答疑”等十項(xiàng)互動(dòng)。這樣，在交流討論和反饋提升中，師生之間實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)、協(xié)調(diào)發(fā)展和全面提高。具體的教學(xué)互動(dòng)形式如圖4 所示。

圖4 具體的教學(xué)互動(dòng)形式

5.針對(duì)“實(shí)踐不足”痛點(diǎn)，利用學(xué)科競(jìng)賽等形式引領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐

新的教學(xué)方法要充分利用工科專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)特色，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與學(xué)科競(jìng)賽，以賽代練，提高動(dòng)手實(shí)踐能力。具體來(lái)說(shuō)，高校要借助學(xué)科競(jìng)賽的資源與機(jī)會(huì)，“以企業(yè)需要”為導(dǎo)向創(chuàng)新教學(xué)方法，探討“以企業(yè)應(yīng)用”為主的學(xué)科競(jìng)賽新模式，構(gòu)建和加強(qiáng)競(jìng)賽平臺(tái)，以學(xué)科競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)踐，以實(shí)踐提升教學(xué)效果。除學(xué)科競(jìng)賽外，還要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教師的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決復(fù)雜工程問(wèn)題的過(guò)程中逐步培養(yǎng)其綜合能力。學(xué)科競(jìng)賽與科學(xué)研究的成果反饋到課程教學(xué)之中，可以讓師生在相對(duì)較高的起點(diǎn)上共同提高教學(xué)效果。

三、創(chuàng)新教學(xué)模式與路徑

1.不斷完善與創(chuàng)新混合式教學(xué)模式

在現(xiàn)代教育技術(shù)的加持下，混合式教學(xué)已經(jīng)成為了新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)的重要特征。因此，新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)要以學(xué)生能力提升為核心，以學(xué)生知識(shí)需求為切入點(diǎn)，不斷創(chuàng)新與完善線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)，切實(shí)提高教學(xué)效果。需要注意的是，混合式教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在于能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的主人翁意識(shí)，使之真正參與到教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，形成教學(xué)源頭的創(chuàng)新，并最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新專(zhuān)業(yè)教學(xué)的閉環(huán)。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)是混合式教學(xué)的主要載體。因此，新工科的專(zhuān)業(yè)教學(xué)要集合信息化教學(xué)優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，使其充分展示教學(xué)信息、知識(shí)章節(jié)、知識(shí)介紹、教學(xué)團(tuán)隊(duì)、教學(xué)方法、教學(xué)條件、教學(xué)效果和參考教材等條目。其中，“知識(shí)章節(jié)”建設(shè)是關(guān)鍵和核心。每個(gè)“知識(shí)章節(jié)”都要配有完整的教學(xué)資料，如PPT、視頻、動(dòng)畫(huà)、圖片、參考書(shū)籍、例題、課后作業(yè)等，并對(duì)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量診斷，設(shè)置測(cè)試、閱讀、觀看視頻等任務(wù)點(diǎn)。除了開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)外，新工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)還要善于利用多種信息化教學(xué)手段，使之形成交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，并使每一種教學(xué)手段恰如其分地運(yùn)用于課前（“前置預(yù)學(xué)、學(xué)情診斷）、課中（明確目標(biāo)、探究學(xué)習(xí)、解決問(wèn)題、成果展示、深化鞏固）和課后（反思分享、拓展提升）這三個(gè)環(huán)節(jié)九個(gè)步驟之中。

線下教學(xué)活動(dòng)同樣重要，其功能主要包括“聯(lián)系實(shí)際，回憶舊知”“創(chuàng)設(shè)情境，明確目標(biāo)”“小組交流，協(xié)作探究”等。尤其是在課堂教學(xué)講授過(guò)程中，不僅注重學(xué)生知識(shí)的掌握、能力的提升，還要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生思想品德品質(zhì)的塑造，幫助學(xué)生認(rèn)清自己肩負(fù)著的重大歷史使命和時(shí)代責(zé)任，最終落實(shí)“立德樹(shù)人”的根本任務(wù)。

混合式教學(xué)模式同樣為多視角評(píng)價(jià)機(jī)制建設(shè)提供了便利。例如，利用新型信息技術(shù)可以對(duì)教師教學(xué)過(guò)程、教師日常活動(dòng)數(shù)據(jù)、學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)行為進(jìn)行記錄、分析，從而更為科學(xué)、準(zhǔn)確地反映教學(xué)的真實(shí)情況。

2.創(chuàng)新途徑

（1）教學(xué)架構(gòu)創(chuàng)新——特色+信息化+思政。新工科的專(zhuān)業(yè)教學(xué)架構(gòu)既要強(qiáng)化專(zhuān)業(yè)特色，也要加強(qiáng)課程數(shù)字信息化建設(shè)，更要融入思政教育。教學(xué)架構(gòu)要靠?jī)?yōu)化各類(lèi)教學(xué)資源才能實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，要將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)平臺(tái)、教材和網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)等，圍繞“立德樹(shù)人”的總目標(biāo)和學(xué)校專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案（或教學(xué)大綱）中的具體目標(biāo)，構(gòu)造成具有簡(jiǎn)潔性、條理性和層次性的資源架構(gòu)。

（2）教學(xué)體系創(chuàng)新——科研+企業(yè)+平臺(tái)。新工科的教學(xué)體系是開(kāi)放的體系，是校內(nèi)理論教學(xué)與校外實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的體系，是能夠體現(xiàn)和促進(jìn)創(chuàng)新的體系。具體來(lái)說(shuō)，要將教師科研納入人才培養(yǎng)方案制定、教學(xué)體系設(shè)置和教材建設(shè)之中，要將教師的科研成果融入教學(xué)內(nèi)容中；要加大校企合作深度，從企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求出發(fā)，加強(qiáng)對(duì)教師的培訓(xùn)力度；要借助產(chǎn)學(xué)研共建平臺(tái)，全方位地進(jìn)行人才教學(xué)模式探索，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研一體化工程教學(xué)體系。

（3）教學(xué)形式創(chuàng)新——實(shí)踐+探索+互動(dòng)。新工科教學(xué)形式要有“新”展現(xiàn)，即不僅是教學(xué)內(nèi)容要新，還要教學(xué)形式新。具體來(lái)說(shuō)，要將科學(xué)研究和教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法改革與創(chuàng)新；要引導(dǎo)學(xué)生積極自主探索，開(kāi)展研究性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神培養(yǎng)，使學(xué)生勇于挑戰(zhàn)知識(shí)的未知領(lǐng)域；要將實(shí)驗(yàn)教學(xué)接入到網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，在確保教學(xué)實(shí)效的基礎(chǔ)上保證其正常運(yùn)行、維護(hù)和升級(jí)。

四、創(chuàng)新教學(xué)案例與教學(xué)反思

1.創(chuàng)新教學(xué)案例及效果

本研究以“汽車(chē)防抱死制動(dòng)技術(shù)”為教學(xué)案例，以期全面展現(xiàn)所設(shè)計(jì)的新工科專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新教學(xué)體系（見(jiàn)圖5）。此教學(xué)體系強(qiáng)調(diào)“教學(xué)—反饋—改進(jìn)”的教學(xué)范式，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)架構(gòu)創(chuàng)新、教學(xué)體系創(chuàng)新、教學(xué)形式創(chuàng)新的“三維一體、相互融合”體系創(chuàng)新，回應(yīng)了教學(xué)評(píng)價(jià)單一、創(chuàng)新實(shí)踐不足、師生互動(dòng)乏力、信息化載體弱和思政融入僵硬等痛點(diǎn)。

此外，本研究在應(yīng)用過(guò)程中還收到兩點(diǎn)成效：一是信息化教學(xué)資源建設(shè)及使用效果好。建成的信息化教學(xué)資源已面向工科相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)放使用，得到了學(xué)生的積極反饋，學(xué)生的認(rèn)可度高，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到顯著提高。目前，該成果已在安徽理工大學(xué)和多所高校中推廣應(yīng)用，社會(huì)認(rèn)可度較高。二是學(xué)科競(jìng)賽效果好，學(xué)生受益面廣。新的教學(xué)機(jī)制深入貫徹學(xué)科競(jìng)賽思維，基于學(xué)科競(jìng)賽提升大學(xué)生實(shí)踐能力，加強(qiáng)了與企業(yè)的聯(lián)系，解決了部分工科專(zhuān)業(yè)科研支撐教學(xué)素材少、工程實(shí)踐能力不足等問(wèn)題，將最終為培養(yǎng)符合社會(huì)要求的工科專(zhuān)業(yè)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

2.創(chuàng)新教學(xué)反思

在教學(xué)實(shí)踐中我們體會(huì)到，新工科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)創(chuàng)新至少要持續(xù)保持以下兩個(gè)反思：一是能否圍繞“德”做文章，在強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)獲取和能力提升的同時(shí)較好地影響學(xué)生思想品德，提升課程思政的實(shí)效性；二是能否圍繞“新”做文章，將教學(xué)創(chuàng)新常態(tài)化，隨時(shí)將新的教學(xué)內(nèi)容與新的教學(xué)手段及時(shí)地應(yīng)用于教學(xué)之中。同時(shí)，教學(xué)創(chuàng)新是牽一發(fā)而動(dòng)全身的事，需要各項(xiàng)管理制度的支撐，我們需要持續(xù)思考提升教師創(chuàng)新教學(xué)積極性的制度性問(wèn)題。