基于新工科的能力型教學(xué)模式的探討

閭昂 殷英

摘? 要：中國的裝備制造業(yè)已進入了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，現(xiàn)已從勞動密集型逐步轉(zhuǎn)向科技密集型。隨著傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的逐步淘汰，大學(xué)生進入工作崗位后不能勝任工作已經(jīng)是普遍存在的問題，其能力與學(xué)歷存在較大的差距。本文結(jié)合新工科的教學(xué)理念，讓學(xué)生將所學(xué)知識與社會需求相結(jié)合，從勝任崗位工作，培養(yǎng)學(xué)生能具備對自身未來發(fā)展做出合理規(guī)劃的能力角度，對大學(xué)四年的教學(xué)模式與要求進行優(yōu)化，提出解決問題的對策。

關(guān)鍵詞：新工科;理念;優(yōu)化;對策

中圖分類號：G420? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）39-0092-03

我國的裝備制造業(yè)隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的爆發(fā)，一系列“卡脖子”的技術(shù)問題接踵而來。由于傳統(tǒng)制造業(yè)面臨淘汰，高端制造業(yè)還處于初期階段，導(dǎo)致大學(xué)生的就業(yè)難、社會招工難等問題日益凸顯，這對工科院校的教學(xué)改革提出了更高的要求。因此“新工科”[1]這一持續(xù)重大的教學(xué)改革理念得以提出。它以立德樹人為引領(lǐng)，以對應(yīng)變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承和創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元創(chuàng)新型工程人才。自2017年教育部發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》以來，各地高校先后新增了不少新工科專業(yè)，讓更多的優(yōu)秀大學(xué)生加入新工科的學(xué)習(xí)之中，相較于傳統(tǒng)工科人才，新工科人才創(chuàng)新實踐能力強[2]，是具備競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才[3]，更能滿足國家與社會發(fā)展的需要。本文結(jié)合新工科的教學(xué)理念，通過教學(xué)實踐，重點闡述了傳統(tǒng)工科教育與現(xiàn)階段工科生在學(xué)習(xí)成長過程中所面臨的主要問題，并提出了解決問題的對策。

一、社會需求與傳統(tǒng)院校教學(xué)存在矛盾

（一）學(xué)生知識體系構(gòu)成不完整，很難讓學(xué)生成為社會需要的復(fù)合型人才

現(xiàn)如今傳統(tǒng)產(chǎn)品已經(jīng)大量成熟與定型，隨著PLM系統(tǒng)的投入運行，一些大型企業(yè)的設(shè)計部門，只需要少量固定的能夠熟練操作PLM系統(tǒng)的訂單專員和工程師，即可根據(jù)客戶需求快速完成訂單。傳統(tǒng)的設(shè)計板塊已不再需要什么新人，取而代之的則是能夠開發(fā)新品，填補技術(shù)空白與擴展新業(yè)務(wù)板塊的高素質(zhì)復(fù)合型人才。但工科所需學(xué)習(xí)的知識門類與知識點多，傳統(tǒng)教學(xué)存在機械性、單一性等問題，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏目標(biāo)性，很難構(gòu)成完整的知識體系。由于有不少學(xué)生選擇考研，他們把大量的精力全部用在考研的那幾門課的學(xué)習(xí)中，忽略了其他專業(yè)課程的重要性，導(dǎo)致了學(xué)習(xí)的片面性，不可能把本專業(yè)所學(xué)構(gòu)建成自身的知識體系框架，更不可能成長為社會所需要的復(fù)合型人才。

（二）新型裝備實踐操作能力不具備，無法滿足生產(chǎn)需求

以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)為例，像傳統(tǒng)的一線人工操作，例如打膠、拋光及點焊等基礎(chǔ)工作已經(jīng)被自動化、智能化裝備所替代，這要求廣大的院校畢業(yè)生在進入一線后就具備處理現(xiàn)場自動化、智能化設(shè)備問題的能力。由于數(shù)控設(shè)備加工效率高，早在十多年前，普通設(shè)備就已經(jīng)大量被數(shù)控設(shè)備所取代。但現(xiàn)今院校實操教學(xué)還是停留在普通設(shè)備的操作教學(xué)之上，對于自動化數(shù)控設(shè)備的實操教學(xué)涉及甚少，導(dǎo)致學(xué)生操作能力無法滿足社會生產(chǎn)需求。

二、基于新工科理念下的問題解決策略

（一）基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)形成階段的教學(xué)模式改變

1. 相關(guān)內(nèi)容，重點知識，互聯(lián)式傳授

大一時期主要是公共基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)時期，這一時期不僅是對中學(xué)知識進行總結(jié)的時期，也是將中學(xué)知識與大學(xué)基礎(chǔ)知識相結(jié)合的時期，在學(xué)習(xí)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對所學(xué)知識進行聯(lián)系與整合。以數(shù)學(xué)為例，工科生要學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等基礎(chǔ)課程，這幾門課的學(xué)習(xí)周期長，掛科率高，學(xué)生大多是為了考試而疲于奔命，往往考完試后不久就忘記了，常常是學(xué)了后面忘了前面，更談不上形成自身的知識體系。因此，對于課程設(shè)置，建議首先將高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等這幾門的重點及相互聯(lián)系的內(nèi)容提煉出來，做成一門“綜合課程”，如“數(shù)學(xué)綜合課程”。教師不僅要告訴工科生需要學(xué)習(xí)哪些數(shù)學(xué)課程，讓學(xué)生心中有數(shù)，還要讓他們知道這些課程在實際應(yīng)用過程中的相互聯(lián)系。

2. “菜單”式課程開設(shè)

大學(xué)生有充分的業(yè)余時間，學(xué)校應(yīng)鼓勵大學(xué)生，讓他們提前學(xué)習(xí)相關(guān)必修課程。在這一過程中，學(xué)校可根據(jù)學(xué)生需要，采取“菜單”式教學(xué)模式，對他們在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題給予及時的解答。這不僅能讓他們提前獲得相應(yīng)學(xué)分，而且可以讓他們在自學(xué)過程中結(jié)合綜合教學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，盡快形成自身的基礎(chǔ)知識體系。這個基礎(chǔ)知識體系的完成也是今后學(xué)生形成自身完整專業(yè)知識體系的前提。

（二）專業(yè)知識教學(xué)模式改變

1. 大一時期除了公共基礎(chǔ)課外，還有一些專業(yè)課程如畫法幾何、CAD、三維建模等。這些課程是與公共基礎(chǔ)課緊密聯(lián)系的。例如在三維建模過程中的參數(shù)化建模與數(shù)學(xué)函數(shù)結(jié)合甚密，編程中所需要的算法與線性代數(shù)和數(shù)理統(tǒng)計聯(lián)系甚廣等等。對于這些內(nèi)容，教師完全可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度在綜合課程傳授中逐步加以介紹，讓學(xué)生在自學(xué)與實際應(yīng)用過程中，充分發(fā)揮自己的主觀能動性，在理論聯(lián)系實際的環(huán)境中成長。

2. 學(xué)校應(yīng)采取多樣形式，讓學(xué)生有機會檢驗與提升基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識掌握水平。教師可開展相應(yīng)的基礎(chǔ)學(xué)科競賽，如數(shù)學(xué)競賽、數(shù)學(xué)建模競賽等，讓學(xué)科競賽與學(xué)生的績點和獎學(xué)金掛鉤，鼓勵學(xué)生踴躍報名參加，讓學(xué)生在實戰(zhàn)中錘煉自己。這樣既檢驗了學(xué)生知識儲備的情況，又培養(yǎng)了學(xué)生不怕挫折，勇于實踐，迎難而上的優(yōu)秀品質(zhì)，讓學(xué)生挑戰(zhàn)自我，提升自我。

（三）應(yīng)用能力培養(yǎng)的教學(xué)模式的改變

任何的理論只有轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用才能算得上是有用，這就需要有理論與實際相結(jié)合的過程，大二時期的學(xué)習(xí)，正是該過程的體現(xiàn)。在這一時期，學(xué)生不僅要學(xué)完所有的公共基礎(chǔ)知識而且要學(xué)完相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識。以機械自動化專業(yè)為例，他們不僅要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，物理等公共基礎(chǔ)知識，還要學(xué)習(xí)工程力學(xué)、材料力學(xué)、電工電子等專業(yè)基礎(chǔ)課。這是公共基礎(chǔ)理論與專業(yè)實踐相結(jié)合的過程，在這一階段，學(xué)生不僅要學(xué)會使用相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)理論，能進行相應(yīng)的工程計算，而且需要獲取數(shù)學(xué)建模與公式推導(dǎo)的能力，也就是理論應(yīng)用能力。理論應(yīng)用能力是工科學(xué)生走向社會最為重要的能力。對于那些今后想從事科研及新品研發(fā)的學(xué)生來說，理論應(yīng)用能力尤為重要。

在這一階段，學(xué)校可以為學(xué)生開設(shè)交叉學(xué)科課程，如“數(shù)學(xué)建模”“數(shù)學(xué)物理”等。學(xué)校還可以讓教師，或請大型公司專業(yè)科研人員，為學(xué)生舉辦有關(guān)實踐中各專業(yè)相互聯(lián)系的講座。通過一系列舉措，讓工科生逐步具備多學(xué)科能相互聯(lián)系的思維方式，建立起理論聯(lián)系實際的多學(xué)科交叉結(jié)合的知識體系。這一過程不僅能鍛煉學(xué)生的洞察力，讓他們在掌握必要信息的基礎(chǔ)上，經(jīng)過初步分析能迅速抓住問題的主要矛盾，把握解決問題的方向，提升他們的直覺，讓他們對新事物本質(zhì)產(chǎn)生敏銳的理解與判斷，獲得對結(jié)果準(zhǔn)確的預(yù)見性，進而在這一過程中獲取科研方向的靈感。為了促進學(xué)生專業(yè)知識在實踐應(yīng)用能力中的提升，學(xué)校可以開展相應(yīng)的專業(yè)競賽。如航模競賽、RobotMaster機器人大賽等，鼓勵學(xué)生積極參加，讓他們在競賽中逐步提升理論結(jié)合實際的能力。

（四）實踐應(yīng)用方面培養(yǎng)

大三是工科生學(xué)習(xí)專業(yè)課的重要時期，這一時期學(xué)生不僅要學(xué)好專業(yè)核心知識，而且要對本專業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有總體的了解。這時期，學(xué)生要結(jié)合自身特點，逐漸明確自身的發(fā)展方向，認(rèn)清這是關(guān)系到自身未來發(fā)展的關(guān)鍵問題。作為專業(yè)課老師，在教學(xué)過程中要盡量結(jié)合實際案例來進行分析。平時的考核也要盡可能多地選擇與實踐相結(jié)合的綜合性技術(shù)問題，增加課程設(shè)計在教育教學(xué)中的比例。學(xué)校也要積極開展校企合作，讓學(xué)生樹立實戰(zhàn)化的概念，在業(yè)余時間接觸社會，根據(jù)自己所學(xué)，解決企業(yè)所面臨的技術(shù)問題，讓學(xué)生在校企合作的過程中逐漸學(xué)會團隊精神與獨立自主的科研能力，逐漸讓學(xué)生明確自身的發(fā)展方向。在專業(yè)核心課程學(xué)習(xí)接近尾聲時，還需要開設(shè)一門綜合性課程，專門講解本專業(yè)各類技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈之間的聯(lián)系，指明本行業(yè)的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向，讓學(xué)生對自己的未來的規(guī)劃做到心中有數(shù)。

（五）自身發(fā)展規(guī)劃能力的培養(yǎng)

到了大四，所有的課程就已接近尾聲。老師可以通過指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，通過與學(xué)生的溝通交流，幫助他們解決目標(biāo)實現(xiàn)過程中所面臨的難題與困惑。根據(jù)學(xué)生所面臨的問題進行總結(jié)，查漏補缺，定期幫他們解答。這一階段老師可根據(jù)學(xué)生情況總結(jié)自己在教學(xué)過程中的存在的問題與不足，并做出相應(yīng)的改進。對于學(xué)生而言也同樣如此。這一階段也是運行與反饋相結(jié)合的階段。師生在這一過程中逐步形成執(zhí)行反饋與控制的閉環(huán)系統(tǒng)，最終讓學(xué)生形成完整的知識體系，對未來做出合理規(guī)劃。

三、基于新工科理念下的教學(xué)實踐體會

1. 實戰(zhàn)化教學(xué)

以SolidWorks三維建模教學(xué)為例，第一步是讓學(xué)生學(xué)會安裝SolidWorks三維建模軟件，從零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)開始，用PPT給學(xué)生講解每一步的安裝過程，讓學(xué)生跟著老師一步步安裝直到全部安裝成功。之后，將SolidWorks的標(biāo)準(zhǔn)件插件：邁迪工具集模塊的安裝軟件與安裝教程發(fā)送給學(xué)生讓他們根據(jù)安裝教程自行安裝。對于無法自行安裝成功的學(xué)生，讓他們?nèi)フ野惭b成功的學(xué)生幫忙解決，這樣既能很好地完成教學(xué)任務(wù)，又能培養(yǎng)他們團結(jié)合作互相幫助的品質(zhì)。最后教師在大屏幕上自行演示邁迪工具集的安裝全過程，讓學(xué)生溫故而知新。在教學(xué)過程中，從單純的三維建模軟件的安裝到解決問題能力的培養(yǎng)，這樣的實戰(zhàn)化教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生獨立自主，互相幫助的優(yōu)秀品質(zhì)。

2. 綜合一體化教學(xué)

對于機械專業(yè)的學(xué)生，形位公差與粗糙度的標(biāo)注對于他們既是重點又是難點。很多學(xué)生的理解與標(biāo)注都不到位。因此教師在教學(xué)中，要直接以工業(yè)實際生產(chǎn)為例，跟學(xué)生講解如何選擇與標(biāo)注形位公差和粗糙度、如何編制圖號等。在這一過程中逐步給學(xué)生灌輸標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化的概念。教師讓他們制定常用模塊，在今后的繪圖過程中直接調(diào)用以提高繪圖效率。最后在交大作業(yè)時，教師可以根據(jù)工業(yè)實際中遇到的問題，讓學(xué)生在沒有教師提示的情況下，學(xué)會自行解決問題。如教師可以故意將自己的軟件版本安裝成低版本，這會導(dǎo)致學(xué)生在上交作業(yè)后出現(xiàn)無法打開的情況。這就是模擬現(xiàn)實社會中，不同廠家之間在技術(shù)交流過程中經(jīng)常發(fā)生的版本不兼容而打不開的情形，教師可以借對學(xué)生“設(shè)坎”，讓學(xué)生學(xué)會在今后上傳資料時有意識地將資料轉(zhuǎn)換為對方可以打開的模式，避免不必要的麻煩。以此提升學(xué)生走入社會勝任崗位的能力。

實戰(zhàn)化與綜合一體化的教學(xué)模式，不僅讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)會了專業(yè)知識，而且培養(yǎng)了學(xué)生獨立自主，互相幫助，迎難而上的團隊合作精神，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生能根據(jù)實際情況解決問題的能力。

四、結(jié)語

教育改革是教育發(fā)展的根本動力[4]。作為一線教育工作者，只有響應(yīng)時代需求，全面貫徹新工科教育理念，在大學(xué)各個時期，結(jié)合現(xiàn)今工業(yè)實際發(fā)展?fàn)顩r，對學(xué)生進行培養(yǎng)，才能讓學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，形成完整的知識體系，對自己發(fā)展能做出合理判斷與規(guī)劃的能力。這樣的大學(xué)，才能培養(yǎng)出符合時代需求的高素質(zhì)復(fù)合型人才，才能讓畢業(yè)生在新時代復(fù)雜的社會環(huán)境中立于不敗之地[5]。

參考文獻：

[1] 孫康寧，劉會霞，楊平，等. 面向新工科的微課程體系和新形態(tài)課程研究與實踐[J]. 高等工程教育研究，2021（03）：44-48.

[2] 孫康寧，于化東，梁延德. 基于新工科的知識、能力、實踐、創(chuàng)新一體化培養(yǎng)教學(xué)模式探討[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2019（03）：93-96.

[3] 孫康寧，李愛民，張景德，等. 大學(xué)生實踐、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)一體化訓(xùn)練模式與能力疊加效應(yīng)探究[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2017（03）：74-79.

[4] 林健.新工科專業(yè)課程體系改革和課程建設(shè)[J]. 高等工程教育研究，2020（01）：1-13+24.

[5] 吳愛華，侯勇峰，楊秋波，等. 加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟[J]. 高等工程教育研究，2017（01）：1-9.

（薦稿人：王婷，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)外國語學(xué)院副教授）

（責(zé)任編輯：汪旦旦）