基于新工科人才培養的工科課程教學改革研究

龐翠娟 范村瑩 李雅婷 邊 金

在全球經濟結構不斷調整與升級的當下，中國高等教育正經歷著新的一輪變革。推進新工科建設，促進工程教育變革創新，培養具有國際視野的創新型高質量人才，成為當前高等教育教學改革的重要任務。

截至2019年7月，全國普通本科工科專業點共有19447 個，設有本科工科專業的高校占全國的92%，本科工科畢業生人數約占世界總數的38%[1]。工程學科作為全國學科中占比較大、培養高層次人才較多、技術應用范圍較廣的學科，對其進行教學改革有助于促進高等工程教育進一步發展。為了建設現代化高水平應用型大學，培養創新型、應用型人才，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

我國許多設有工科專業的高校一開始對專業的劃分較細，轉專業限制較嚴，教學內容相對單一枯燥。雖然后來大部分高校借鑒美國等發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，重新編排了課程內容，將課程教育分為通識教育和專業教育，在一定程度上豐富了知識體系，但是人才培養方式和課程教學模式仍受傳統教育觀念的影響，仍然存在一些不足，制約著創新型人才的培養。工科課程教學存在的問題主要有四個方面。

（一）忽視創新型、應用型人才的培養

高等教育以培養創新型人才為目標，可是目前部分高校在課程改革過程中仍忽視創新型人才的培養[3]，忽視大學課程學術性與實踐性的統一，忽視學生自主學習能力、綜合素養的培養。部分高校工科課程相關內容與基礎研究項目、科學研究課題所需的知識不匹配，課程理論教學環節與工程實踐嚴重脫節，導致學生缺乏現代工程設計思想，缺乏綜合運用多方面知識分析和解決工程問題的能力，沒有充分激發學生的創新思維和創新能力。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，統一進行課堂理論知識授課，再按照統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，不利于學生創造性思維、創新能力的培養[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）教學內容滯后

工科教育具有內容龐雜繁多、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，存在重點教學內容滯后、非重點教學內容煩冗的現象，沒有及時根據工程需求更新最新的規范與標準[5]。某些在教材中占有重要地位的知識內容，隨著科技的發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，無法真正全面考核學生的綜合能力與教學實際效果，并不能準確體現不同學生的學習效果。

二、基于創新型人才培養的新工科理念

新工科理念在形成時期就在教育界達成高度共識[6]。相關部門主張轉變教育理念，把學科導向轉變成產業需求導向，逐漸模糊甚至消除專業間的邊界，進一步推進專業間的交叉融合。新工科建設的本質是人才培養模式的創新，主要表現為培養方案和知識體系重構等方面的革新[7]。在新工科背景下，高校教育理念逐漸從以教師為中心轉變為以學生為中心，使學生來主導培養過程，根據自身需求主動學習。

在新工科教育理念的驅動下，高校應依據社會對工程應用類人才的需求，創新新工科人才培養模式，可以通過對學習積極性的激發，使工科學生自發產生學習興趣，形成動手解決工程問題的能力。應將培養創新型、國際化的工科人才作為工程類課程教學改革的主要目標，進一步細化學術研究型和復合應用型兩類工程人才培養目標，緊跟時代發展，重新提煉專業知識要點，重新構建知識體系，提升人才培養質量。

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

三、基于新工科人才培養的工科課程教學改革措施

（一）創新人才培養方式

高校在培養創新型人才時，需要采用多元化、創新性的培養方式，不但要使學生掌握扎實的專業知識，還要開拓學生的多方面能力，培養學生的創新思維。教師要轉換教學角色，在教學過程中根據自身對專業知識的理解，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，教師要根據學生特點找到適用的教學方法，尊重學生的創新意向，為學生創造實踐學習的機會，使其更高效地進行專業學習。

新工科建設以產業需求導向，逐漸模糊甚至消除專業間的邊界，進一步推進專業間的交叉融合，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的融合[8]，促進專業教育與通識教育融合發展。高校可以根據專業內各教師的專長，組建綜合課程教學團隊，開設全過程的綜合類課程，這樣除了可以使學生加深對專業知識的理解，培養學生的學習興趣與自信心，還可以使學生從宏觀上對產業發展周期進行深入把握，提升學生的綜合素質。

在開展工科課程教學改革時，可以將側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，高校可以開展研究型課程，激發學生對科研的興趣，提高學生對本專業的認知。很多重點高校均設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，均增強了學生創新能力培養的靈活性，加深了學生對科研的認識，提高了學生的理論水平、創新能力、探究能力。

根據產業需求，也可以將課程內容與大學生創新創業項目、創新實踐項目、學科競賽等相結合，開展項目式教學，或者以賽促學，逐步培養學生的興趣和創新實踐能力，提高學生解決問題的綜合能力。這樣能夠實現課堂與工程實踐的對接，進一步深化學生對課程內容的理解。

（二）優化教學模式，科學設置教學模塊

高校在開展工科課程教學時，可以設置多個教學模塊，如知識傳授、研討交流、實驗操作與項目設計等模塊。合理設置教學模塊可以培養學生的工科知識應用能力、探究能力、創新能力等（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，有效培養學生主動思考和熟練應用所學知識的能力。

表1 教學模塊中學生能力的培養

但課程模塊的設置還需要注意三點：一是處理好課程教學環節的協調統一關系，明確課程教學內容側重點；二是設置好理論教學與相關實踐訓練、課堂教學與課內實驗等教學環節的合理占比；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系。增強整個工程課程教學的層次性、創新性、綜合性，并強化課程教育的實踐教學環節，培養出適應社會需求的新工科人才。

（三）更新教學內容

高校應使課程教學內容與國內外前沿技術發展步伐保持一致，對大學新工科課程教學內容進行及時更新與調整，保證教學內容的時效性。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、雨課堂等優質教學平臺等，豐富教學內容，開展線上線下混合式教學，激發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、學術論壇、跨學科綜合課等形式講授專業知識，可以在研討課堂上播放國際知名專家的學術講座視頻，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的最新知識與技術，接觸前沿技術，更新教學內容，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，應轉變傳統“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、作業、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。教師需合理設置各部分權重，適當提高實驗操作表現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學習成果。高校應將過程性評價與終結性評價相結合，豐富課程考核評價主體，完善課程考核評價體系，提高平時表現成績占比，降低期末考試成績的比例，力求課程考核結果能夠全面體現學生的知識學習與能力訓練效果。

綜上所述，為培養具有國際視野的創新型高層次人才、推動高等教育不斷向前發展，需要對工科課程進行改革，全面推進新工科建設。新時代，高校應借鑒國際化大學教學模式，結合教學實際和工程技術標準，探索多元化創新型人才培養方式，優化教學模式，更新教學內容，完善課程考核評價體系，進行工科課程教學改革，提升人才培養質量，培養出創新型新工科人才。