“求知—講授—評價—科創”教改實踐探討

王哲　呂欣榮　徐敏義

［摘 要］ 結合大連海事大學輪機工程專業課程的建設經驗，分析了新工科背景下輪機工程專業的基礎知識課堂學習和實踐應用需求，針對人才培養過程中出現的普遍問題，融合“雙碳”背景下航運業的科技創新發展趨勢，構建了從輪機基礎類到船舶海洋應用類知識橋梁的課程教學模式，著重從混合實踐求知、交互知識導入、去中心評價體系到挑戰性科創探索等方面進行了革新。實踐表明，該模式有效鍛煉了學生的學習、應變、協調與創新能力，是船舶輪機人才培養的有效途徑。

［關鍵詞］ 多模式教改；新工科培養；實踐革新

［基金項目］ 2022年度大連海事大學校級教學改革一般項目“新工科輪機熱工基礎課‘求知—講授—評價—科創教學模式改革研究”（2022Y26）

［作者簡介］ 王 哲（1986—），男，遼寧大連人，博士，大連海事大學輪機工程學院副教授，主要從低碳、零碳船舶能源動力類教育研究；呂欣榮（1973—），女，遼寧大連人，碩士，大連海事大學輪機工程學院副教授，主要從事輪機工程教育研究；徐敏義（1984—），男，遼寧大連人，博士，大連海事大學輪機工程學院教授，主要從事學生創新創業教育研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）07-0093-04［收稿日期］ 2022-05-12

引言

新工科教育與創新人才培養貫穿于理論基礎學習、精神文化輸送、科學技術拓展和社會責任擔當中，是一種工程實踐和教育創新相結合的人才建設體系。它是國家面向未來工程技術發展新需求、創新強國與內外競爭新戰略、“育人為本，德育為先”新形勢下，開展的高等人才教育革新［1］。因此，工程技術人才的培育和創新，在國民經濟發展、關鍵技術突破、科學戰略布局、民族團結等方面起著舉足輕重的作用。大學是新工科教育與創新人才培養的主戰場，是具有交流、個性化、協作、與社會需求相關等特點，能夠將文化技術與現代工業原理結合起來的有效人才適應性教育系統［2］。隨著全球科技的飛速發展和其他線上互聯模式技術的快速發展，為學習的探索與實踐提供了更廣闊的空間，也促使傳統以解決問題為主的工程教育走向變革發展與開拓創新。

在全球化的影響下，傳統輪機工程專業工程教育培養目標亟須升級改造［3］。因此，為培養具備社會責任感、創新實踐能力、寬厚基礎、人文情懷和全球視野的輪機工程卓越創新專業化人才，需要遵循以下要求［4］：首先，在全球社會經濟環境范疇內，培養學生在船舶與海洋工程和輪機工程學科方面的發展，并進行展望。廣泛地展望“雙碳”戰略下全球航運業低碳、零碳的發展趨勢，全球海事可持續性經濟資源環境的變化影響，以及涉海相關的人道主義與社會發展政策等，使其準備好應對未來世界變化的挑戰。其次，培養學生利用基礎數理、工程學知識及跨學科綜合知識體系去解決船舶與海洋工程研發和實際工程問題的能力，并加強在此過程中的創新思維演繹。廣泛地拓展跨學科思維方法，如廣泛整合人工智能、納米材料、3D打印及虛擬現實等技術，與傳統船舶海洋結合，以應對未來工程技術領域多學科發展與多領域技術交叉創新的挑戰。最后，培養學生的團隊合作精神、溝通交流和主動適應終身學習的能力，成為輪機工程技術和管理的引領者，為相關產業、科研和企事業部門服務。通過課堂衍生出的創新創業項目，為學生自主學習、培養科創精神、實習就業等創造機會，打破校園理論學習與創新實踐的屏障。因此，以培養擁有創新力、應變力、協調力、社交力的船舶與海洋工科人才為目標，面向大連海事大學輪機工程學院全體本科生的專業必修課，構建前期靈活互動、中期混合實踐、后期能力提升，具有主動求知、交互教學、去中心化評價、挑戰性科創的“求知—講授—評價—科創”教學模式，為工程質量認證、專業課教育革新及教學大綱更改提供了參考和依據。

一、“求知—講授—評價—科創”框架設計

結合輪機工程學科專業基礎課程的教學經驗，以其特點和培養目標為導向，探索構建新的教學模式。如基于思維導圖，充分調動學生的學習積極性；從單一的講授方式轉變為多個互動的知識教學；從傳統的知識要點灌輸轉變為錄像和課外的自我學習；從實驗教師的宣講引導，到虛擬實境的模擬；從集中式的團體測驗到分散式的多對多的去中心化評價；拓展基礎課內核由理論學習輻射到科研型挑戰性科創項目指引。最終，從能力培養、教學產出、條件保障及基礎支撐多個維度，構建前期聯動授課、中期混合實踐、后期能力提升，以主動求知、交互教學、評價體系和科創項目為準繩的“求知—講授—評價—科創”新工科教學模式框架（見圖1）。該框架適用于絕大部分新工科課程的改革和優化，尤其是面向高年級專業基礎課、專業拓展課等，可以進一步提高學生的創新創業熱情，以及學習、應變、協調等能力。

（一）主動求知的課程實踐革新

由知識灌輸到主動求知是教育改革的主要問題。因此，通過培養自學能力和批判思維，借助影響最終成績評價的自學報告和課程內容思維導圖的形式，從認知觀念和原動力出發激發學生的求知熱情，是該框架的起始點。輪機工程專業基礎課具有較強的實操性，理論學習需要實踐的驗證與深化。因此，該階段的革新瞄準了當代年輕人接受力強、可塑性強等特點，建設高質量的線上學習資源。例如：學校通用輪機模擬訓練、網絡在線教學和模擬訓練等，取代傳統的講解、操作環節。通過這種方式，可以充分調動學生的積極性。通過對大學生思想政治教育的實踐，使其具有克服困難、勇于承擔的思想觀念，提高其思想道德素質以及主動求知、自主學習的積極性，增強其對社會的責任感。

（二）交互教學的革新

傳統的照本宣科的課程極易使學生產生厭學等不良情緒。該革新從單一的灌輸知識轉變為在教師帶領下的互聯網混合式實時交互、學習小組會議討論、直播答疑小結短視頻等，突破了時間和時空的限制。以輪機熱工基礎課為例，教學團隊通過對學生知識掌握情況的摸底，以學情分析問卷調研上的知識統計為基礎，進行了有針對性的答疑解惑，并捋順了課程體系，完善了資料，以先進的技術手段搭建了網絡課程平臺，最終構建了線上線下優化互動體系，實現了交互式教學。

（三）課程評價革新

對于學生對課程知識體系的理解與掌握程度，不應限于某次固定形式的考核，因此，需要進行有針對性的評價。這一階段要求學生進行能力拓展、模擬訓練、案例再現等學習，通過對知識點和實際操作的學習，使學生提高對專業課程的認識和靈活應用能力。此時，再拓展課題公布、團隊討論、課程測試、組內互評、小組比較等形式的課程規劃。以輪機熱工基礎課為例，筆者所在的課題團隊已建立了完整的知識能力和拓展訓練測試庫，覆蓋全部專業課程的內容。另外，安排靈活的創新性拓展和課題，彌補單一考核帶來的理論學習與實踐的偏差評價。通過布置面向工程實際的創新性課題、開展學生無領導小組討論及技術提案等環節，引入學生互評機制。

（四）綜合挑戰性科創革新

從以學生為中心的教學理念，到不拘泥于專業課堂、不以考試結束為課程終點，體現了專業知識價值塑造、自身能力培養，并結合專業課的培養目標、畢業要求、求職就業設計等，有針對性地對相關課程的課后項目進行探索創新。以課題論證、項目報告等形式，以項目或問題為驅動，強調合理提升后期課程的挑戰度，增加課程難度，拓展課程深度，把傳統考試變為有深度、有難度、有挑戰度的以解決實際問題為目標的考核。打通大學生創新創業與傳統專業基礎課之間的壁壘，激發學生的學習積極性。在綜合挑戰性科創革新中把握高階性，將知識與能力素質有機融合，培養學生利用專業基礎知識解決復雜問題的綜合能力和高級思維。

二、可行性與創新性分析

以大連海事大學輪機工程學院的熱工流力教研室開設的課程為例，針對上述教學創新模式的基礎支撐可行性、條件保障可行性、學生環節可行性、教學闡述可行性、培養能力可行性進行評估。首先，由現代化教學團隊以及重要科研項目做支撐，使得該教改內容有基礎保障。對于相關專業基礎課程，建立了基于網絡化的高質量的線上資源覆蓋整個學習階段的體系，同時在建設去中心化的評價方案上也進行了相關嘗試。在教師環節，通過設置中期評價和組織科創競賽，彌補期末考試的弊端，通過教師端的科研項目保障上述條件的可行性。在學生環節，通過鼓勵學生主動求知，側重過程的自我評價，不拘泥于專業課堂，不以考試結束為課程的終點，并鼓勵學生參與創新創業實踐，增加其學習熱情。在培養計劃中進行修訂，著重增加由專業課程所促成的相關實踐評價、科創評價和課程評價的多維度分級。在教學產出方面，相關自學報告、學情分析與知識統計，充分體現了學生的創新觀點，鍛煉了其自我管理能力，通過科研型挑戰性課題來鼓勵其科創精神。在能力方面，培養學生的自學能力與批判思維，通過師生、生生之間答疑解惑溝通交流，鍛煉學生的溝通能力并樹立自我評價意識，最終提升其團隊協作與解決實際問題能力，培養了學生的學習、應變、協調與創新能力。

三、課程實踐案例研究

上述“求知—講授—評價—科創”教學創新模式研究適用于大多數新工科類課程，本文以大連海事大學輪機工程專業“熱工基礎”課程為改革實踐案例，進行課程實踐案例研究。

在輪機工程專業課程的“求知—講授—評價—科創”教學創新模式的設計中，如圖2所示，分為以下4個設計部分：課前準備、課上研討、過程考核和課后科創。教師應著重加強課前準備階段的工作，以船舶能量有效運用和分析節能減排問題為導向，使學生開展主動求知的線上線下實踐活動。通過學生撰寫預習報告，完成文獻回顧，提出船舶能量與轉化損失相關的創新性問題。在該階段，進行代替課前預習的分小組討論工作，每一組針對某船舶主動力設備、輔助動力設備及船舶熱力電力設備，進行能量來源、過程、使用的分析設計。在課上研討階段，多點交互知識導入的課前、課中、課后的教學活動合理安排，進行知識點量化、公式推導，組織進行課程要點量化、課中課后習題講解，委托助教及學習委員等，進行小組知識點遍歷和學情分析。在過程考核階段，重在學習過程，以課后考核和階段性考核為目標，進行學生自我評價的去中心化考核評價，并結合平時表現、小組互評及課程作業等進行綜合計算。與最終考核接軌，目的是讓學生掌握船舶實際能源設備與系統能量分析的相關原理。最后針對該課程，發布研究型挑戰性課后項目——“船舶網絡化余熱利用”探索的創新實踐活動，并關聯大學生創新創業，以挑戰促進大學生專利或論文的產出，這對未來創新創業有極大幫助。

新一代具有寬厚基礎、廣闊國際視野與強烈創新精神的現代船舶海洋與輪機工程技術管理的高層次人才，離不開輪機基礎教育、工程實踐、創新課程的培養。針對人才培養過程中面臨的普遍問題，結合目前“雙碳”背景下航運業的科技創新發展趨勢，本文針對當前新工科背景下輪機工程專業基礎知識的學習、實踐應用需求及面臨的挑戰進行分析，并以輪機工程培養目標為導向，結合“輪機熱工基礎”課程的經驗，探索嘗試新的教學模式。構建了主動求知、交互教學、考核評價、科創項目等四階段新工科教學改革模式，達到了前期交互式聯動、中期混合實踐、后期能力提升的目的，為工程質量認證、專業課教育革新及教學大綱更改提供了參考和依據。該模式依托高水平師資和現代化教學團隊，以及重要科研項目具有高度靈活的應用環境，可以應對突發性事件的不利影響，鍛煉了學生的學習、應變、協調與創新能力，是船舶輪機人才培養的有效途徑。

參考文獻

［1］張懿鑫，管興華，張瑩.新工科背景下高校專業結構調整的發展路徑［J］.教育教學論壇，2022（1）：34-37.

［2］柯德慶，潘應君，吳騰，等.新工科背景下高校工科教育教學對策探討［J］.教育教學論壇，2020（51）：363-364.

［3］王哲，韓鳳翚，李文華.疫情常態化下新工科專業課程教學模式革新探討［J］.當代教育實踐與教學研究（電子刊），2021（22）：114-115．

［4］王哲，韓鳳翚，李文華.新工科背景下輪機工程專業基礎課程教學改革探討［J］.教育教學論壇，2022（11）：89-92.

Discussion on the Education Reform Practice of “Knowledge-Teaching-Evaluation-Research” ： Taking the Fundamental of Thermal Engineering of Marine Engineering Basic Course as an Example

WANG Zhe， LYU Xin-rong， XU Min-yi

（Marine Engineering College， Dalian Maritime University， Dalian， Liaoning 116026， China）

Abstract： The needs of classroom learning and practical application of basic knowledge of marine engineering under the current new engineering background are analyzed. Aiming at the common problems faced in the process of talent training， combined with the development trend of scientific and technological innovation urgently needed by the shipping industry under the background of “dual carbon”， a course teaching mode that bridges the knowledge from basic marine engineering to marine applications is constructed. The method focuses on innovation from mixed practice knowledge seeking， interactive knowledge introduction， decentralized evaluation system to challenging scientific and technological innovation exploration. The application practice shows that this model effectively trains the students ability to learn， adapt， coordinate and innovate， which is an effective way to cultivate marine engineering talents.

Key words： multi-mode educational reform; emerging engineering education; practice innovation