新工科背景下高等教育教學方法研究

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）14-0130-04

Abstract：Underthebackgroundofnewengineeringscience，highereducationfaceshigherdemands，requiringthecultivation ofengineringandtechnicaltalentsthataremoreinlinewithmodemindustrialneeds.Thispaperrevolvesaroundtheconcept ofnewengineringeducation，exploringinnovationandrefominteachingmethodsinhighereducation.Firstthelimitationsof traditionalteaching methodsaresummarized，andthenweproposenewengineringeducationmethodsbasedoninovative teachingmethodsandevaluationsystems，problem-solving，practicalteaching，interdisciplinaryintegration，flippedclasso， virtualrealityandaugmentedrealitytechniques.Theaimistonurturestudents’innovativethinking，practicalabilies，and teamworkspit.Thisstudyprovidespracticalsuggestionsforthereformof highereducationteaching methods，aiming topromote the continuous development of higher education under the new engineering science background.

Keywords：new engineering; higher education;teaching methods；educational reform；educational exploration

隨著中國經濟水平的提高，國民收入的增加，國家實力的快速增強，2017年我國高等教育開始啟動新功課建設，以適應快速發展的新興產業及社會需求[-2]。2019年中共中央、國務院印發了《中國教育現代化2035》，提出要加快信息化時代教育改革。因此，研究新工科背景下高等教育方法具有重要意義。相比于傳統高等教育，新工科教育具有顯著的時代特征。傳統的工程學科邊界逐漸模糊，新工科時代鼓勵不同學科之間的融合與合作。高等教育需要培養新一代大學生具備跨學科的知識，能夠在多領域合作中發揮優勢。同時，新工科教育體系更加注重學生的創新驅動能力。培養學生的創新意識和創新能力，鼓勵學生在實踐中提出新的問題、探索新的解決方案，促使技術創新成為教育的核心。另外，新工科更加注重實踐導向性，更加注重學生的實際操作能力和解決實際問題的能力，強調實踐教學和實習經驗，使學生在真實場景中獲得知識和技能。除此之外，新工科更加注重全球視野和社會責任。新工科時代培養的學生需要具備全球化的視野，能夠適應不同文化背景下的合作與競爭，具備國際競爭力。強調工程技術的發展應當服務于社會和人類的發展，注重工程倫理和社會責任感的培養，使學生在技術發展的同時能夠為社會作出貢獻。在新工科時代，高等教育機構需要根據社會和產業的需求，調整教育教學模式，培養更具綜合素質和實踐能力的工程技術人才，以適應日新月異的科技發展和全球產業結構的變革5-@。

隨著新工科時代的到來，高等教育面臨著培養更加全面、實踐能力更強的工程技術人才的迫切需求。因此，研究新工科背景下的高等教育教學方法具有重要的目的和意義： ① 培養適應新工科需求的人才； ② 推動教育模式創新； ③ 培養學生終身學習能力； ④ 促進產學研結合。 ⑤ 推動科技創新。因此，研究新工科背景下的高等教育教學方法不僅能夠滿足社會對高素質工程技術人才的需求，也將為高等教育的可持續發展和社會進步作出積極貢獻。

一 傳統教學方法的局限性

傳統高等教育教學過程中存在顯著的時代特征。

其中包括：知識傳授的方法主要以教師講解為中心，注重知識的傳授。學生在整個教學過程中被動接收知識，而不是主動探索學習。另一方面，傳統高等教育通常采用單一的考試評價體系，考試過程中注重學生記憶和應試能力。培養過程中，關于學生的辯證思考能力、創新能力、應用實踐能力等缺乏培養。傳統高等教育培養過程中，學科之間割裂現象較為嚴重，學生難以在不同學科領域形成綜合性的知識體系。另外，傳統教學方法較少涉及實際項目和實踐操作，學生的實際動手能力和解決問題的能力相對較弱[8-9]。

因此傳統高等教育體系具有顯著的局限性[10-2]。第一，教育方法較為格式化，缺乏靈活性。傳統教學方法固化，課程設置和教學內容相對僵化，難以適應快速變化的社會和產業需求。第二，教育過程中忽視學生個性。傳統教學方法往往忽視學生個體差異，課程內容和教學方法不能滿足不同學生的需求，導致學習興趣和動力不高。第三，傳統高等教育通常具有僵化的課程設置。傳統高等教育體系的課程設置較為固定，學科劃分明確，這導致了跨學科學習的難度。然而，在實際問題解決中，往往需要跨學科的知識和技能，傳統體系限制了學生的綜合性學習。第四，實踐環節較為缺少。傳統教學缺乏與實際工程項目結合的實踐經驗，學生畢業后缺乏實際操作能力，難以順利進入職業生涯。第五，教育過程中對學生的創新能力培養不足。傳統教學方法難以激發學生的創新思維，學生缺乏獨立思考和問題解決的能力。第六，與產業需求脫節，傳統教學方法的教育內容與產業需求的技能要求存在較大脫節，學生畢業后需要經過長時間的適應和培訓才能勝任工作。

二 新工科背景下教學方法探索與創新

本研究提出新工科背景下教學方法的探索方法。并依托華東理工大學信息學院自動化系，展開實踐。下面將從五個方面分別介紹取得的探索成果。第一，教學模式與評價體系的創新。第二，實踐教學與學生個性相結合的教學方法探索。第三，跨學科融合教學方法探索。第四，新興學模式翻轉課堂（FlippedClassroom）再探索。第五，虛擬現實（VirtualRealityVR）和增強現實（AugmentedRealityAR）教學探索。下面將分別從以上五個方面，詳細闡述新工科背景下高等教育教學方法的探索。

（一）教學模式與評價體系的創新

要培養學生解決實際問題的能力，首先需要改變傳統高等教育教學模式。高等教育中將教學過程從傳統教學體系以教師為中心，轉變為以學生為中心，需要采用一系列創新性的教學方法和策略，以激發學生的學習興趣、培養自主學習能力，并提高他們的實踐技能和創新思維。第一，創設互動性課堂環境。教師可以采用小組討論、案例分析等教學方法，鼓勵學生參與課堂討論，提高學生的主動學習參與度。第二，引入小班教學。將專業核心必修課程采用小班教學，減小教學規模。在師資力量充沛的情況下，將選修課程也采用小班教學。小班教學有利于師生互動，營造出學生有教學主題的教學模式。第三，引入項目驅動學習機制。設計實際的項目任務，讓學生在團隊中合作完成項目，培養學生的實際操作能力、團隊協作和問題解決能力。

另外，還需要在高等教育中進行評價體系的創新，教學評價標準亟待多樣性。目前，高等教育中，仍以考試分數作為學生獎學金、評優、保研的主要依據。這樣的評價體系，一方面有利于學生快速掌握學習課程的基礎知識。對于學生能力的提高具有一定的積極作用。然而，從另一方面講，舊有的評價體系對學生思維具有一定的固化、限制作用。因為好的科研活動并不是對現有方法理論的簡單重復?？蒲谢顒又?，問題往往是開放的，答案并非是唯一的，方法是多樣性的。此時需要學生在掌握扎實的基礎知識的同時，需要進行自由、開放、具有深度的思考訓練才能在以后的學習、工作中發揮更好的作用。因此引入多種評價方式對新工科背景下教學活動具有關鍵作用。建立高等教育中多元化的評價體系，包括綜合能力的評價，就是除了學術成績，還應考慮學生的綜合能力，即實際操作能力、團隊協作能力、創新能力等；項目作業和實踐經驗的評價，就是引入更多實踐項目、實習經驗、社區服務等作為評價標準，能夠更好地反映學生在實際場景中的應用能力；學術和非學術評價，就是考慮學生的課外活動、社團參與、領導經驗等非學術因素，為學生提供更多發展機會。

以信息類專業學生選修課最優化方法為例，我們采取了小班化教學，將原來60＼～100人的教學班級拆分，增加授課教師人數，縮小教學班級人數規模，人數縮減至30人以下，教學效果明顯提升，不及格率下降，并且對評價體系進行了創新，優化原有評價體系，實現了真實提高學生專業技能的目的。

（二）實踐教學與學生個性相結合的教學方法探索

新工科教育背景下，應當加強學生的實踐活動，并且結合學生的個性，制定個性化實踐活動。將實踐教學與學生個性相結合的教學方法是一種有益的教育創新方式，可以提高學生的學習興趣，激發他們的學習動力，并使教學更加貼近學生的需求。為了完成該目標，應當鼓勵學生制訂個性化的學習計劃，包括選擇感興趣的課題、項目或實踐活動。教師可根據學生的興趣、特長及職業發展自標，幫助學生制定符合個性的學習路徑，并且將傳統高等教育中的學習分數驅動型教學活動有意識地向項自驅動方向傾斜，設計具有實際意義的項目，鼓勵學生選擇自己感興趣的項目進行深入研究和實踐。學生可以在項目中發揮個性化的特長，提出創新性的解決方案，增強實踐能力。此外增加學生反饋與調整環節，廣泛地收集學生的反饋意見，根據學生的反饋和學習情況進行調整和優化教學方案。學生的反饋可以幫助教師更好地了解學生的個性化需求，做出更加精準的教學計劃。通過以上教學方法的探索，可以實現實踐教學與學生個性相結合，滿足學生的個性化需求，促使學生更加積極主動地參與實踐活動，提高學生的實踐能力和創新思維。

以為例，依托上海大都會中高端智能制造企業，為本科生、研究生提供了很好的實踐機會。安排實踐性的課程和實習機會，使學生能夠將所學知識應用到實際工程項目中，提高他們的實踐技能。以為例，學院為本科生、研究生培養建立了含有眾多高精尖企業的實習基地，加強了校企合作，實現了產學研高質量融合發展。安排學生在智能制造企業進行實習，讓他們親身參與生產流程，了解現實工作環境，從實際項目中學習專業知識。在企業內建立實訓基地，模擬真實工作場景，進行實踐操作培訓，提高學生的實際技能。另外，企業內部專家擔任學生的企業導師，指導學生進行實踐項目，分享實際工作經驗，培養學生實際操作能力。同時，學校導師擔任學生的校內導師，定期與企業導師溝通，保障學生在學校和企業之間的順暢合作。除此之外，定期向企業征求對學生實踐表現的反饋，以便及時調整實踐教學方案，確保培養出符合企業需求的人才。通過與企業合作，為大學生、研究生培養提供了很好的實踐環境，為新時代高質量發展培養了復合型工程人才。

（三） 跨學科融合教學方法探索

在高等教育中，跨學科融合教學方法的探索可以為學生提供更加多元化、綜合性的學習體驗，更加有利于培養具有跨學科思維和創新能力的人才?？鐚W科融合實踐過程中，可以鼓勵不同學科教師共同設計跨學科課程、將不同學科的知識內容整合在一個課程中，鼓勵學生學習多個學科的知識，培養學生的跨學科思維和問題解決的能力?？鐚W科融合教學方法的關鍵之處仍在于建立合理的跨學科綜合評價體系。評價體系過于單一，評價體系仍按照舊有的唯分數策略，將不利于學生對不同學科領域知識的掌握及實踐和創新能力的提升。因此，建立綜合的跨學科評價體系將促進交叉學科人才的培養。通過以上跨學科融合教學方法的探索，可以打破傳統學科壁壘，促使學生具備更加廣泛的知識和技能，培養具有跨學科思維和綜合素養的人才，更好地滿足現代社會和產業的需求。另外，互動式講座和討論對于跨學科融合教學具有重要作用，可以嘗試為學生多組織跨學科講座，邀請不同學科領域的專家、學者進行講座，展示他們的最新研究成果，激發學生的興趣，并展示跨學科研究的重要性。同時組織并且鼓勵不同學科的學生積極參與跨學科討論。組織學科交叉的小組討論，鼓勵學生從不同學科的角度思考問題，并進行深人討論。除此之外，還可以通過參加比賽，如大學生挑戰杯等，將不同專業不同背景的同學凝聚在一起，共同參與比賽項目。以項目為導引，建立跨學科同學之間的合作意識，使得大學生在畢業之后受益于與多學科專業認識合作的經歷，這樣有利于跨學科融合教學方法在學生成才上發揮更大的作用，為學生復合型發展提供有力保障，為企業發展提供可用人才。

以為例，將本學院的自動化、計算機、電信等專業領域，積極與化工學院、生工、機電學院進行融合，營造跨學科交流合作的科研氛圍。每周邀請不同專業背景的科研工作人員開展學術講座，并且側重不同學科的交流，起到了很好的教學效果。

（四） 新興教學模式翻轉課堂再探索

翻轉課堂是一種巔覆性教學模式，其起源于2007年美國。最初的翻轉課堂模式是由學生在家中看教師準備的課程內容，然后到學校，學生和教師一起完成作業，并且進行問題討論。翻轉課堂的顯著特點是學生及教師的角色對調，另外在學校完成作業的方式也與傳統教學方法不同，因此被稱為翻轉課堂。與翻轉課堂這種新穎的教學模式對應的現狀是，大部分高校仍然延續傳統教學模式。傳統的高等教育教學模式是中學授課模式的一種延續，即教師站在講臺上授課，學生坐在座位上被動接受知識。雖然傳統教學模式在某種程度上仍是有效的，然而，在面對新工科教育挑戰的同時，傳統教學方法存在一定弊端。首先，學生被動接收知識，教師主導課堂，對于學生來說，主動學習和探索的動機將會大大減少。由于學生主要是被動接受知識，可能導致學習動力不高，學生對所學知識的興趣不大。其次，傳統教育缺乏個性化教學。在大班授課的情況下，教師難以滿足每個學生的個性化學習需求，學生的差異性難以得到充分關注。最后，傳統教學中，評價通常以考試為主，難以全面評價學生的綜合能力和實際應用能力。因此，積極探索新興教學模式翻轉課堂是非常必要的。

在翻轉課堂之前，教師需要明確課程的學習目標和學生應該掌握的知識點。這些學習目標將指導學生在家中需要學習的內容。教師可以準備各種多媒體資源，例如教學視頻、在線文章、模擬實驗等，用以替代傳統課堂上的講解。這些資源應當清晰、易懂，并能夠引導學生學習相關知識。具體采用的方法有：首先，鼓勵創新和自主學習。在翻轉課堂中，鼓勵學生提出問題、尋找答案，培養他們的自主學習和解決問題的能力。同時，鼓勵教師嘗試新的教學方法和工具，不斷創新教學。其次，要不斷反饋和改進。收集學生的反饋，了解他們的學習體驗，根據反饋不斷改進教學設計。反饋可以來自課堂觀察、學生問卷調查、小組討論等途徑。翻轉課堂并不是一成不變的模式，可以根據不同課程、學科和學生的需求進行靈活調整和創新。要想實現翻轉課堂，關鍵在于教師。教師要能夠靈活運用各種教學資源和方法，引導學生主動學習，培養他們的創新、合作和解決問題的能力。

（五） 虛擬現實和增強現實教學探索

虛擬現實（Virtual Reality，VR）和增強現實（Aug-mentedReality，AR）是新興的技術，正在教育領域發揮重要作用。這兩種技術可以創造出一種“沉浸式學習”（ImmersiveLearning）的環境，使學生身臨其境地體驗和探索學習內容。虛擬現實技術可以創建出一個虛擬環境，使學生感覺就像置身于其中；增強現實則可以將虛擬信息疊加到現實世界中。這兩種技術都能夠提供沉浸式的學習體驗，使學生更加專注于學習。學生可以在虛擬或增強現實環境中進行各種實踐活動和探索，比如進行科學實驗、參觀歷史場景、解剖人體等，這種實踐性學習對知識的理解和記憶有很好的促進作用。

新工科背景下如何與當前流行技術，如虛擬現實和增強現實相結合，對當前高等教學方法進行突破是值得研究的內容。在新工科教育中，實驗和操作是關鍵。利用虛擬現實技術，學生可以在虛擬實驗室中進行各種實驗，模擬實際操作。這種方法可以幫助學生練習實際技能，減少實驗材料的使用成本，并且提供更安全的實驗環境。然后，在工程和設計課程中，學生可以使用虛擬現實技術來創建和測試產品原型。AR技術可以用于產品的可視化展示，讓學生在實際環境中查看產品模型，提供實際觸感和尺寸，從而更好地進行產品設計和改進。

以為例，為了在新工科背景下培養祖國建設人才，創建了技術先進的創新實驗平臺，如虛擬工廠。虛擬工廠采用互聯網在線和虛擬現實技術構建智能工廠實景，實現了化工教學與實習的數字化和網絡化，有助于提高實習效果和學生實踐能力，為自動化系本科生認識實習等課程提供了很好的實際環境，使得學生在校園內就可以得到與實際工廠相似的實習環境，達到了很好的教學效果。

三 結束語

新工科時代的到來，使得高等教育面臨著培養更加全面、實踐能力更強的工程技術人才的迫切需求。本文通過深人研究新工科教育理念及其發展起源，詳細分析了傳統高等教育體系具有的顯著局限性，得出傳統高等教育體系不利于新形勢下國家的發展需求，因此研究新工科背景下的高等教育具有重要意義。本研究提出了教學模式和評價體系的創新，從實踐性教學、跨學科融合、新興教學模式翻轉課堂再探索、虛擬現實和增強現實教學探索等新穎的新工科教學方法五個方面探討了教學方法改革中可能遇到的挑戰。為了應對在新工科背景下高等教育改革創新挑戰，本文提出了相應的對策。希望本研究能夠為新工科背景下高等教育的教學改革提供有益的借鑒和啟示。

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