以Capstone课程建设为抓手促进地方普通高校新工科建设研究

刘艳琼,吴 怡

（福建师范大学,福建 福州 350117）

新工科是在新科技革命、新产业革命、新经济背景下工程教育改革的重大战略选择,是今后我国工程教育发展的新思维、新方式。“新工科”理念的实现除了重点院校之间达成的“天大行动”和“复旦共识”外,缺少以立足和服务地方产业发展和转型升级的普通地方高等学校的有力支撑是不完全、不充分发展的。同时,“新工科”理念是普通地方高校建设工科、实施工程教育的又一不可错失的机遇。福建省A高校是省属综合性大学,在工科发展上以“办有特色的工科”为理念,在机遇与挑战并存的新时代主动作为,以积极姿态主动推动工科专业加入IEET工程教育认证。

Capstone课程是IEET工程教育认证必备课程和重要考查项目,其课程特点、教学理念、教学模式和教研方法等具有实践性、开放性、顶端性和协作性等特征。课程的这些特性是推进工程教育人才培养模式改革的重要理念,从而推动普通地方高校主动适应新工科发展理念和主动把握工程教育发展机遇。总结和反思Capstone课程的特点、实施和不足,以期推动普通地方高校工程教育在“新工科”发展理念下的主动发展和跨步发展。

一、Capstone课程实践概况

本研究项目基于福建省A高校参与工程教育认证专业在Capstone课程的实践经验,总结课程实践的创新性理念和实践的成功经验,反思课程实施的不足。关于课程的实践总结如下：

（一）Capstone课程的概念

Capstone课程一般译为顶峰课程或顶点课程。课程的开展是以高年级学生为对象,在专业教师指导下,三人一组综合运用掌握的技能和知识解决课程设计的综合问题,从而帮助学生梳理本科阶段所学知识,促进学生综合能力大幅度提升的课程。Capstone课程具有顶端性、协作性、整合性和实践性等特征。Capstone课程教学模式在工程教育领域的铺开,有力拓展了学生的视野、综合能力、专业核心能力和技能。

（二）Capstone课程的特征

区别于传统课程以及传统课程教学模式,Capstone课程在引入之后就促发一系列教学改革效应。该课程在课程模式、教学特点和教学内容具有如下鲜明的特征：

1.Capstone课程的顶端性

从顶端性看,Capstone课程在人才培养的最后阶段以综合问题为导向,夯实学生“先学”基础,理顺“先学”与“现学”的关系,搭建理论与实践的桥梁,促进在实践中应用和检验理论。高质量的课程选题在知识应用的顶端,站在学生理论应用的实践高度,促进学与用的深度融合。真正得到落实的培养基础是选题完成的关键。区别于精英式学科竞赛、大学生创新创业训练计划项目,Capstone课程的普惠性使所有学生都能以课程为平台获得所学应用于实践的机会,并获得顶峰体验。

2.Capstone课程的协作性

Capstone课程以理论与实践相结合的系统性、综合性问题为导向,让学生以团队形式完成项目,从而促进学生团队协作能力的养成。这种团队协作模式突出分工与整体协调的能力,打破以学生自主学习为主的模式,促使学生互相配合、相互协调、取长补短、共同提高,促进学生适应以团队的形式解决问题,取得以单个人的力量所不能取得的成果。

3.Capstone课程的整合性

整合性是Capstone课程的重要特点之一,首先,课程开设的基础是前阶段所学的技能和知识,反之,Capstone课程反推学生将碎片化的知识和技能整合为相互联系的知识块或实践技能串,为学生向社会、向职场过渡坚实知识和技能的基础；其次,Capstone课程整合工科人才的“软实力”——工程伦理、工程素养、学科前沿、责任感等,为学生就业奠定文化实力；最后,Capstone课程是学以致用的过程,在“用”的过程自查知识掌握的短板和实践技能的弱项,同时做好心理准备,以更成熟的心态融入社会。不仅让学生掌握以何为生的生活技能,还让学生理解何以为生的生存智慧,提升学生对自然、社会、人生的道德责任和精神品质。

4.Capstone课程的实践性

Capstone课程需要学生发挥主观能动性,全面应用所学的理论知识和实践技能解决理论与实践相结合的系统性、综合性问题,课程考核依据是完成的实物样品或实物模型。课程的实践性体现在课程考核实践特点、课程内容实践性和完成课程需要的实践能力。美国工程教育顶点课程不仅需要提升学生的专业性能力,更要提升非专业性能力,使学生在知、情、意、行等方面获得全面成长。工程教育认证背景下,专业培养更加强化工程教育的特征,对工程的多项核心能力提出更高要求。

二、工程教育认证背景下Capstone实施概况

福建省A高校以办有特色的工科为目标,立足省属重点高校服务地方新技术、新产业和新经济的基点。该校部分专业加入并通过IEET工程教育首轮认证,一方面实现了与国际工程教育标准实效等质；另一方面发挥着专业全面梳理和重新定位的功能。Capstone课程作为IEET工程教育认证的重要环节,其实施概况如下：

（1）选题类型：理论与实践相结合的系统性、综合性问题。

（2）学生组队方式：3人一组团队协作,学生在团队中不同分工。

（3）教师指导方式：确保教师不定时的指导,深度参与研究课题和定期指导两种模式结合。

（4）指导时间：以学生需求为本,不定期指导和定期师生交流结合。

（5）成果形式：①完成实物样品或搭建实物模型；②提交5000字以上的课题总结报告,并附实物照片或视频资料；③小组以自主设计的海报和PPT发表的形式进行成果汇报。

（6）成绩评定方式：组成答辩专家组以百分制形式评定成绩。

（7）考核的核心能力：①理论知识和专业技能；②团队协作能力；③项目组织与管理能力；④终身学习能力与兴趣。

三、总结新工科建设理念下探究capstone课程的不足,提出可行措施

（一）新工科建设理念下探究Capstone课程的不足

1.行业企业缺位,产学研互通缺失

在工程教育认证背景下,Capstone课程实践关键的不足体现在从Capstone课程选题来看,几乎全部选题出自高校教师教学章节或教师科研课题。从Capstone课程的设计、选题的设置、供选择的软硬件条件配备和指导教师队伍的构成来看,都鲜见行业企业的角色。工程教育离不开行业企业的参与,但由于大量的科研人员集中在高校、科研院所,一些高校毕业生学用脱节,许多新经济企业反映最大的问题是人才难求。人才的供给侧和需求侧的结构性矛盾是普遍存在的,就业难与人才难求并存不仅造成人力资源浪费,而且造成教育资源的浪费和低效。究其原因,主要是地方普通高校在工科的发展成果与企业需求和应用上脱节,高校的工科教学科研成果未能与企业需求紧密结合,导致在人才的需求方和供应方的矛盾。

2.专业壁垒较深,跨学科融合不够

“新经济是一个跨行业、跨领域的概念”,新时代跨界融合经济成为经济发展的新增长点。地方普通高校发展工程教育立足服务地方经济的升级换代势必要在人才供给侧主动适应、主动改革和主动超越经济发展新常态,打破专业局限,促进学科和专业的交叉融合,凸显交叉学科和跨界专业的特色。

Capstone课程是以专业为基础开展教学,地方高校往往囿于办工科教育的经验不足,发展基础较薄弱,未能打破专业壁垒较好地实现专业的互通。高等学科分化和交叉学科研究平台及管理组织的缺乏,导致绝大多数专业学者囿于自己的研究领域而未能进入本专业以外的领域进行交叉研究。

（二）改革措施

在清晰地认识并总结Capstone课程的不足基础上,基于以Capstone课程为平台促进教学改革,促进新工科理念践行的可操作平台建设的理念,从以下方面下大力气、加大力度进行改革：

1.以Capstone课程为抓手,切实建立工科建设与行业代表企业的联系,敦成产学研高效合作。工程教育是动态、发展的过程,应实时反应产业需求和就业需求变化。以国家战略需求和地方产业需求为导向的新工科,人才培养应紧跟时代技术革新的潮流,人才具备适应工程技术发展需要,适当时候具备引领行业发展进而创新的能力。这都离不开行业企业在高校工科建设中以及人才培养的全过程发挥重要作用。校企双方互相支持、双向介入、优势互补、资源互用、利益共享是实现高校、大学生和企业三方共赢的重要途径。人才培养无论是基于新工科发展的需要,还是基于地方高校工科发展服务地方经济发展的需要,还是创新理念在人才培养和社会发展的重要意义,以课程设计的互通有无为媒介,实现高校与企业的相得益彰。

开放性是Capstone课程教学理念的重要特征之一,多元化教育主体、层次性教育评价体系和跨学科跨行业教学内容是该课程的应有之义。以此为基点推动普通高等教育学校发展新工科更新工科教育理念,坚持“走出去”和“引进来”相结合,组织师生深入行业代表企业,邀请掌握工程技术的工程师和技术工程进校园、进课堂,让掌握行业关键技术,对学科工程人才有代表性需求和创新创业发展企业成为普通高校发展新工科并实现跨越发展的重要动力。

2.以Capstone课程建设为契机搭建跨学科跨专业合作平台。工程教育跨学科、跨专业融合不是新兴事物,全面推进跨界融合既是新工科发展理念的题中之义,又是普通高等学校发展工程教育迎头赶上并实现跨越式发展的重要契机。（1）跨学科、跨专业搭建师资团队。从交叉融合的视角探索工程能力培养、工程素养养成和工程问题解决的新路径和新方法。（2）跨学科、跨专业搭建科研团队。从交叉学科和跨界融合的视角促进科研选题、科研视角和科研方法的创新。（3）跨学院、跨专业组建学生团队。适当扩充学生团队人数上限,以完成综合性选题为目标,打破专业壁垒,鼓励学生跨学院跨专业组队,促进不同专业具备不同学科知识的学生的交流和合作。

3.以高质量完成Capstone课程为目标,深挖课程专业性,拓展课程综合性,大幅提升工程人才的综合素质。本研究在调研中发现,只是把专业课学好已成为大多数毕业生的普遍遗憾。可见,学生除专业知识和技能的需求外,对于综合能力也有很高的需求。综合素质和学习能力在工程人才的职场竞争和继续深造会发挥越来越重要的重用。为此,以提高通识教育和养成工程素质为媒介,促进工科人才专业技能提升的同时提升综合素质和自主学习能力。工程教育的技术性导致很多学习过程中专注工程技术的钻研。应“中国制造2025”和新一轮科技革命与产业变革的需要,工科人才除“精”且“专”的专业能力,更需具备广博的知识面、自主学习能力和适应能力。

四、结语

“新工科”发展理念毫无疑问是普通高校不可错失的重要发展机遇,抓住机遇主动作为、积极发展是地方普通高校在工程教育方面实现赶超的唯一路径。以具有可执行性的微改革为抓手率先开启全面改革的大幕是地方普通高校高效作为的路径之一。Capstone课程从实践过程、课程特征来看与新工科发展理念有很多契合和相通之处,以课程为抓手促进新工科理念实施,促进工程教育改革。