基于新一代信息技术的新工科核心能力与教学摸索探索

戴远泉，程 宁，黄 静

（湖北轻工职业技术学院，武汉 430000）

1 工业4.0背景下新工科发展现状和趋势

自从工业4.0的概念提出后，该概念经过德国政府和教育机构的大力支持，不断将工业4.0的计划进行完善，并且在世界各个国家当中掀起了一场工业革命的风波。在这样的国际发展背景下，对国家各大高校的工科教育实行进一步深化改革已经迫在眉睫。于是，中国各大高校开始进行新工科的创新实践，开展新型教育模式的培养方案，成立了“CDIO工程教育联盟”以促进新型工科人才的培养，从而加速国家将来的工业技术革命以及工业产业革命的进程。新工科相比较传统工科教学方案有许多新型技术的增加以及传统技术的改进。根据本人调查和研究，总结出新工科的重点教育方向应该有如下几点：

CDIO

1.1 环保节能型发展的创新探索

当下，国家以及整个世界范围内已经频频出现由于人类的过度开发和发展，导致的环境遭到严重破坏，自然资源不足等问题。自然资源的不断减少，能源资源的不断加速消耗，都在给全世界的人们敲响警钟。这些问题已经深刻地引起了世界各国人们的注意。而在如今的新工科教育模式下，教师应当大力鼓励并引导学生在工程项目的环保领域以及节能领域进行大胆创新和不断探索，将环保节能也作为当下教育的重心以及将来学生工作的重心。

1.2 跨学科交叉分析教学

工科下有许许多多细分的专业科目，有通信工程学、土木工程学、软件工程学、自动化工程、材料工程学、电子信息工程学等等，这些工科类的学科有着非常大的差异同时又有着千丝万缕的联系。在传统的高校教学中，这些学科通常都是独立开展教学的。而在新工科教育模式下，为了进一步提高学生的联想能力和创新能力，新工科的教学的重点将会放在跨学科交叉教学上，让不同工科的学生进行融合交流、融合学习，汇集学生们的各种不同思维和想法，使得他们能够在将来更加创新性地解决问题。

1.3 大数据技术与应用

在新工科背景下，大数据的应用是十分广泛的。在如今的工业革命和技术革命中，大数据技术在工程领域的应用对工程的发展有着非常关键的促进作用。大数据的应用科学已经成为当下工程项目中进行研究分析的一种重要手段。在新工科的教学模式下，大数据技术也将会是教学的重心。

2 新工科的大学生所必备的核心能力

如今，大学的教育越来越注重对学生核心能力的培养，不仅仅只注重教会学生知识。而在第四次工业革命即将来临之际，对新工科的大学进行核心能力的培养方针也应当进一步发展创新。由麻省理工学院以及瑞典皇家工学院等高校联合研究出的CDIO工程教育模式，为当前中国高校的新工科教育模式带来了有效引导，文章对CDIO的培养大纲进行分析总结，认为新工科的大学生应具备以下核心能力：

2.1 个人管理以及心理能力

在CDIO教育模式中，研究人员认为工科学生需要拥有良好的个人管理能力。新工科大学生在将来的科研工程项目工作中，需要面对的困难将远远大于此时在大学时期所要面对的困难。在这样的情况下，新工科的大学生需要对自我管理能力、自我调节能力进行充分地锻炼。需要大学生在学校期间，就培养好能够对自我时间科学管理、对任务合理规划的能力，以及能够尽快适应环境、融入团体的能力。并且，在往后的工程工作研究中，新工科的大学生需要拥有一颗敬业负责的心以及勇于坚持、敢于创新的精神。

2.2 知识方面的能力

新工科的大学生，虽然需要注重在工程技能方面的培养，但是也不可忽略对知识的学习。在CDIO研究中也提出学生所掌握的工程基础知识十分重要。在一些工程类学科除了要学生掌握相关的数学、计算机技术、物理等基础学科知识以外，还需要学生掌握许多编程、信息化技术等等专业性方面的知识，除此之外，一些工科的学生还需要学习一些人文社会专业的相关学科，比如金融、政治、美术等等。最近几年来比较火热的数字媒体技术专业就是这样，由于该专业所具备的媒体性和艺术性，因此，学生在学习时，除了要掌握专业方面的相关学科知识，还需要了解一些历史人文以及艺术类的知识。而新工科的大学生，还需要奠定好牢固的互联网技术、信息化技术的知识基础。拥有了这些牢固的科技知识储备，学生才能在将来的工业技术与信息技术产业的改革中，全力地发挥出自己的作用和价值。

2.3 专业技术的能力

如今的高校教育中，教师越来越注重学生的技术能力的培养。大学生如果能够掌握好一手过硬的专业技术本领，那么将来在工作或者是生活中都会感到如鱼得水，甚至能够在将来的工业革命进程中作出贡献。新工科的教育下，学生需要严格掌握对实验数据工程数据的处理和分析能力，并且还需要掌握一定的计算机软件应用技能，了解相关信息化自动化的技术，并且能够运用相关软件辅助自己来高效地完成工作。

2.4 学术能力

学术能力在科学探究和发现中，一直是一项被众多科学大家以及工程大师所推崇的重要的能力。在科学学术研究或者工程学术研究中，拥有优秀的学术能力的人，往往能在工作中取得更卓越的成就与突破。因此，对于即将投入到第四次工业革命奋斗中的新工科大学生来说，学术能力是他们需要重点培养的核心能力。在新工科的教学模式下，工科大学生需要掌握的学术能力主要包括批判性的思维、对问题的提出和解决、严谨的学术精神和素养等。

2.5 社会交际能力

在当今的社会下，没有人是能够完全脱离社会、完全不借助他人的帮助就能够取得一定成就的。CDIO中也明确提出，工程教育需重视学生的人际团队能力的培养。在工程科学上的研究工作中更是需要各个工程师、科学家进行密切地交流与合作，才能得出最终的成果。因此，新工科的大学生除了需要掌握上述所提到的与工程科研工作直接相关的核心能力外，还需要掌握对学生的生活工作起到间接促进作用的社会交际能力。新工科大学生需要能够融入到团队的工作中，与团队协同工作、有效沟通，并且在某些情况下，还需要拥有领导的才能，带领团队完成任务。

3 探索新工科的教学模式的改进与创新

3.1 合作学习的教学模式

在如今以及将来的各种科研工程工作中，工作人员进行相互合作、协调工作的场景必不可少，因此，高校工科教师可以利用合作学习、合作探究的教学模式，来引导新工科的大学生进行学习。在合作学习的教学模式下，教师可以抛给学生一个问题，让学生们分好小组一起进行讨论分析，让小组总结出一个最终的解决问题的方案。此外，在一些工程学科上，可能会有不同工科专业的学生在一起上课，教师可以尽量安排不同专业的学生为一个小组进行合作探究。因为不同专业的学生在进行合作时，由于他们所学的专业知识不同，思维方式以及思维习惯有差异，因此，他们很容易形成思维上的碰撞，从而发现对方思维上的闪光点，并且找到自己的思维盲区，对他们学术能力以及知识能力的工科核心能力进行进一步的拓展，同时，在学术进行合作学习的过程中，学生的社会交际能力上也得到了一定程度的锻炼。

3.2 先进的信息化教学环境

在新工科大学生的教学过程中，高校应当充分完善学校的信息化教学设施，以辅助新工科的大学生进行学习。教师引导学生利用先进的信息化的教学设备进行学习的话，能够在一定程度上提高教师的教学质量以及教学效率，并且新颖的信息化教学设备能够充分吸引到学生的注意力，加深在学生脑海中的印象。此外，由于在工业4.0时代下，科研工程技术人员的工作大多数情况都会利用到这些先进的信息化设备，在对新工科大学生开展信息化教学设备的教育时，学生也能够提前接触到这些先进的信息化设备，对这些设备进行一定的了解。有条件的高校还可以为学生提供更多的信息化设备，以便学生能够亲自操作体验，从而提高新工科大学生的在技术方面的核心能力。

3.3 深度学习的教学模式

在高校的工科本科生学习阶段，学生学习了解到的工科专业知识都是该专业相对于比较浅显或者比较表面的知识，仅仅依靠掌握的这些知识，很难在将来的工业革命大环境中实现自己的价值。因此，在新工科的教学中，教师应当开展深入学习的教学模式，利用一定的方法，积极引导学生对本专业的某些方向的知识进行进一步地深入探究，让学生对自己所学的知识进行逐步分解，进而深度加工，从而加深学生对知识的体会和印象。例如，教师可以通过组织各种计算机工程软件应用大赛、相关专业的尖端领域知识探索讲座等活动，促使学生对某些知识或者技能进行深入探究，让学生们通过自己的努力来对专业的某个领域进行深入的学习。这样，教师能够进一步激发新工科的大学生的潜能，并且在极大程度上锻炼了他们的学术能力、技术能力、知识能力以及个人管理能力等新工科核心能力。

4 结束语

第四次工业革命对中国来说，是再一次赶超欧美发达国家的机遇，在这样的情况下，如今的高校新工科大学生肩负着极其重要的责任和使命。高校教师以及学生不应当满足于当前国家的发展现状以及目前的教育现状，应当力求国家以及教育事业的进一步发展。相关高校工科教育工作者应当不断地完善新工科的教育模式和教育体系，提高对新工科学生的核心能力培养的重视程度，争取为祖国的未来培养一批卓越的科研工程人才。