高校选用新工科教材应遵循的两个原则

王小华

（黎明职业大学 教务处，福建 泉州 362000）

一、问题的提出

由新经济演变而成的一系列新产业发展十分强劲、迅猛，随之而来的是新经济领域对新工科人才巨大的数量需求和质量要求。2017年2月2日教育部、人力资源和社会保障部、工业和信息化部联合印发的《制造业人才发展规划指南》显示，仅在新经济演变而发展起来的 “新一代信息技术产业” “高档数控机床和机器人” 和 “新材料” 等十大产业中，未来5年时间里的人才需求缺口分别在950万人、450万人、400万人和909万人[1]。目前，发展迅猛的大数据、物联网、人工智能、网络安全、大健康等新经济领域，都出现人才供给不足或接近断供的现象，急需大量的 “新人才” 。一方面，呼吁高等教育要为外部的经济建设发展主动提供服务，适应与满足新经济发展对 “新人才” 的巨大需求；另一方面，新经济领域急需大量的 “新人才” ，也为高等教育的改革与发展提供了机会。因此，许多高校根据新经济领域对 “新人才” 的需求，增设了新工科专业。

2019年4月29日教育部等10多个部委在天津大学举行 “六卓越—拔尖” 计划2.0启动大会[2]。新产业的迅猛发展，推动了社会对新工科专业人才大量的需求，由此引发和推动了本专科院校设置新工科专业的热潮。据不完全统计2017年全国共有248所高校新增 “数据科学与大数据技术” 专业，60所高校就 “机器人工程” 专业进行专业备案[3]。在教育部公示的新工科专业综合改革与专业改革612个项目中，多数已衍化成新设置的专业[4]。1 098所公办高职院校设置了与 “大数据” “物联网应用” “人工智能” “智能制造” 和 “新材料” 等与新工科有关的新专业[5]。 “新工科” 专业已经成为许多高校招生的主要发力点，也成为考生及家长的热门选项。

新工科是在传统工科专业基础上改造、升级而成的，既包括新的工科专业又包括工科的新要求，所以对新工科存在着不同理解。加上设置新工科专业的高校数量急速增加，产生了一些亟待解决的问题，如何选用 “新工科教材” 就是其中之一。

目前，新工科教材主要存在三类问题：第一类的问题是教材只是大量、简单地罗列某类知识内容，缺少对 “教与学” 方面的指导性设计与加工。第二类的问题是单本教材的篇幅偏大。第三类的问题是 “新瓶装旧酒” ，其章节标题与目录是新工科的，但内容基本依旧是传统工科的。前两类的问题属于教材基本属性与规律的问题，第三类的问题涉及专业课程标准等专业性很强的内容，本文不作讨论。

二、选用新工科的教材应遵循的原则一： “教材化”

教材是构成高校教学活动的三大要素之一，教材的优劣决定了教学活动的优劣。教材是课程的物化形态，凡是教材都应有基本的结构属性，即其内容的组织与编排必须遵循科学的逻辑和学生学习知识的心理逻辑。教材 “教材化” 原则要求教材体现以下两项要素。

（一）教材的组织编排框架 “教材化”

新工科教材的结构必须遵循教育规律和科学逻辑，教材的内容排列应与学科的知识体系相对应，使教材的组织内容高度结构化，各章、节、目之间构成逻辑的紧密张力关系。

方明亮编写的《函数与微积》（新工科系列教材/理工类，科学出版社，2019版）的结构框架如下：

第1章 实数与函数；第2章 极限论；第3章 连续函数；第4章 导数与微积分；第5章 用导数研究函数；第6章 不定积分；第7章 定积分；第8章 无穷级数

从各章节的逻辑框架可以看出，编者把微积分知识进行教材化的逻辑脉络梳理：从基础（微积分是建立在实数、函数和极限的基础上的），到发展（微积分是与应用联系着发展起来的）的知识内容排列，是由 “实” （基础）到 “抽象” （方法）的知识组织编排次序。

本例说明，教材 “教材化” 必须依据教学规律和知识原理的科学逻辑，对知识内容的结构体系进行精心的设计与加工。这样的从基础的感性知识内容 “入门” ，再提升到理性抽象的知识内容 “登堂” 的教材，符合大学生学习与掌握专业理论知识的规律，有利于大学生的学习和教师的教学。

反之，有些冠名为新工科的教材，内容并没有遵循教育规律和科学逻辑，甚至教材的章、节、目的组织编排次序混乱、结构松散。

（二）教材内容 “教材化”

新工科教材内容 “教材化” 的体现要素之一，即教材内容必须是理性的、普适的知识内容。知识理论是大学生学习的主要内容，也是教材内容的应有之义，这是毫无疑问的。因此， “教材化” 的教材内容必须是理性的普适的知识内容，而不是个体与团队的技术与项目操作、运营的纯经验的内容。经验是个体的、主观的、变动的，只有以经验为基础并且把它演绎升华为一般性的知识，经验才有思想性和生命力，才能成为学习的内容。在众多冠名新工科的出版物中，纯粹以个体或团体的 “新技术、新产业、新业态、新模式” 的技术操作过程为叙述内容，或模式运作过程为描述内容的，都不适宜选做教材。例如《人工脑信息处理模型及其应用》（科学出版社），着重介绍智能信息处理模型及其应用的过程，是属于 “我手写我口” 的经验内容的书。又如《华为大数据培训教材》，是面向公司内部大数据技术岗位人员的学习教材，属于个别的、特定的适合内容，其普适性较弱。诸如此类的出版物是不合适选用为教材的。

新工科教材内容 “教材化” 的体现要素之二：必须对编入教材的某一专门知识与理论进行 “教与学” 方面的加工、设计和提炼。体现这要素的新工科教材，能对教师教什么、教学的中心与重点是什么和怎样教等有提示和启发。这样的教材，才能对学生应该学习什么、学习结果是什么、如何检验学习的效果、从何提升知识理论学习等方面有启发和引导。现以新工科的半导体/微电子专业的 《电子技术基础·模拟部分》（高等教育出版社，康华光）第一章内容为例，对新工科教材载体内容 “教材化” 进行阐述。

其第一章 “电子系统与信号和放大电路” 的 “教材化” 编排结构为：

【引言】

介绍该章的知识内容、在教材中的地位、知识学习和技术能力的要求。

【学习目标】

知识点测试：电子系统；黑盒子；信号与频道；正弦波幅值；放大电路四种类型；模拟电路；带宽。

技术能力点考核：能分辨放大电路的类型；能计算放大电路的增益；计算放大电路输入与输出的电阻；能画光纤……电子系统方框图。

“电子系统与信号和放大电路” 的具体知识内容：

1.1 电子系统与信号

1.2 放大电路

【小结】 ……；【复习与思考】......；【作业练习】……本章延伸学术阅读http：//3d.hep.cn/1350161。

《电子技术基础·模拟部分》第1章，鲜明地体现出编写者对内容的精心设计、组织与加工提炼。这样精心设计和加工编排的教材，学生和教师初阅之后，就能明白该章节教与学要达到的阶段性目标和取得的成果。这样的教材才有灵性，像手把手在引导、启发和激励学生学习和教师传授知识。

三、选用新工科的教材应遵循的原则二：教材 “教学化”

教材 “教学化” 原则，要求教材既要成为学生的 “学材” ，也要成为教师的 “教材” 。 “教材化” 原则的教材要求体现以下两项要素。

（一）教材结构为 “计划化” 的框架

这项要素体现为两层的内容，一是教材的组织编排结构应当是一个相对完整的教学与学习计划的结构；二是教材的结构能够为教师教学和学生学习提供基本的框架和步骤，具备引导、唤起学生学习欲望和热情的功能特征。再以康华光编写的《电子技术基础·模拟部分》的 “电子系统与信号和放大电路” 为例来阐述。

【引言】

介绍该章的知识内容、在教材中的地位，提出该章的学习要求和技术能力的要求等。

【学习目标】

知识点测试：电子系统；黑盒子；信号与频道；正弦波幅值；放大电路四种类型；模拟电路；带宽。

技术能力点考核：能分辨放大电路的类型；能计算放大电路的增益；能画光纤……电子系统方框图。

各章节的知识内容：

1.1 电子系统与信号

1.2 放大电路

【小结】……【复习与思考】……【作业练习】……本章延伸学术阅读http：//3d.hep.cn/1350161/5。

如果把该章的结构框架简化为 “引言、学习目标、章节的知识内容、小结、复习与思考、作业练习、本章延伸学术阅读” 的结构框架的形式，那么就显现出一个教学和学习计划的结构框架。 “引言” ，相当于教学和学习的项目内容介绍； “学习目标” ，就是教学和学习要实现的目标和取得的具体成果； “小结” 和 “复习与思考” ，相当于对教学和学习的工作任务的回顾与总结； “作业练习” ，类似于对教学和学习成效的检查和评估； “延伸学术阅读” ，相当于对教学和学习提出努力的方向。如果把这一结构框架再配上课时的要素，就是一个完整规范的教学计划。

“教学化” 教材通过为每一章节的知识内容设计一套教与学的计划，使教材内容 “计划化” ，让教与学环环相扣。这种 “计划化” 的结构体现了学习有计划、有目的、有指导的教学特征，能够唤起学生的学习欲望，激发学习热情。

（二）教材的知识内容简约化

简约化指的是教材承载的知识必须简约。教材是教师 “用什么教” 的要素，是师生教学活动的中介，是帮助学生实现学习目标的中介。每一门课程的课时都是有限的，教师都希望在相对较短的时间内将较多的知识传授给学生[6]。教师需要把繁杂的知识体系简约化后再传授给学生，这就必须对教材内容进行适当的选择。例如，半导体，历经一百多年的发展，所形成的科学与技术知识体系是相当丰富、复杂与广泛的。如何使学生在几十个课时内了解掌握半导体科学与技术发展的知识理论，就需要对教材的知识内容进行精心的加工和选择，力求内容精炼、简约。

四、结论

新工科专业的 “新” 和新工科专业开设数量的急速增加，导致教材选用困难。新工科教材选用应把握的基本原则：一是选用 “教材化” 的教材。 “教材化” 教材具体体现在教材内容的组织编排框架与载体内容 “教材化” 。二是选用 “教学化” 的教材。 “教学化” 教材具体表现为教材的组织编排条目结构形式 “计划化” 和教材知识内容的简约化。