面向智慧工厂的新工科核心能力与教学模式探索

曹宇

摘   要：随着科学技术的不断发展，对工程教育也有了新的要求。通过合作学习，将全部的相关技术进行整合。学生通过学校提供的虚拟学习环境进行学习，以此不断培养自身的核心能力。但是，对相关教学模式的探索需要将教学方式的“自下而上”与“自上而下”有机结合，从而实现工程教育的有效改革。文章面向智慧工厂，对新工科核心能力与教学模式进行了一定的探索。

关键词：智慧工厂;新工科;核心能力;教学模式

第四次工业革命对工程教育的教学方式有了新的要求。第一次工业革命出现了蒸汽时代，第二次工业革命出现了电气时代，第三次工业革命为信息革命，计算机的使用为工业等不同领域提供了便利，促进了人们之间的沟通交流，是信息物理系统与工业物联网的革命，运用一定的机器设备进行数据的统计分析，使工厂能够使用较低的成本生产高质量的企业产品。因此，第四次工业革命对原有的工程教育提出了更高的要求，工程教育的改革势在必行。工业革命的不断发展需要新工科的优秀人才，由此可知，工程教育的改革对工业革命有一定的促进作用。

1    智慧工厂的内涵

智慧工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和设备监控技术加强信息管理和服务，要熟知并掌握产销流程、降低生产线上人工干预的概率、加强生产流程可控性等。再将智能系统等先进的新兴技术手段有机整合，搭建出一个绿色环保、节能、高效的人性化工厂。

2    面向智慧工厂的新工科对学生核心能力的要求

2.1  个人效能

个人效能对学生有一定的要求，要求其拥有良好的道德品质，诚实守信，具有终身学习的思想意识。此外，还要求学生有较为强烈的工作意识，拥有工作的责任意识、工作责任感以及主动精神，热爱自身的工作岗位，尊重自身的职业。作为学生，要尽快适应自己的工作环境，懂得尊重他人，善于理解他人，要有较强的自我管控能力，严格约束自己，规划好个人的时间安排[1]。

2.2  知识能力

在工程教育包含的学科中，理科占较大比例，工业学科亦是如此，但学生仍需掌握一定的文学知识。因此，学生在进行日常学习的同时还需要精通人文艺术的相关知识，熟知科学技术、数学的相关知识，深入掌握工程的相关知识。此外，工业革命使得信息化进程加快，科学技术的发展不断趋向于人工智能，因此学生还需要掌握一定的计算机技术、信息技术以及不同工程种类所需具备的相关知识。除了一些必须具备的能力以及知识，学生还需要对网络、金融、环境科学、法务事务和商业等内容有所了解，增加自身的知识储存，丰富自我。

2.3  学术能力

在学术能力方面，要求学生能够高效地对出现的问题及时制定出正确的解决策略，有效地解决问题，在不断的学习中逐渐养成具有批判性的思维，建立系统的思维模式，沟通能力要强，能够很好地与他人进行有效的交流。对于一些需要具备以及可以拥有的能力，定量分析，通过已有的数据分析结果对相关的事情做出正确的决策。自身具备的信息素养要高，对自身能够有一个较为客观且全面的认识，能够对自己做出有效的评估[2]。

2.4  技术能力

在技术能力方面，要求学生具有较强的数据处理与数据分析的能力，对网络安全的维护能力要强。因此，学生必备操作是能够独立运作计算机相关的能力，对信息数据进行准确且有效地分析，能够保证网络的数据安全，操作技术水平要高，特别是对机器设备的操作。此外，要具有较强的学习能力，对于跨学科的学习要能够有效地掌握，接受新事物的能力要较强，尤其是新知识，养成设计思维。

2.5  社会能力

在社会不断发展的基础上提出了学生应具备的社会能力，即学生要熟练地掌握各种不同类型的工程及相关的工程理论，具备较强的个人沟通能力，能与相关的工作人员建立良好的沟通交流，形成较强的集体团队意识。此外，还可以不断培养其全球性的思维意识，逐渐培养个人的领导能力。

3    面向智慧工厂的新工科核心能力的教学策略

3.1  注重合作学习思维

面向智慧工厂培育其新工科核心能力的相关教学策略，注重合作思维，可以从以下几方面分析：其一，将教育技术有机整合。将全部的教育技术进行课堂上的有机整合，不仅可以拉近师生之间的距离，还可以给予师生更好的课程体验。例如，通过构建网络学习平台或利用网络技术的发展，使用先进的沟通软件如微博、微信等进行师生的良好互动，使学生与老师更频繁地交流沟通，有效缩短师生之间的距离，而在网络学习平台上，教师能够通过互联网媒体及时为学生解答问题，对学生给予有效的学习指导，帮助学生更好地消化知识储备，理解其中的内涵及应用方法。其二，构建合作学习的模式。教师在课堂上构建合作学习的模式，从一个问题的各个不同角度进行沟通交流，增加教师与学生之间互动交流的频率，在深入探討问题的同时还能加深学生对知识的。除此之外，教师还可以充分利用先进的互联网功能，通过各种社交软件如电子邮件、QQ等进行有效的知识交流或协助，针对双方提出的不同意见或问题说出自己的观点[3]。其三，增加师生之间互动的机会。教师是知识的传授者，能够对学生的不断发展起到一定的推动作用，因此，拉近教师与学生之间的关系具有必要性，学生若想有效地掌握学习知识、不断提升自我，就需要教师的指导与协助。综上所述，为了有效拉近二者之间的距离，教师应构建较为民主的课堂，充分激发学生对学习的兴趣，提高自身的能力，强化创新思维，从而建立起深厚的师生感情。其四，构建跨学科的协同合作。不同学科之间存在一定的关联性，每个学科的深入挖掘都会找出与其他学科之间相连接的点，因此，构建跨学科的协同合作，建立学科之间的合作关系是必要的，学科的共享能够为之后的学科间合作奠定坚实的基础，增加不同学科之间合作的机会。

3.2  创新教学模式

（1）构建虚拟的教学环境。现今，通信技术和信息技术逐渐趋于商业化，对各个行业产生了一定的影响。对教育的影响是运用互联网技术进行线上学习，并使其成为教育手段的一种发展趋势。虚拟课堂，顾名思义是利用网络平台构建教学环境，让学生通过网上授课的方式进行知识的学习和吸收，课程的相关平台被划分为多个不同的区域，如电子通信、课程地图、知识的相关网址等。虚拟的教学环境实际上是由计算机的网络信息组成，在已有的基础上进行空间的再次建立，能够同步或非同步地进行相关操作。虚拟的教学环境现今已被多数学校应用，通过构建虚拟课堂将多个学科建立起联系。其优势为增加了教师、学生之间的交流方式，对于学生所提出的问题可以通过多种沟通方式进行交流探讨，且具有一定的即时性，此外，有利于共享学习资料，通过网络连接的方式将学习的相关资料同时进行传送、分享，且便于保存，不易丢失和损坏。

（2）深度学习的教学模式。既是考验对待学习的态度也是学生学习的方法，有利于学生加深对知识的印象与吸收。这种教学模式有利于培养学生的思维，使其热爱动脑思考，不断提升学习的整体质量，其特点是提高学生学习的主动性和积极性，不断深入探究所学知识，能够使新旧知识得到有效地整合等[4]。

（3）混合学习的教学模式。指的是将原有的课堂教学模式与线上教学模式相结合，在营造出学生喜爱的教学环境的同时，大大减少教学成本。运用多种不同的教学手段吸引学生的注意力和积极性，有利于教师“因材施教”;没有时间、地点、场合等因素的局限，且整体的操作过程较为简单;加强教师与学生之间的互动，拉近彼此之间的距离;灵活性较高。

4    结语

面向智慧工厂的新工科核心能力分别是指知识、技术、学术、社会能力以及自身效能，为了加强学生自身的能力，学校需要结合当下时代发展的潮流，积极探索新的教学策略并实施。使用相应的教学策略能够将师生之间的距离拉近，提高学生学习的主动性，加强对知识的吸收，有利于高素质人才的养成。

[参考文献]

[1]周开发，曾玉珍.新工科的核心能力与教学模式探索[J].重庆高教研究，2017（3）：22-35.

[2]陈晗，向楷雄，夏志美.新工科的核心能力與创新教学模式初探[J].科技展望，2017（29）：154-155.

[3]张德政，詹钦潮，尹丽祯，等.新工科核心能力与教学模式探索—以佛科院网络工程为例[J].福建电脑，2019（1）：167-168.

[4]陆建红，米晓，范振强，等.新工科课堂教学模式改革创新研究[J].科技与创新，2019（5）：48-50.