盛志琴 梁中魁
(1.武汉大学动力与机械学院;2.中国地质大学)
为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略,2017 年2月以来,教育部积极推进新工科建设,先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”,并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目的通知》,全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验,助力高等教育强国建设。在国家积极推动创新驱动发展,实施“一带一路”倡议以及“互联网+”“中国制造2025”等重大战略的同时,以新产业、新技术、新模式、新业态为代表的新经济蓬勃发展,对工程科技人员提出了更高的要求,迫切需要加快工程教育进行改革创新,推进新工科的建设与发展,开展实施新工科的研究和实践。
新工科建设计划实施以来,各个高校优化课程结构、更新知识体系、创新教育教学手段,培养了一批多样化、创新型的卓越工程师人才。笔者结合多学科工科院系现状,以课程建设为切入点,试图探索在新工科建设背景下,传统工科如机械、能动等专业如何转型升级、改革创新,构建新工科专业体系与人才培养结构。
从顶层设计打通专业建设壁垒、搭建交流平台,将学科基础相同的教师进行组合,比如将物理、化学等与材料相结合,推出跨院(系)优质基础课,促进学科交叉融合及课程改革创新,培养宽口径、厚基础的复合型人才,让学生既学好基础知识,又能掌握学习其他学科文化的方法。
优化课程体系,压缩培养方案总学分,将课程内容进行整合,推出大类平台课与专业核心课,减少专业选修课,对选课人数太少的课程实行撤课等淘汰措施,将时间留给学生,鼓励学生自主探索,将繁重的课堂学习转化为以问题为导向的自主学习。
打造优质专业课程,避免同类型课程“多而不强”,结合国家级和省级一流课程“双万计划”建设契机,力争建设一批国家级一流本科课程。设立示范课堂建设项目,引领带动课堂教学质量整体提高,继续开展以课堂教学为中心的教学研究立项工作,关注教学研究成果在教学中的实际应用,以“青椒论坛”和分享会等形式举行项目中期检查和结题报告,扩大课堂教学学术的示范推广效应。
一直以来,高校的教学手段都比较单一,以教师课堂授课为主,互动教学内容偏少,现代信息技术和现代教学手段利用较少,教师无法及时掌握学生的学习状况以快速调整教学内容和节奏,学生兴趣低、参与度不够、主动学习能力不足。同时,现今海量信息迎面扑来,知识获得日益便捷,教师感受到来自学生和新技术的压力,以传授知识为主的课堂很难激发学习兴趣。因此,在教学过程中,教师要因课制宜选择课堂教学模式与方法,变革传统教学观念,真正以学生的“学”为中心,通过学生“学”的情况,反馈教师“教”的效果,多种教学手段相结合,实现协同育人,达到教学相长的目的。
首先,推行“大班授课、小班研讨”的模式,激发学生思考,参与课堂教学。学校课堂教学中,借鉴国外课堂中的讨论小组方式,合理安排教学与讨论时间,以一定的比例分配,在课程教学上,梳理理论知识、课程结构和内容,提出难点和重点,引入教学案例。小组讨论时,可以定期设立教学沙龙(中英文并用)和知识盲盒等新方式,在小班课堂上进行讨论,通过引导式提问与选择性追问进行启发式教学。这种方式强化师生互动、生生互动,鼓励学生探索解决问题的方法,培养学生创新性、批判性思维,杜绝教师“满堂灌”、学生被动听的现象,可以充分调动学生的学习积极性,并有助于学生利用学习内容和学习时间的“分散性”,激发其自身学习动力,完善其学习目标。
其次,进行翻转课堂、学案导学、任务型教学等教学新方式。开展翻转课堂,将课堂教学与翻转课堂模式混合,利用课堂教学传授本课程基础知识,翻转课堂上学生以课程相关最新研究和进展为题目,自主搜集资料,并进行课堂展示,教师与学生一起探讨和学习,课后教师根据学生的课堂表现并结合学生的课前预习情况,对翻转课堂进行反馈和评价,此种教学方式锻炼学生信息检索、自主学习、独立思考、团队协作、交流表达等能力,在掌握基础知识的同时了解本课程最新的研究成果。
再次,以学生发展为中心,改进课堂教学手段,进行线上线下教学相结合的混合教学。使用“雨课堂”“珞珈在线”等教学平台,以微课为基础,借助于网络教学平台进行发布,实践线上线下混合式教学模式,打造适应学生线上线下相结合,人人皆学、处处能学、时时可学的泛在化学习的网络新环境、资源学习平台和教学互动平台。通过微课弹幕、网络平台在线提问和讨论、引入“雨课堂”,充分利用其“形成性评价”“快捷的课上测验”等特点,对学生学习效果实现了实时评估和反馈等,教学形式由单一课堂教学转化为多平台互动交流,实现教学效果的及时反馈和改进,形成新型教学模式的闭环控制。
最后,大力引进信息化实用工具。加入多媒体动画演示以及计算机虚拟现实设计等现代手段的应用,增强课程的趣味性和直观性,提升教学的先进性和互动性,给予学生学习的自主性、选择性,使学习结果具有探究性和个性化,提升教学效果。
以科研反哺教学,实现协同育人,将国际前沿最新科研成果引入教学,更新教学内容,建设新教材、新讲义;课程设计采用实际工程问题为背景,将理论与实际结合,使学有所用,激发学生参与实验实践的主动性和自主性,培养学生实事求是和创新发现的科学探索精神;采用“以研助学”的新方式,以本科生为主体,建立若干个研究小组,通过个人兴趣爱好自行选择加入导师课题组研究,在科研中学习知识,培养科研素养和创新能力;鼓励本科生参加各类大学生实践创新项目和大赛,激发学生创新、创业的积极性,创新项目的申请、评审、考核和鉴定与科研课题运作模式一致,由专业导师指导学生撰写申请书,开展相应创新实践活动,培养学生创新意识和创业精神。
现在的教学以“灌输”理论为主,实践教学薄弱,内容偏简单,验证性的实验多,综合应用型和探索创新型的实践较少,造成理论教学和工程实践脱节,不利于培养学生解决复杂工程问题的实践能力和创新意识。将学科竞赛与课堂教学相结合,以学生为中心,以培养学生创新能力为导向,开发“课、赛、创”融合的专业课程群,将工程教育与创新实践的理念贯穿其中,构建由公共课程、专业基础课程、专业课程、实践课程及专业实习课程构成的模块化课程体系,注重培养学生对实际工程问题的分析能力和创新意识。在课程内容设计中,贯穿实践能力训练,采用任务驱动、项目驱动等形式,围绕真实项目组织课堂教学,要求学生在项目驱动之下以团队形式合力完成项目规定任务,一方面培养学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力,另一方面培养学生的科学素养、创新意识和创新能力、探索精神和团队协作精神。同时,积极鼓励动员学生加入学科竞赛团队,对于表现优异的学生给予奖励,并在评奖评优时优先考虑,实现本科全过程的实践能力、技术能力、实践创新能力及综合应用能力的培养。
综上所述,新的形势对人才培养提出了新的要求,各个高校要深化专业建设和改革,努力推动新工科教育的思想创新、理念创新、方法技术创新和模式创新,着力构建新工科人才培养体系,完善课程内容,优化授课方式,打造一流的培养模式,培育更多实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。