新工科专业教学创新研究

靳华伟，许虎威

高校工科专业教学工作日益受到重视，被写入《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》［1］。教育部出台了“教学创新改革”的具体政策，把教学质量作为教师考核的重要指标［2］。在创新教学方法研究方面，蔡凡以以电子信息工程专业为例，探索了开展新工科思维下的专业课程体系与课程教学方法［3］；张乐从社会创新思维入手，强调要在设计基础教学中，立足于生活，将社会创新思维融入其中，推进设计基础教学与生活艺术元素相融合［4］；冯丹丹将现代信息技术作为教学工具与创新方法应用于教学中，并使之与传统的学习理念和方法有效融合［5］；董晓红等采用TRIZ 理论创新方法，科学地优化教学内容、时间安排，提高翻转课堂的教学效果［6］；宋书中等通过开展探究式、参与式教学，以激发学生的学习动力和专业志趣为目的，探索了创新教育与专业教育紧密结合的具体方法［7］。本文在借鉴上述研究成果的基础上，以提高教师现代化信息技术与教育教学深度融合能力出发，探索智慧教育背景下专业教学的新形态、新思路，以期为进一步提高本科教学质量服务。

一、创新教学目标

新工科专业教学要遵循自身学校的办学定位目标和创新型人才培养宗旨，要充分结合学生的学情和思维特点，并力求达到如下目标：

（1）知识目标：掌握新工科专业涉及知识点的组成、结构和工作原理，理解基本方法，了解新工科专业发展的现状和趋势。

（2）能力目标：理论与实践相结合，鼓励学生深度分析、大胆质疑，培养学生解决复杂工程问题的能力、严谨科学的求真态度、勇于创新的精神。

（3）素质目标：通过与教学内容相关的法律法规、标准规范引导学生的规则意识，提炼“爱国情怀、文化自信、社会责任”等价值范式，帮助学生认清肩负的历史使命和时代责任。

本文基于上述教学目标和下文中的教学痛点，通过建立课程资料库、精准把控教学大纲计划、制作PPT、精选视频资源、推荐经典书籍资料、完成作业问答和拓展案例手册、建设课程资料库和信息化平台等措施，以期在“特色+信息化+思政”教学架构、“科研+企业+平台”教学体系和“实践+探索+互动”教学形式上实现“三维一体、相互融合”的教学创新。

二、创新教学改革思路

在信息时代的今天，新科技的“急速”引入和新信息的“无序”释放给教师带来了更宽广的教学探索之路，却也给现场教学带来更多的挑战、痛点和思考。结合现实教学中的“痛点”，本研究设计的新工科创新教学思路如下：

1.针对“评价单一”痛点，建立“评价—反馈—改进”教学机制

针对传统的注重结果评价的弊端，新工科专业教学旨在建立“进程式评价体系”，通过引入专业认证课程的“评价—反馈—改进”教学机制，辅以质量标准和学习效果等手段，实现教学过程持续改进和课程评价效果反馈的闭环（见图1）。其有两个亮点：一是利用超星尔雅等大数据信息化技术，实现教学过程的“可记录、可考评、多维度、多模式、多指标、全方位、多阶段性”；二是学生成绩评定采用多种成绩加权求和方式，加入了综合实践、小组讨论汇报、学生动手能力考察、线上数据、大作业等形式，可以更加合理全面地评价学生学习效果。

图1 进程式教学评价体系

2.针对“思政融入僵硬”痛点，融合课程思政于学术价值导向之中

新工科专业的教学要将当下的课程思政目标和教学知识点有机结合，把学术资源有效转化为思政教育资源，融合“知识传授”与“价值引领”，提炼“爱国情怀、文化自信、社会责任”等价值范式，以期在专业学习中潜移默化地对学生进行科学价值观的熏陶。本研究以“汽车电子控制技术”课程为例，建立了课程知识与思政要素之间的对应关系，具体包括“目标知识与党的宗旨”“过程知识与解决问题的程序”“性能知识与本职岗位责任”“临界知识与拒腐防变”“安全知识与生命价值”“策略知识与自身价值实现”“检测知识与查摆问题”等，形成了该专业课教学的课程思政知识体系（见图2）。

图2 知识体系及其对应的思政要素

3.针对“信息化载体弱”痛点，创新信息平台优化教学过程

新工科专业的教学要充分利用超星尔雅教学平台，实现信息化载体下的“教师先动、学生主动、师生互动”的多维互动局面。具体来说，采用理论与实践相结合的信息化教学方式，在信息化签到、选人、抢答、投票、问卷、测验、任务、评分、讨论、小组等基础上，建立创新信息平台，实现信息化载体下的教师先动、学生主动和师生互动等多维互动，进而由超星尔雅等平台增强动机、提升效率、转换角色和协作共赢，寓道于教、寓德于教、寓教于乐，最终提升基于创新信息平台的教学效果。创新信息平台建设思路如图3 所示。

图3 创新信息平台思路

4.针对“互动乏力”痛点，促进教学相长协调发展全面提高

新工业专业的教学要以“优选教学内容、改革教学方法、提高教学质量、注重创新思维、团队精神培养、激发学生学习热情”为方针，最大程度地发挥教师和学生的主观能动性，以期同时提高“教”与“学”的质量。具体来说，本研究建立了“内容回顾”“问题解答”“知识讲解”“仿真操作”“分组讨论”“课程翻转”“总结归纳”和“课外活动”等八大模块，形成“签到”“在线文档”“资料下载”“分解任务”“选人”“学生评分”“学生反馈”“教师评分”“问卷”和“互动答疑”等十项互动。这样，在交流讨论和反馈提升中，师生之间实现了教学相长、协调发展和全面提高。具体的教学互动形式如图4 所示。

图4 具体的教学互动形式

5.针对“实践不足”痛点，利用学科竞赛等形式引领学生动手实践

新的教学方法要充分利用工科专业的实践教学特色，引导学生积极主动地参与学科竞赛，以赛代练，提高动手实践能力。具体来说，高校要借助学科竞赛的资源与机会，“以企业需要”为导向创新教学方法，探讨“以企业应用”为主的学科竞赛新模式，构建和加强竞赛平台，以学科竞赛促进实践，以实践提升教学效果。除学科竞赛外，还要鼓励学生积极参与教师的科研项目，让学生在解决复杂工程问题的过程中逐步培养其综合能力。学科竞赛与科学研究的成果反馈到课程教学之中，可以让师生在相对较高的起点上共同提高教学效果。

三、创新教学模式与路径

1.不断完善与创新混合式教学模式

在现代教育技术的加持下，混合式教学已经成为了新工科专业教学的重要特征。因此，新工科专业教学要以学生能力提升为核心，以学生知识需求为切入点，不断创新与完善线上和线下相结合的混合式教学，切实提高教学效果。需要注意的是，混合式教学的优势在于能够调动学生参与教学的主观能动性，增强学生的主人翁意识，使之真正参与到教学活动中来，形成教学源头的创新，并最终实现创新专业教学的闭环。

网络教学平台是混合式教学的主要载体。因此，新工科的专业教学要集合信息化教学优势，开发网络教学平台，使其充分展示教学信息、知识章节、知识介绍、教学团队、教学方法、教学条件、教学效果和参考教材等条目。其中，“知识章节”建设是关键和核心。每个“知识章节”都要配有完整的教学资料，如PPT、视频、动画、图片、参考书籍、例题、课后作业等，并对重要的教学环节进行质量诊断，设置测试、阅读、观看视频等任务点。除了开发网络教学平台外，新工科专业教学还要善于利用多种信息化教学手段，使之形成交错的网络，并使每一种教学手段恰如其分地运用于课前（“前置预学、学情诊断）、课中（明确目标、探究学习、解决问题、成果展示、深化巩固）和课后（反思分享、拓展提升）这三个环节九个步骤之中。

线下教学活动同样重要，其功能主要包括“联系实际，回忆旧知”“创设情境，明确目标”“小组交流，协作探究”等。尤其是在课堂教学讲授过程中，不仅注重学生知识的掌握、能力的提升，还要重点关注学生思想品德品质的塑造，帮助学生认清自己肩负着的重大历史使命和时代责任，最终落实“立德树人”的根本任务。

混合式教学模式同样为多视角评价机制建设提供了便利。例如，利用新型信息技术可以对教师教学过程、教师日常活动数据、学生学习过程和学习行为进行记录、分析，从而更为科学、准确地反映教学的真实情况。

2.创新途径

（1）教学架构创新——特色+信息化+思政。新工科的专业教学架构既要强化专业特色，也要加强课程数字信息化建设，更要融入思政教育。教学架构要靠优化各类教学资源才能实现。具体来说，要将教学内容、教学方法、教学平台、教材和网络资源建设等，围绕“立德树人”的总目标和学校专业培养方案（或教学大纲）中的具体目标，构造成具有简洁性、条理性和层次性的资源架构。

（2）教学体系创新——科研+企业+平台。新工科的教学体系是开放的体系，是校内理论教学与校外实践教学相结合的体系，是能够体现和促进创新的体系。具体来说，要将教师科研纳入人才培养方案制定、教学体系设置和教材建设之中，要将教师的科研成果融入教学内容中；要加大校企合作深度，从企业现场需求出发，加强对教师的培训力度；要借助产学研共建平台，全方位地进行人才教学模式探索，构建产学研一体化工程教学体系。

（3）教学形式创新——实践+探索+互动。新工科教学形式要有“新”展现，即不仅是教学内容要新，还要教学形式新。具体来说，要将科学研究和教学实验结合，推进实验内容、方法改革与创新；要引导学生积极自主探索，开展研究性、创新性实验，提高学生实践能力和创新精神培养，使学生勇于挑战知识的未知领域；要将实验教学接入到网络课程平台，在确保教学实效的基础上保证其正常运行、维护和升级。

四、创新教学案例与教学反思

1.创新教学案例及效果

本研究以“汽车防抱死制动技术”为教学案例，以期全面展现所设计的新工科专业创新教学体系（见图5）。此教学体系强调“教学—反馈—改进”的教学范式，实现了教学架构创新、教学体系创新、教学形式创新的“三维一体、相互融合”体系创新，回应了教学评价单一、创新实践不足、师生互动乏力、信息化载体弱和思政融入僵硬等痛点。

此外，本研究在应用过程中还收到两点成效：一是信息化教学资源建设及使用效果好。建成的信息化教学资源已面向工科相关专业学生开放使用，得到了学生的积极反馈，学生的认可度高，学生的综合素质得到显著提高。目前，该成果已在安徽理工大学和多所高校中推广应用，社会认可度较高。二是学科竞赛效果好，学生受益面广。新的教学机制深入贯彻学科竞赛思维，基于学科竞赛提升大学生实践能力，加强了与企业的联系，解决了部分工科专业科研支撑教学素材少、工程实践能力不足等问题，将最终为培养符合社会要求的工科专业创新型人才奠定基础。

2.创新教学反思

在教学实践中我们体会到，新工科专业的教学创新至少要持续保持以下两个反思：一是能否围绕“德”做文章，在强化学生知识获取和能力提升的同时较好地影响学生思想品德，提升课程思政的实效性；二是能否围绕“新”做文章，将教学创新常态化，随时将新的教学内容与新的教学手段及时地应用于教学之中。同时，教学创新是牵一发而动全身的事，需要各项管理制度的支撑，我们需要持续思考提升教师创新教学积极性的制度性问题。