基于新工科人才培养的工科课程教学改革研究

庞翠娟 范村莹 李雅婷 边 金

在全球经济结构不断调整与升级的当下，中国高等教育正经历着新的一轮变革。推进新工科建设，促进工程教育变革创新，培养具有国际视野的创新型高质量人才，成为当前高等教育教学改革的重要任务。

截至2019年7月，全国普通本科工科专业点共有19447 个，设有本科工科专业的高校占全国的92%，本科工科毕业生人数约占世界总数的38%[1]。工程学科作为全国学科中占比较大、培养高层次人才较多、技术应用范围较广的学科，对其进行教学改革有助于促进高等工程教育进一步发展。为了建设现代化高水平应用型大学，培养创新型、应用型人才，进行工科课程教学改革显得尤为重要。

一、工科课程教学存在的问题

我国许多设有工科专业的高校一开始对专业的划分较细，转专业限制较严，教学内容相对单一枯燥。虽然后来大部分高校借鉴美国等发达国家的工程教育模式[2]，对工科课程教学进行了大幅度改革，重新编排了课程内容，将课程教育分为通识教育和专业教育，在一定程度上丰富了知识体系，但是人才培养方式和课程教学模式仍受传统教育观念的影响，仍然存在一些不足，制约着创新型人才的培养。工科课程教学存在的问题主要有四个方面。

（一）忽视创新型、应用型人才的培养

高等教育以培养创新型人才为目标，可是目前部分高校在课程改革过程中仍忽视创新型人才的培养[3]，忽视大学课程学术性与实践性的统一，忽视学生自主学习能力、综合素养的培养。部分高校工科课程相关内容与基础研究项目、科学研究课题所需的知识不匹配，课程理论教学环节与工程实践严重脱节，导致学生缺乏现代工程设计思想，缺乏综合运用多方面知识分析和解决工程问题的能力，没有充分激发学生的创新思维和创新能力。缺乏立足于实际工程问题的综合性课程，不利于培养学生解决实际工程问题的能力。

（二）教学方式单一

目前，不少高校教师在开展工科课程教学时，仍采用单一的教学模式，统一进行课堂理论知识授课，再按照统一的要求和标准对学生个体进行教育[3]。这种不论学生接受与否的“灌输式”教学方法在很大程度上降低了学生学习的主动性和积极性，不利于学生创造性思维、创新能力的培养[4]。在这种教学方式下，工科学生只是掌握了理论知识，并不会主动思考与解决实际工程问题，不能满足新时代对工科人才的要求。

（三）教学内容滞后

工科教育具有内容庞杂繁多、知识更新速度快、理论性和实践性较强的特征。高校在工科课程教学改革过程中，存在重点教学内容滞后、非重点教学内容烦冗的现象，没有及时根据工程需求更新最新的规范与标准[5]。某些在教材中占有重要地位的知识内容，随着科技的发展已失去原有的重大价值，还有一些教材编写者没有与时俱进，及时更新和重组教学内容，使得某些前沿知识尚未被写进最新的教材。

（四）课程考核方式不科学

目前，部分高校仍采用传统的工科课程考核方式，将考核成绩分为平时成绩和期末考试成绩两部分，采用加权平均法得到最后分值。这种考核方式欠缺科学性，考核成绩组成部分过于简单，未将学生的工程实践部分考虑在内，无法真正全面考核学生的综合能力与教学实际效果，并不能准确体现不同学生的学习效果。

二、基于创新型人才培养的新工科理念

新工科理念在形成时期就在教育界达成高度共识[6]。相关部门主张转变教育理念，把学科导向转变成产业需求导向，逐渐模糊甚至消除专业间的边界，进一步推进专业间的交叉融合。新工科建设的本质是人才培养模式的创新，主要表现为培养方案和知识体系重构等方面的革新[7]。在新工科背景下，高校教育理念逐渐从以教师为中心转变为以学生为中心，使学生来主导培养过程，根据自身需求主动学习。

在新工科教育理念的驱动下，高校应依据社会对工程应用类人才的需求，创新新工科人才培养模式，可以通过对学习积极性的激发，使工科学生自发产生学习兴趣，形成动手解决工程问题的能力。应将培养创新型、国际化的工科人才作为工程类课程教学改革的主要目标，进一步细化学术研究型和复合应用型两类工程人才培养目标，紧跟时代发展，重新提炼专业知识要点，重新构建知识体系，提升人才培养质量。

教育乃国之根本，高等教育更是对人才培养发挥着极其重要的作用。在工科课程教学改革过程中，应坚持育人为本，突出学生的主体作用，根据学生的特点因材施教，培养学生的创新精神和自主学习意识，由学生提出问题并主动探究。还要注意培养学生从事工程设计和技术咨询等工作的能力和素质，帮助其毕业后尽快适应岗位工作。

三、基于新工科人才培养的工科课程教学改革措施

（一）创新人才培养方式

高校在培养创新型人才时，需要采用多元化、创新性的培养方式，不但要使学生掌握扎实的专业知识，还要开拓学生的多方面能力，培养学生的创新思维。教师要转换教学角色，在教学过程中根据自身对专业知识的理解，引导学生运用正确的方法学习，避免无用功。每一位学生都有其特点与潜能，教师要根据学生特点找到适用的教学方法，尊重学生的创新意向，为学生创造实践学习的机会，使其更高效地进行专业学习。

新工科建设以产业需求导向，逐渐模糊甚至消除专业间的边界，进一步推进专业间的交叉融合，因此在开展工科课程教学改革时，可以考虑通识教育课程知识模块与新兴技术的融合[8]，促进专业教育与通识教育融合发展。高校可以根据专业内各教师的专长，组建综合课程教学团队，开设全过程的综合类课程，这样除了可以使学生加深对专业知识的理解，培养学生的学习兴趣与自信心，还可以使学生从宏观上对产业发展周期进行深入把握，提升学生的综合素质。

在开展工科课程教学改革时，可以将侧重点放在科学研究方向，开展研究型课程。研究型课程不仅能强化学生对理论知识的理解，还可以帮助学生解决一些实际工程问题。因此，高校可以开展研究型课程，激发学生对科研的兴趣，提高学生对本专业的认知。很多重点高校均设置和开展了本科学生可报名参加的科研项目，如香港科技大学的学生研究项目、华南理工大学开展的本科生科研机会项目等。这些项目收效显著，均增强了学生创新能力培养的灵活性，加深了学生对科研的认识，提高了学生的理论水平、创新能力、探究能力。

根据产业需求，也可以将课程内容与大学生创新创业项目、创新实践项目、学科竞赛等相结合，开展项目式教学，或者以赛促学，逐步培养学生的兴趣和创新实践能力，提高学生解决问题的综合能力。这样能够实现课堂与工程实践的对接，进一步深化学生对课程内容的理解。

（二）优化教学模式，科学设置教学模块

高校在开展工科课程教学时，可以设置多个教学模块，如知识传授、研讨交流、实验操作与项目设计等模块。合理设置教学模块可以培养学生的工科知识应用能力、探究能力、创新能力等（见表1）。在对工科课程课堂教学模式进行改革的过程中，可适当增加实验操作与项目设计在课程教学中的比例，通过课堂讨论、师生交流、实例讲解等培养学生的综合能力[9]。还可以采用小组研讨教学、案例式教学等教学模式，有效培养学生主动思考和熟练应用所学知识的能力。

表1 教学模块中学生能力的培养

但课程模块的设置还需要注意三点：一是处理好课程教学环节的协调统一关系，明确课程教学内容侧重点；二是设置好理论教学与相关实践训练、课堂教学与课内实验等教学环节的合理占比；三是把握好课堂讨论或答疑、实习实践课程与整个课程体系的联系。增强整个工程课程教学的层次性、创新性、综合性，并强化课程教育的实践教学环节，培养出适应社会需求的新工科人才。

（三）更新教学内容

高校应使课程教学内容与国内外前沿技术发展步伐保持一致，对大学新工科课程教学内容进行及时更新与调整，保证教学内容的时效性。可借助近年来百花齐放的资源共享平台与工具，如利用中国大学MOOC、雨课堂等优质教学平台等，丰富教学内容，开展线上线下混合式教学，激发学生的学习兴趣和学习积极性。例如，广东海洋大学利用超星学习通平台进行线上线下混合式教学，给予教师与学生极大的便利，教师与学生可不受时间、空间限制通过平台进行学习，极大地提升了教学效果。

此外，要积极拓展新的知识传授与信息传递方式，例如，可以通过名师讲坛、研讨短课、学术论坛、跨学科综合课等形式讲授专业知识，可以在研讨课堂上播放国际知名专家的学术讲座视频，就一个知识点引导学生进行深入研讨，提高学生的思维探究能力。在教学中，教师要及时获取本专业的最新知识与技术，接触前沿技术，更新教学内容，以便更好地开展教学。

（四）完善课程考核评价体系

进行工科课程考核时，应转变传统“一卷定终分”的考核方式，采用开放性考核方式。学生最后的考核成绩可由课堂考勤、平时表现、作业、每一次的小测验、实验操作、项目汇报、期中和期末考试成绩等多个部分组成。教师需合理设置各部分权重，适当提高实验操作表现与项目汇报成绩的占比，稍微降低测验与考试成绩的占比，这样可以激发学生参与科研项目的积极性和主动性。另外，教师可以丰富期末考试方式，除了通过传统的试卷答题考查学生学习效果外，还可以采用小组合作完成课题报告、口头汇报、幻灯片汇报等方式呈现学习成果。高校应将过程性评价与终结性评价相结合，丰富课程考核评价主体，完善课程考核评价体系，提高平时表现成绩占比，降低期末考试成绩的比例，力求课程考核结果能够全面体现学生的知识学习与能力训练效果。

综上所述，为培养具有国际视野的创新型高层次人才、推动高等教育不断向前发展，需要对工科课程进行改革，全面推进新工科建设。新时代，高校应借鉴国际化大学教学模式，结合教学实际和工程技术标准，探索多元化创新型人才培养方式，优化教学模式，更新教学内容，完善课程考核评价体系，进行工科课程教学改革，提升人才培养质量，培养出创新型新工科人才。