新工科背景下面向创新人才培养的课程建设改革与实践

2023-10-24陈志刚王传涛姚圣卓

装备制造技术 2023年8期

陈志刚，王传涛，姚圣卓，张璐

（北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京 100044）

0 引言

课程作为高校专业的基本单元，是进行教育教学、人才培养的第一阵地。课程建设是提高教学质量和实现人才培养目标的重要途径，课程建设一般包含课程体系设置、课程内容、教学模式等诸多方面，专业课程设置是否科学合理、内容是否先进、课堂教学方法是否恰当直接影响专业人才培养质量[1]。近年来，在教育部积极推动新工科建设，着力培养创新型卓越工程人才背景下，对专业课程建设也提出了更高的要求[2]。

围绕机械电子工程专业课程建设与教学实践，在新工科建设、工程教育认证等人才培养理念的指导下，结合学校办学定位和专业特点，以立德树人为根本任务，以培养专业素养高、创新与综合能力强的专业人才为目标，对专业课程建设进行了改革实践，以提高专业人才质量。

1 存在问题

机械电子工程专业作为传统专业的升级版，受限于传统教学理念及方式，在专业人才培养和课程建设方面还存在一系列问题：

（1）教育教学理念落后，创新人才培养质量有待提高。新工科建设和工程教育强调卓越人才的培养，注重科学、技术、工程、人文相统一，特别是在解决复杂工程问题的能力方面要求较高。而传统人才培养是以知识传递为主，注重“教”忽视“学”，对学生的学习产出重视不够，特别是对新工科人才应具备的核心能力（即实践能力、创新能力、自主学习能力）重视不够[3]，因此，教师在教育教学理念、专业理论知识及教学方法等方面亟须更新。

（2）课程体系不够健全，课程内容陈旧。机械电子工程专业大多为原来机电一体化方向或专业改造而来，多数延续了原来的课程体系，然而，传统的课程体系和课程内容适应不了新时代行业或学科的发展，大部分教材的内容都滞后时代发展，导致毕业要求指标点以及专业培养目标不能有效达成[4]。

（3）教学方法单一，课堂教学效果不高。传统课堂教学基本为教师讲授、学生被动接受的方式，教学过程中忽略了学生的学习过程和学习体会，课堂上缺少互动以及学习反馈，教学效率欠佳。近年来，在线上教学的驱动下，出现了MOOC、SPOC、雨课堂等教学形式，但由于学时有限、学生个体差异较大、教学设计缺乏思考等，未能有效提高课堂教学效果。

（4）课程思政融入不够，素质目标达成不够理想。传统的教学活动注重知识内容的传授，在人文情怀、价值引领和社会责任等思政教育方面的重视不够或方法不合适，思政育人的效果不能得到很好的体现，不符合新工科要求的卓越型人才培养目标要求。

（5）考核评价方式单一，不能激发学生内驱力。传统的课程考核评价方式以作业和考试为主，实践环节则以实验报告为主，这些考核方式重视学习结果，评价方式单一，难以对学生的综合能力进行评价，也忽略了考核评价对于学生学习的激励与引导作用。

2 新工科背景下课程建设改革举措

2.1“知识+工程思维+创新能力”人才培养思路

改变传统课程以传授知识为主的理念，课程改革以新工科人才培养要求为牵引、以工程教育专业认证为准绳。根据新工科背景下对人才培养规格的要求，结合学校办学定位、行业需求和机械电子工程专业特点，建立“知识+工程思维+创新能力”专业人才培养教育理念，在课程建设中坚持“以学生为中心，以产出为导向”的教育理念，关注学生个性特点与学习过程，重视创新实践能力与综合素质的培养。

2.2 加强多学科交叉融合，注重教学内容整合设计

课程体系是专业为达到人才培养目标而开设的一些列课程，其设置是否科学合理直接关系到人才培养规格要求的达成[5]。为了进一步优化课程体系，注重学生创新意识、创新能力、创业素质的培养，在新工科建设人才培养导向下，根据机械电子工程人才培养目标和毕业要求，重捋专业课程体系，尤其是专业方向课程方面，注重新兴技术和跨学科知识的融入，如“人工智能”“大数据”等。在教学内容方面进行重构优化，尤其是在新工科建设背景下，课程内容既要反映课程的基本理论、知识和技能，又要反映科技发展最新成果，对于专业课程，同时要有一定的学术性和先进性。因此，在教学内容设计上提出“三个注重”：注重新理论和学科前沿知识的介绍，注重教学内容的高阶性和挑战性，注重理论联系实际和综合应用能力的培养。在课程教学目标指导下，对教学资源进行精选整合，实施单元化或模块化教学，通过理论与实践相结合的方式达到知识传授与能力培养的一体化。

2.3 建立层级式实践教学体系

实践教学是本科教学中的重要环节，在专业教学计划中占很大比重，是实现新工科建设和人才培养的重要途径，也是工程教育专业认证对毕业生解决复杂工程问题能力考查的主要依据[6]。为了使学生在大学四年不间断获得创新创业教育机会，修订了培养方案和教学大纲，在通识教育、专业教育、专业实践、毕业实践等各环节均融入了创新创业教学环节。例如，在大一开设“科研训练与实践创新”创新创业基础课，包含创新思维训练、结构创新设计、电子创意实践、ERP 创业训练等模块，通过案例分享、研讨分析、实践训练等方式提高学生对专业的认知，激发学生创新意识，学生100%参与双创活动，同时也为后续专业分流奠定了基础，学生根据兴趣和特长选择适合自己的专业和教育，实现了因材施教。大二和大三开设创新创业导向课，并通过第二课堂引导学生参与校内外各类学科竞赛活动，大四则主要通过企业实习和毕业实践培养学生的工程创新实践能力。经过几年的探索和实践，逐渐形成了创新创业基础课程、创新创业导向课程、创新创业集中实践、开放性创新活动以及毕业创新实践的五层递进式创新创业实践教学体系，如图1 所示。

图1 多层级创新教育体系

2.4 利用信息化教学手段提高课堂教学效果

利用现代信息技术提升课堂教学效率、丰富课堂教学方式，积极进行在线教学资源建设；设计在线课程与课堂教学的融合方式与方法，建设优质的线上资源供学生线上学习，并辅助线上线下混合课堂或小班研讨课教学开展。持续进行信息化教学改革，利用泛雅平台、雨课堂等教学平台积极开展线上线下混合式教学、小班研讨课等教学改革。课前引导通过发布学习目标和课前测引导学生自主学习；课堂教学中采取互动式教学，以教师为主导，学生为主体，提高学生的课堂参与程度和学习获得感；课后则通过答疑、作业以及线上测试环节进一步巩固所学内容，把课堂45 min 延伸到课外，从而增强教学灵活性。

2.5 通过教学方法改进提高课堂教学质量

采取传统板书结合现代媒体、教师传授结合小组讨论、理论教学结合实践教学、基础知识结合学科前沿的“四结合”教学模式。教务处和学院组织教师参加“教学基本理论、教学基本技能、专业提升技能”系列培训，开展教学培训和研讨，鼓励教师在教学中根据课程特点与课程内容开展问题牵引、案例分析、小组团队研讨等教学方式改革，最大限度地促使师生之间的教学互动，激发学生的学习兴趣和主动思考，注重培养学生的自主学习能力、工程思维意识和实践能力。提高课堂教学高阶型，创新教学方式，适当增加学习内容的挑战度，给学生合理增负，提高教学质量。

2.6 形成“全过程融入思政教育”的课程思政模式

课程教学中知识传授应与价值引领同向同行，有机融入。为了更好落实立德树人，在修订课程教学大纲时，结合毕业要求和课程属性在课程目标中增加了人文素养、家国情怀或科学素养等育人目标。在总体知识能力目标的基础上按各章节内容针对性设置育人目标，实现知识——能力——素养的有机统一。鼓励教师积极开展课程思政改革，在课堂教学中融入“课程思政”教学设计，根据专业课程特点，合理安排思政内容，按照通识教育课、专业基础课、专业核心课、专业实践课等不同类型课程的教学内容及特点，分别确定课程思政元素和教学融入策略。通识教育课侧重培养学生良好的人文素养和正确的价值观，专业基础课和专业核心课侧重培养学生自主学习、爱国情怀和科学素养；专业实践课则主要培养学生的职业素养社会责任感，形成“同向同行、协同育人”的思政育人模式。构建“以学习任务为明线，以思政育人为暗线”的教学模式，明线上以专业知识学习为任务，暗线上将知识传授、能力培养和素质塑造统一起来，赋予课程教学生动丰富的内涵，将课程思政贯穿到教学全过程，如图2 所示。

图2 双线式全过程课程思政模式

2.7 完善课程考核评价方式

新工科和工程教育专业认证注重对学生能力的培养，因此，传统上期末考试的考核机制已不再适应专业认证的要求。在课程教学改革中，采取OBE 成果导向理念，既注重教师的“教”，更注重学生的“学”，侧重学生综合能力与素养考核，为了较好达成教学目标，制定了多元化、全过程考核方式，细化了各考核环节评分标准，设计了明确的课程教学目标达成度计算和分析方法，实现课程考核向过程考核转变，提高了教学目标的达成度。