多元驱动的地方高校工科专业课程创新与实践

［摘 要］高等工程教育发展要求工科专业课程回归工程实践，革新传统教学模式与方法。文章在分析我国高等工程教育发展的基础上，总结了科技革命、产业变革、教育理念进步和国家社会需求等影响工科专业课程建设的多元驱动力，建立了“多元驱动、问题导向”的工科专业课程建设模式，并以土木工程专业钢结构课程为例，梳理了教育理念亟待完善、思政元素融合不深、教学模式相对单一、团队建设有待加强等存在的问题。基于长期的教学实践和探索，以立德树人为指导，对课程进行了改革探索，包括：不断优化教学目标，完善课程持续改进机制；坚持立德树人，有机融入课程思政元素；落实“以学生为中心”，创新教学资源形式与载体；聚焦教育技术改革，建设全媒体教学平台；推进智慧教育融入，构建高效的课堂教学模式；构建学习共同体，打造优秀的教学团队，形成了“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的教学成果。这种“多元驱动、问题导向”的专业课程建设模式在钢结构课程中的应用表明，该模式有利于课程教学创新、激发学生兴趣，能促进学生自主学习，并提升了教学效果，具有稳定性、系统性和实践性的特点。

［关键词］多元驱动；问题导向；“新工科”；钢结构课程建设；“工程教育认证”

［中图分类号］G64 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）16-0039-08

习近平总书记在国际工程科技大会上指出：“未来几十年，新一轮科技革命和产业变革将同人类社会发展形成历史性交汇，工程科技进步和创新将成为推动人类社会发展的重要引擎。”[1]可见，在新一轮技术革命和产业变革的时代背景下，工程技术已成为社会发展的重要原动力。服务于为国家发展输出高等工程技术专业人才，高等工程教育面临着立足新发展阶段，加快培养多元化、多层次、多类型工程人才的任务[2]。为此，亟须在人才培养目标、培养制度、课程体系和培养过程等方面进行改革创新。近年来，在“一带一路”“新工科”“产教融合”“创新创业”“工程教育认证”等重大国家战略和政策、先进教育理念和方法等指引下，在工科专业人才培养模式[3-4]、课程体系重构[5-7]、评价机制[8-9]、资源建设[10]等方面进行了大量的改革与实践，取得了一定的成效。

专业课程是专业人才培养过程的主要载体，也是专业培养方案的基本元素，关系到专业人才培养目标的达成和高等工程教育改革的实现。因此，有必要建立专业课程建设与高等工程教育改革协同发展的模式，坚持推动教学内容、教学资源、教学方法等方面的持续改进，不断适应国家、社会和行业发展需求。

合理开展工科专业课程建设，首先需要厘清我国高等工程教育的发展脉络，从而为深入理解现阶段工科专业课程存在问题的历史根源、提出适应高等工程教育发展的解决方案提供借鉴。1949年以前，高等工程教育培养以通用工程人才培养为主要目标。中华人民共和国成立后，高等工程教育发展可分为以下4个阶段[4，11]：（1）1949—1978年，高等工程教育学习苏联，按照产品设置专业，培养专门工程师。（2）1978—1997年，高等工程教育开始全面恢复和重建，一方面，理工科院校数经历起伏调整，20世纪80年代理工科院校数从184所增长至275所，20世纪90年代末，我国高等教育进入综合发展阶段，理工科院校数逐渐减少并趋于稳定；另一方面，整理和规范了过于细化的工科专业设置，1984年工科专业设置由664种调整为255种，1993年工科专业门类由15个增长至22个。总体上，这一阶段我国高等工程教育以培养高级专门人才为目标，但由于受到工程科学化影响，工程教育模式与科学家培养模式相近。（3）1998—2016年，高等工程教育的发展与建设阶段，工程教育规模得到质的飞跃，工科本科生数量大幅增长。这一时期，我国部分高校工程教育培养模式开始分化，随着2010年“卓越工程师教育培养计划”的实施，逐渐形成了培养研究型、设计型、生产型、服务型四类工程人才的模式。（4）2017年至今，高等工程教育的创新与质量提升阶段，经过“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”后，“新工科”建设步入了实质推进阶段，工程教育强调培养服务国家战略、满足产业发展需求、引领行业发展方向、推动未来技术发展的紧缺人才，工科专业人才培养模式不断创新，逐渐形成高等工程教育发展的“中国经验”和“中国模式”[12]。

上述分析可见，一方面，高等工程教育改革必须通过推进专业课程建设，才能落到工程人才培养的实处；另一方面，现阶段为适应高等工程教育发展，专业课程建设也必须服务国家战略、紧跟行业前沿、对接区域发展，同时面向未来技术和产业发展。鉴于此，考虑社会经济和高等工程教育发展，构建以“多元驱动、问题导向”为核心的工科专业课程建设模式。本文以苏州科技大学（以下简称我校）土木工程专业钢结构课程为例，梳理地方高校工科专业课程教学的痛点问题，推动“以学生为中心”的工科专业课程教学改革，形成“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的课程教学成果。

一、“多元驱动、问题导向”的工科专业课程建设模式

（一）影响工科专业课程建设的多元驱动力

1. 我国高等工程教育发展的趋势

近年来，我国高等工程教育从科学化逐渐回到关注工程实践的根本，相应的工科专业课程也应该回归工程。回归工程需要关注高等工程教育的系统性和整体性，在注重实践的同时追求理论和实践平衡，注重学生知识、素质、能力协调发展，满足工程教育利益相关方的需求[13]。

为此，进入21世纪后，国家层面积极推动了高等工程教育的改革发展：（1）2007年，教育部发布《教育部关于成立全国工程教育专业认证专家委员会的通知》[14]，推动我国工程教育质量监控体系构建；2013年，我国成为《华盛顿协议》预备成员；2016年6月，我国成为《华盛顿协议》正式会员，标志我国工程教育专业认证体系与国际认证体系实质等效。（2）2008年，教育部高等教育司成立“CDIO工程教育模式研究与实践课题组”（CDIO意指构思Conceive、设计Design、实现Implement、运作Operate），研究CDIO工程教育模式、理念、做法，指导我国高校开展CDIO工程教育模式试点工作；同年，确立第一批18所CDIO试点高校；2016年，组织成立了“CDIO工程教育联盟”[15]。（3）2010年教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”，以期培养一大批创新能力强、适应经济发展需要的高质量各类型工程技术人才；2013年，教育部、中国工程院印发《卓越工程师教育培养计划通用标准》。（4）2017年起，教育部积极推进“新工科”建设，先后形成“复旦共识”“天大行动”“北京指南”，探索中国工程教育模式；2018年3月，教育部办公厅印发《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》，高校“新工科”建设步入实施阶段；同年9月，教育部、工业和信息化部、中国工程院发布《关于加快建设发展新工科 实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》。

2. 工科专业课程发展的驱动力分析

在高等工程教育整体发展趋势的引领和推动下，专业课程建设也相应有了新的突破和发展。王庆等提出了一种适用于混合式教学的成长型CDIO教学模式，并用于印刷专业课程实践，取得了较好效果[16]。梁军等对“新工科”背景下的自动化专业课程教学体系进行了优化重构[5]。栗婧等围绕“新工科”内涵和人才培养需求，从课程元素、课程知识体系、教学方法和教学评价方法等方面构建了安全工程专业课程教学模式[17]。郑超等立足“能力导向、价值引领、系统耦合、深度学习”的课程建设思路，进行了材料成型工程设计与实践课程的改革[18]。宋跃等开展了目标导向（OBE）的课程评估实践，总结了课程标准调研不足、实验实践含金量不高等问题[19]。上述研究可见，专业课程建设的驱动力直接来自高等工程教育的发展，而高等工程教育发展的动因又来源于科技革命、产业变革、知识生产模式变迁以及国家社会需求等[11-13，20]。因此，从回归工程的角度，结合我国高等工程教育发展规律，笔者认为，工科专业课程建设的驱动力主要来源于以下四个方面：

（1）科技革命

每一次科技革命都推动了人类文明和社会的进步，并为产业变革、知识生产模式变迁做好铺垫和基础的准备，从而对课程知识更新与授课方式发展提出了要求。目前，新能源、新材料、信息化、人工智能、大数据等技术快速发展，多学科“跨界、融合、创新”要求越来越高，对工程技术人才提出了新的挑战和要求。

（2）产业变革

工程教育的目的为培养高素质工程人才，直接服务于产业发展。每一次产业的变革都会对人才的知识、能力和素质提出新的要求。当前，我国工业正在由劳动密集型、资本密集型向技术密集型转变，高新技术产业将是我国工业发展的重要方向，专业课程的建设必须回应这一工业及产业变革的需求。

（3）教育理念进步

知识的传授必须遵循知识生产模式的基本规律，而知识生产模式经历了三代转型变迁。知识生产模式1以学科为中心，知识生产具有同质性、等级制的特点；知识生产模式2以跨学科为基础，知识生产具有异质性、非等级制的特点；知识生产模式3即知识产生耦合围绕“高校—产业—政府—社会”四维螺旋结构，导向现实情境、指向具体语境、肩负社会责任、唤醒产业意识[20]。随着知识生产模式的变迁，高等工程教育的理念不断进步，“立德树人”“产教融合”“以学生为中心”等理念已深刻融入高等工程教育改革的过程，也应该落实到专业课程教学。

（4）国家社会需求

课程建设方向一方面应该适应国家对行业发展的要求，另一方面应该服务地方区域经济社会发展的需求。当前，国家大力推进“一带一路”倡议，发展建筑工业化，加快土建行业升级转型，对专业课程的目标、内容、授课方式等均提出了更高的要求。

（二）“多元驱动、问题导向”的课程建设模式

驱动专业课程建设的四个因素是不断发展的，特别是在“知识爆炸”的今天，新理论、新材料、新工艺、新方法不断出现，持续从各方面影响着课程目标、教学内容、授课方式等，因此，课程建设的过程也是一个课程持续改进的过程。如图1所示，“多元驱动、问题导向”的课程建设模式从科技革命、产业变革、教育理念进步、国家社会需求等外部驱动力出发，充分结合高等教育立德树人的根本要求，以及教师、学生对课程教学改革的内部需求，通过梳理专业课程的痛点问题、提出专业课程建设的措施、开展课程改革效果评价和推广实践课程改革成果，形成课程建设的持续改进模式。

1.梳理专业课程的痛点问题

围绕培养学生解决复杂工程问题能力的要求，从科技、产业、教育理念和国家社会需求的多元驱动力出发，坚持立德树人的根本任务，结合教师授课和学生学习的内部需求，针对具体专业课程教学现状，梳理课堂教学中存在的影响学生学习的切实问题。

2.提出专业课程建设的措施

以切实问题为导向，坚持“以学生为中心”，运用先进的教育理念，改进课程建设机制，优化教学目标，设计教学内容，丰富教学资源，创新教学方法，改革考核方式，通过教学改革促进工科学生的学习。

3.开展专业课程改革效果评价

从课程目标达成和毕业要求达成两个方面评价课程教学改革效果，一方面通过课堂成绩、考试成绩等客观方式进行评价，另一方面通过问卷调查等主观方式进行评价。根据评价的结果，对课程建设的具体措施进行持续改进。

4.推广实践专业课程改革成果

对实施效果较好的课程建设措施进行校内外推广实践，并根据推广实践效果检验专业课程痛点问题提出是否合理，能否反映当前科技、产业和教育理念的发展，是否符合国家社会需求，从而对专业课程痛点问题、课程建设措施、改革效果评价方法进行持续改进。

上述课程建设模式遵循“以学生为中心、目标导向、持续改进”的教育理念，以立德树人为根本，围绕解决复杂工程问题能力培养的核心问题，在科技革命、产业革命、教育理念和国家社会需求等多元驱动力作用下，不断持续改进专业课程教学，具有稳定性、系统性、实践性等特点。（1）稳定性：一方面，“多元驱动—梳理问题—解决措施—成效评价—推广实践”的课程建设过程相对稳定；另一方面，多元驱动力的持续发展为课程教学的持续改革提供了稳定的原动力。（2）系统性：该模式充分考虑了影响课程建设的多个因素，涉及教学内容、教学方法、教学资源等课程教学的各个方面，并且形成了以问题为导向的课程建设完整闭环系统。（3）实践性：该模式思路清晰、过程明确，具有较高的可操作性，可用于工科专业课程的建设中。以下将以我校土木工程专业钢结构课程为例，阐述上述课程建设模式的实施过程及成效。

二、注重问题导向，梳理专业课程的痛点问题

（一）课程建设的要求分析

钢结构课程是土木工程专业本科教育的主干专业课程，课程注重培养学生掌握钢结构基本知识和理论，培养学生分析和解决问题的能力、应用行业标准及专业规范的能力，以及工程质量意识和责任意识，使学生具备从事钢结构领域工作的基本素质。近年来，科技进步、产业变革、教育理念更新以及国家社会需求变化给钢结构课程的建设不断提出新的要求：

1.科技进步

进入新时代，钢结构相关技术更新加快，标准、规范、规程等重要文件多次修订，必须在教学内容中反映新技术的发展；同时，现代信息技术不但融入钢结构技术，而且逐渐与教育教学深入融合，因此要积极探索智慧教育新形态，开展相应教学模式改革。

2.产业变革

我国土木工程行业正在向技术密集型的新型工程行业发展，建筑工业化、全过程工程咨询、融合基础设施发展等行业新发展都对土木工程人才培养、具体课程的落实提出了新的要求，钢结构课程的教学目标、课程内容和教学资源必须随之发展。

3.教育理念更新

随着知识生产模式的转变，教育理念不断发展，“工程教育认证”工作持续推进，“立德树人”“以学生为中心、目标导向、持续改进”“产教融合”“CDIO教学模式”等新理念亟须在传统专业课程中发挥作用，如何择优将上述教育理念在钢结构课程中落实成为钢结构专业教学重点关注的问题之一。

4.国家社会需求变化

一方面，土木工程正在“一带一路”倡议、建筑工业化、产业升级转型等因素影响下快速发展；另一方面，我校地处“长三角”区域核心城市之一的苏州，定位于培养“高素质、有特色、应用型创新人才”，随着“长三角”区域一体化进程不断深入，区域经济发展对标国际先进水平，行业转型要求领先国内同类企业。这些都对钢结构课程教学目标与内容提出了新要求。

（二）课程教学的问题分析

基于上述分析，结合地方高校现实情况，在长期的钢结构课程教学中，逐步梳理出钢结构课程教学存在的问题，归纳如下：

1.教育理念亟待完善

原有的课程目标与毕业要求对应关系不够明晰，对目标达成情况缺乏科学的评价方法；课堂教学以教师为主，学生参与度和主动性不足；课程持续改进的机制不够完善。亟须在课程建设过程引入“以学生为中心、目标导向、持续改进”的先进教育理念。

2.思政元素融合不深

传统的钢结构课程教学强调专业知识和能力的提升，相对忽视了在专业教学过程中融入对学生世界观、人生观和价值观的引导，缺乏专业教育与正确导向的有机结合。

3.教学模式相对单一

现阶段行业亟须具有较高实践能力的应用型本科人才，而钢结构的传统课堂讲授模式多从教师授课角度出发，强调基本理论的讲解，教学手段单一，缺乏引导学生主动对实际工程构造、技术和方法等的深入学习。

4.团队建设有待加强

地方高校优秀教学团队的相对缺乏，导致课程教学水平取决于单个授课教师的教学能力，相同学院、专业的不同班级学生学习效果相对不均衡，先进的教育理念和模式无法通过单打独斗服务于全体学生。

（三）课程教学改革框架构建

针对上述地方应用型本科院校钢结构课程教学面临的痛点问题，提出了如下改进措施：（1）针对教育理念亟待完善问题，不断优化教学目标，完善课程持续改进机制；（2）针对思政元素融合不深问题，坚持立德树人，有机融入课程思政元素；（3）针对教学模式相对单一问题，创新教学资源形式与载体，构建全媒体教学平台，在此基础上构建融入智慧教育的高效课堂教学模式；（4）针对团队建设问题，构建学习共同体，打造优秀的教学团队。这些措施逐渐形成了“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的钢结构课程教学成果（见图2）。

三、以学生为中心，推进工科专业课程教学改革

（一）不断优化教学目标，完善课程持续改进机制

传统钢结构课程建设机制不健全，课程教学改进缺乏目标导向和顶层设计，导致专业课程教育理念与技术发展滞后于社会与科技进步。为此，一方面，适应时代发展，动态优化教学目标，逐步引入思政、美育、劳育等价值观元素，塑造合格的社会主义接班人；另一方面，依据持续改进的土木工程人才培养方案和毕业要求指标体系，明确钢结构课程在土木工程专业课程体系中的定位，梳理课程的专业目标。

在此基础上，坚持目标导向，更新教学内容，创新考核方式，建立课程目标达成情况评价方法。对学生的考核环节进行创新，由在线任务完成情况统计、课堂互动表现、作业完成情况和期末考核成绩等部分组成，调动学生学习的积极性和主动性。基于“闭环管理，持续改进”理念，构建教师、学生、教学管理部门、第三方及用人单位多方参与的教学质量评价机制，实现课程教学质量的持续改进，逐步形成了钢结构课程持续改进机制（见图3）。

（二）坚持立德树人，有机融入课程思政元素

在钢结构课程教学过程中，认真落实立德树人的根本任务，将思想政治教育有机融入专业课程教学之中，实现知识传授与价值引领的有效结合，实现专业课教学向理想信念教育、学术能力培养、社会责任培育等多向度的延伸，培养合格的社会主义建设者和接班人。

具体实践过程中，通过讲解四川泸定大渡河铁索桥、人民大会堂、陕西秦始皇兵马俑陈列馆等标志性建筑，向学生展示我国劳动人民智慧的结晶，使学生充分了解我国钢结构工程建设所取得的巨大成就，培养学生的爱国主义情怀和民族自豪感。通过分析钢结构工程焊接质量事故原因，引导学生遵循行业标准和规范，培养严谨的科学态度，树立正确的人生观和职业操守。通过介绍国家体育场“鸟巢”、中国国家大剧院等代表性工程的结构体系和建造过程，培养学生吃苦耐劳和精益求精的大国工匠精神。2020年，钢结构课程获批为校级课程思政示范课程。

（三）落实“以学生为中心”的教育理念，创新教学资源形式与载体

为适应应用型人才培养要求，落实“以学生为中心”的教育理念，依据现代学生思维习惯、学习方式和认知特点，不断创新教学资源形式与载体。

以“高等学校土木工程本科指导性专业规范”为依据，按照我国最新《钢结构设计标准》（GB50017-2017），钢结构课程教学团队编写了教材《钢结构基本原理》。教材内容充分体现了行业发展，具有教材视角新、内容案例新、编写体例新等创新特点。此外，首次在钢结构类教材中实现了二维码索引教学资源，服务学生认知需求，加大了学习深度和广度。该教材累计印刷14次，总发行量3万余册，目前已为几十所高校所采用。

钢结构课程教学团队构建了内容新颖、形式多样的教学辅助资源体系：（1）编撰了《钢结构习题集》《钢结构思考题》等教辅资料，服务学生课后学习；（2）创新了钢结构教学模型呈现形式，开发了虚实结合的钢结构教学模型体系（见图4）[21]，服务学生结构概念认知；（3）借助数字化技术的发展，建设了虚拟仿真实验项目，服务学生结构力学性能知识掌握。

《钢结构基本原理》教材成为住房城乡建设部土建类学科专业“十三五”规划教材、高等学校土木工程学科专业指导委员会规划教材和“十三五”江苏省高等学校重点教材。配套教材《钢结构设计》获得江苏省首届优秀教材奖。

（四）聚焦教育技术改革，建设全媒体教学平台

信息技术的高速发展，一方面，使得学生的学习习惯发生了巨大的改变，另一方面，也为课程教学服务学生认知提供了更有效的技术手段。钢结构课程教学团队积极开展了现代信息技术和教育教学的融合创新，构建了“MOOC+App+即时通信”的全媒体、全过程、全覆盖的钢结构设计原理课程教学平台。

钢结构课程教学团队积极推进MOOC课程建设，通过线上线下结合，实现了以学生为主体的教学模式。同时，利用超星泛雅网络教学平台、学习通App、QQ群等教学方式，将电子教材、教学课件、虚拟模型等教学资源上传网络平台，便于学生提前预习。针对各章节的重点和难点编写了在线测验题，培养学生自主学习的能力，快速检测学生的学习效果。通过线上学习、QQ答疑、在线测试等环节，实现快速正向反馈，帮助学生及时掌握专业基础知识和基础理论，增强学生学习的信心和兴趣。

钢结构设计原理课程成为“十三五”江苏省高等学校在线开放课程，并在教育部“爱课程”网站（https：//www.icourse163.org）上线，已顺利运行四年，在线选课人数8000余人，获批国家级一流本科课程。

（五）推进智慧教育融入，构建高效的课堂教学模式

在创新教学资源和全媒体教学平台的基础上，理顺教师与学生、教学与科研、授业与解惑、理论与实践的关系，坚持“三个中心”，即“以学生发展为中心”“以学生学习为中心”“以学习效果为中心”，构建了学生主动参与的“三阶段”高效课堂教学模式，即课前自主预习、课堂合作学习、课后主动复习，促进了学生主动学习，有效实现了因材施教，达成了从“单一式”“灌输式”到“启发式”“探究式”建构知识的转变。

具体做法如下：（1）在学习新知识之前，学生利用MOOC视频、超星泛雅网络教学平台进行课前预习。（2）课堂上，利用PPT课件、钢结构教学实物模型、三维电子动画模型、实际工程案例引入等教学手段，充分激发学生的学习兴趣。教师在教学过程中提出问题，让学生思考或组织学生分组讨论，营造师生互动、生生互动的课堂氛围。（3）利用超星泛雅网络教学平台、学习通App等在线教学方式，检测学生的学习效果，便于及时对教学方法进行改进。这些做法实现了课程教学由灌输课堂向对话课堂、由封闭课堂向开放课堂、由“重学轻思”向“学思结合”的转变。

（六）构建学习共同体，打造优秀的教学团队

在钢结构课程的长期教学实践过程中，逐渐形成了课程负责人制、青年教师导师制、课程达成情况评价办法、教材编写集体研讨、课程教学定期研讨等一系列相互关联的教学团队运行机制，建成了教学水平高、年龄结构合理的钢结构教学团队。

经过长期的建设与培育，钢结构课程教学团队获批“江苏省高等学校先进基层党组织”“江苏省优秀基层教学组织”“江苏省高等学校优秀教学团队”和“江苏省高等学校优秀科技创新团队”，先后获得国家教学成果一等奖、上海市教学成果特等奖等成果。团队教师获“江苏省教学名师”“江苏省土木工程教学名师”等荣誉。青年教师教学水平显著提升，获得“江苏省高校教师创新大赛”一等奖、“江苏省高校土木专业青年教师讲课竞赛”特等奖/一等奖等教学竞赛奖项。

四、推广专业课程改革成果，扩大学生受益

经过长期的课程教学探索与创新，为适应社会主义建设、教育理念和信息技术的新发展，钢结构课程教学持续改进，逐渐形成了“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的教学成果，教学效果显著提升。

在此基础上，上述教学成果从土木工程专业，逐渐推广到土木工程（高职—本科转段）、土木工程（民办本科）、土木工程（中外合作）、工程力学、建筑幕墙等多个相关专业，近年来惠及学生2000余人。编写的教材《钢结构基本原理》和《钢结构设计》先后印刷近4万册，被几十所高校采用。在线开放课程四年累计选课人数达8000余人。

五、结语

本文总结了影响工科专业课程建设的科技革命、产业变革、教育理念更新、国家社会需求等多元驱动力，提出了“多元驱动、问题导向”的工科专业课程建设模式，并将其应用于土木工程专业钢结构课程的长期建设。在此过程中，本着“以学生为中心”的基本原则，坚持立德树人，不断更新教育理念、优化教学目标、改革建设机制、丰富课程资源、创新教学方法、建设教学团队，努力实现了教学模式转变、培养方式转变、学业评价转变、角色转变、行为转变和机制转变，充分发挥了学生在教育活动中的主动性和创造性，提升了课程学习效果，形成了“思想引领、机制保障、技术融合、团队协作”的教学成果，建成了国家级一流本科课程。

［ 参 考 文 献 ］

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［责任编辑：雷 艳］