新工科背景下工科实践课程教学改革探索与实践

［摘 要］ 新工科背景对工科实践课程教学改革提出新要求。在分析工科课程教学改革现状基础上，进行新工科背景下工科实践课程教学改革探索，包括教学内容、教学模式、教学方法和评价体系四个方面，以建筑弱电系统安装课程为例，设计教学改革方案并实施。

［关 键 词］ 新工科；工科实践课程；教学改革

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）30-0125-04

随着全球化的发展，工程技术领域正经历着前所未有的变革。这要求工程师不仅要掌握先进的技术，还要具备跨文化沟通和国际合作的能力。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，旨在应对快速变化的工业技术进步和行业需求，以及全球化的挑战[1]。它强调跨学科的整合、创新思维的培养和实践能力的提升，以培养能够适应未来技术发展和市场需求的高级工程技术人才。“新工科”背景是对传统工程教育的深刻反思和积极革新，它代表了工程教育领域对未来社会需求的预见和回应。通过实施新工科的理念和策略，可以为学生提供更为广泛和深入的知识体系、更强的实践和创新能力，以及更广阔的国际视野，从而更好地服务于国家的经济发展和国际社会的合作与进步。

一、新工科背景下工科实践课程教学改革新要求

新工科背景下，对工科类学生的要求不再局限于掌握单一的专业知识或技能，而是需要具备跨学科知识整合能力、创新思维和解决实际问题的能力。因此，工科实践课程必须改革以满足这些新的人才培养目标，使学生能够适应快速变化的工业和技术环境。这些教学改革新要求主要体现在以下四个方面。

（一）教学内容方面

伴随着科技的飞速发展化和工业的快速推进，传统的教学内容已难以满足现代化的需求，无法适应新兴技术和材料以及先进工艺的教育需求。所以，为了提高教学效果并增强学生的技能适应性，更新教育内容并整合当前最新的科技成果和实际工程案例成为教学内容改革新要求。

（二）教学模式方面

传统的教学方式主要集中在理论知识的传递，常常忽视对学生主动性和实际操作能力的锻炼。与之不同的是，新工科教育提倡以学生为中心的教学理念，在教学过程中，鼓励学生通过项目式学习、团队合作等方式积极参与到学习过程中，从而增强学生的工程实践技能和创新能力。

（三）教学方法方面

为改善教学质量，教学方法需要积极创新，可以采用多样化的手段，例如案例分析、视频教学以及演示教学等，使课堂更具趣味性和互动性。多样化的教学方法不仅能够激发学生的学习兴趣，还能大幅提高他们的学习效果。

（四）评价体系方面

传统评价标准往往重视理论知识的测试，忽视实践技能和创新能力的评估。而新工科教育提倡构建更加综合的评价体系，不仅要评估学生的学习成绩，还要关注他们在项目执行、团队合作和解决问题等方面的能力，从而促进学生全面发展。

二、新工科背景下工科课程教学改革现状

2017年以来，得益于国家对新工科建设的大力推进，众多教师为了提高工科课程的教学水平，对教学方法和改革策略进行了大量的研究和实践工作。概括而言，工科课程的教学改革主要包括以下几方面。

（一）教学内容改革

教学内容的改革正着力于与工业界的紧密联系，强调实用性和前瞻性。如曹秋娥等将大数据、人工智能等新兴技术纳入课程体系，以及增加跨学科的课程内容，如生物技术、材料科学等[2]；傅文珍等一方面将电气领域内最新研究成果融入课堂，让学生了解学术前沿并学以致用；另一方面将学生的研究成果融入教师的教学内容中，将教学与科研结合重塑课程内容，提高教学成效[3]。

（二）教学模式改革

在教学模式方面，改革趋势是采用项目驱动和问题驱动的学习方法，以提高学生的主动学习和实践能力。如王艳琴通过项目式学习和团队合作，可以有效提升学生的工程设计能力和团队协作精神[4]；冯君等以案例教学促进实践能力培养，提出了虚实结合的案例教学方法与模式[5]。

（三）教学方法改革

教学方法的改革呈现出多元化的趋势，包括使用案例教学、实验模拟、在线教育平台等。如赵玖香等以“工学并举”的实践方针为指导，对土木工程专业实践教学方法的改革进行了探讨，使高校学生在实施新的实践教学体系中，更好地发挥自己的潜能[6]；侯娟等增材制造技术课程教学改革中实施理论实践一体化教学方法，培养适应快速发展的技术专业人才[7]。

（四）评价体系改革

评价体系的改革研究正在尝试建立更加全面的评价机制，不仅评价学术成绩，还包括学生的实践能力、创新精神和团队协作能力。如于跃等探索多元化评价模式的主体、内容、方法和评价权重，构建完整的电力电子技术课程多元化评价体系，建立更为丰富、细化的过程性评价内容和指标，提高学生的科学素质和电力专业素质[8]。

综上所述，新工科背景下的工科课程教学改革研究显示出积极的趋势，各方面都在努力探索和实践，以适应新时代工程技术人才的培养需求。

三、新工科背景下工科实践课程教学改革探索

新工科背景下，工科实践课程教学成为培养高素质应用型工程技术人才的关键环节。实践课程是培养学生操作技能、设计能力和工程意识的有效手段，这些技能对于工程技术人才是必不可少的。通过实践课程，学生可以将理论知识应用于实际问题解决中，加深对专业知识的理解。在实践活动中，学生需要面对各种问题和挑战，促使他们思考创新解决方案，从而培养创新思维。当前，新工科背景下工科课程教学改革越发深入，从单一课程教学改革到专业人才培养模式改革，众多学者对此进行了广泛研究。但是，对于工科实践课程教学改革这一主题的研究较少。因此，在新工科背景下，对工科实践课程教学改革的探索，尤为必要和紧迫。

在新工科发展背景下，工科实践课程面临新的挑战和需求，其教学改革集中在四个方面：实践内容、教学模式、教学方法和评价体系。实践内容是改革的基础，教学模式是改革的核心部分，教学方法和评价体系则是关键的支持要素，四者协同作用，推动整体变革。下面给出几种关于新工科背景下工科实践课程教学改革的探索思路。

（一）遵循实践内容改革基本原则

为了有效推进教学改革，实践内容改革应遵循以下基本原则：一是适应性原则。此原则主张教师密切关注技术更新与市场趋势，更新实践内容，使其应与时俱进，从而确保学生获取的知识及技能与社会需求相契合。二是综合性原则。由于现在很多学术问题都跨越多个学科领域，所以在改革实践内容时，必须强调跨学科知识的整合。三是实践性原则。理论知识固然重要，但是实践经验也不可或缺。所以，实践内容改革应当注重理论与实践的紧密结合，不断提升学生的实践技能和工程意识，从而帮助学生在实践中不断学习和探索，使他们在学习过程中实际应用所学理论知识，进而更深刻地理解和运用所掌握的内容。四是灵活性原则。实践内容应具有一定的灵活性，能够根据学生的学习情况和反馈进行调整。因为每位学生的学习能力和兴趣点有所不同，灵活调整实践内容可以最大化学习效果，确保每个学生都能从课程中获得最大的效益。

（二）教学模式的融合

在新工科发展背景下，为了提升教学品质和培养高质量的工程技术人才，教学模式的改进成为教学改革的核心内容，教学模式的融合是其改革方向之一。适合工科实践课程教学模式融合的教学模式主要有项目导向教学模式、强化实践教学模式、线上线下混合教学模式和翻转课堂模式。其中，项目导向教学模式和强化实践教学模式融合能够使学生在解决现实问题的过程中积累并掌握相关知识，增强他们将所学知识综合运用于实际情境中的能力，不仅显著提升学生的学习兴趣和动手能力，而且为他们未来的职业发展打下坚实的基础。线上线下混合教学模式和翻转课堂教学模式融合能够有效整合传统教学与现代教育技术的优势，结合线上与线下教学资源，借助网络平台进行知识传递和互动交流，提高教学的灵活性和学生的参与度，从而优化师生教学体验感。

在教学过程中，教学模式的有效改革，不仅提升教学质量，而且可以培育能够应对未来工程领域挑战的优秀人才。

（三）教学方法的融合

在新工科背景下，教育质量的提升和人才培养目标的实现都对教学方法提出了更高要求。单一的教学方法已经不能满足实际教学需求，而教学方法的融合不仅能增强教学效果，还能激发学生的学习兴趣，提高他们的实践能力和创新意识。比如视频案例教学法，教师将真实或仿真工程情境的案例录制成视频发布到网络课程平台，结合线上线下混合教学模式或翻转课堂教学模式，不仅使课堂生动有趣，提升教学效果，而且方便学生反复观看学习，保证教学质量；视频操作演示法，教师把实践操作过程录制成视频发布到网络教学平台，供学生在课前、课中、课后分别使用，让学生在课前提前了解实践操作过程，在课中实操遇到问题时再次观看视频以解决问题，在课后观看视频进行反思总结；小组合作与成果展示法，在工科实践课程教学过程中，尽量以小组方式开展项目教学法，这样有助于锻炼学生的合作精神和沟通能力，并且以小组名义进行成果的展示，增强学生的集体荣誉感。

（四）评价体系改革的方向

评价体系改革是新工科背景下教学改革成功的关键因素之一，它直接关系到人才培养的质量和效果。评价体系的改革可以从四个方向着手。第一，对进行学生全面素质评价。以学生为中心，立足课程教学目标，涵盖知识、能力、素养三个层面的评价。第二，能激发学生学习的能动性。评价方式包含更多基于表现和过程的评估，有助于提升学生的学习热情，使他们不再局限于追求最终成绩，而是更加注重学习过程。第三，能够提升教学质量。评价体系的改革能够促使教师关注学生的全面发展，从而调整教学方法和内容，提升教学质量。第四，有助于学生适应社会需求。随着工业界和社会各界对学生实践能力要求的提高，评价体系的改革要能确保教育输出的人才能够满足时代的需求。

四、新工科背景下工科实践课程教学改革实践

建筑弱电系统安装课程（以下简称本课程）是楼宇智能化专业的一门核心实践课程，其主要关注点在于智能建筑弱电系统的设计与施工。本课程的目标是培养学生独立完成智能建筑弱电系统总体设计的能力，并向他们传授在实施智能建筑系统工程过程中所需的知识、问题解决方法以及应对策略。作为一门新设立的实训课程，本课程在经过早期的教学尝试和及时的教学反馈总结后，揭示了一些存在的不足。因此，对本课程进行教学改革不仅是必要的，而且是迫切的。基于新工科背景下工科实践课程教学改革的整体思路，制定了一套具体的教学改革方案，并已经开始加以实施，以期望达到教改目标，提高教学质量和效果。

（一）加强学生实践技能，重构实践内容

1.强化认知内容

借助先进的网络信息技术延伸课程的实践内容，旨在全面提升学生的理论素养和职业素养。以闭路电视监控系统为例，在原有的基础知识上引入最先进的智能AI监控系统的学习内容。同时，要求学生主动查阅行业内的新技术、新设备和新功能，以确保他们能够紧跟行业发展步伐，掌握最前沿的知识和技能。

2.融入实际案例

实践教学应与行业实践紧密结合，通过引入行业内的成功案例和失败教训，让学生在解决实际工程问题的过程中学习知识。这不仅有助于学生理解实践的实际意义，还能激发他们的学习兴趣。比如，对于智能家居系统，增加小米智能家居宣传片视频，作为教学案例，让学生了解理论在实际中的应用及重要性。

3.强化技能认证培训

结合职业技能标准，引入技能认证培训，提高学生的职业技能水平。这种认证不仅有助于学生了解行业标准，还为他们提供了展示其专业技能的机会，从而增强其就业竞争力。比如监控设备操作证书的认证培训。

4.跨学科连接

寻找不同学科之间的联系，设计跨学科的教学项目，帮助学生建立知识之间的桥梁，培养综合思维能力。比如结合智能大厦系统工程课程中的设计知识，增加实践项目各子系统总体设计中系统结构图和功能方框图设计等教学内容。

（二）加强教学灵活性，改革教学模式和教学方式

依托国家开放大学学习网课程平台，建设网络课程资源，实施线上线下融合教学模式，引导学生课前线上打基础、课中线下实践操作、课后线上巩固拓展。

1.网络课程资源建设对接岗位需求

建筑弱电系统安装网络课程资源建设按照实际工作岗位类别设置一级栏目，即分为智能家居系统、可视对讲系统、楼宇自控系统、闭路电视监控系统、物业管理信息集成系统五个一级模块。每个模块按照智能建筑系统工程实施过程，结合教学规律设置二级栏目，即分为系统原理与组成、系统设计、系统安装、系统调试与验收四个二级子模块。每个二级子模P2x7IGu/rTnGe6dXtl9n47qoGo7XwCDijWqzWXVsUnI=块都有相应的学习资源，包括文档资源、视频资源、作业、拓展材料等，供学生自主学习，辅助教师开展教学活动，强化教学灵活性。

2.融合线上线下教学模式和翻转课堂教学模式

依托国家开放大学学习网课程平台开展线上教学，楼宇实训室开展线下教学。线上学生通过视频资源自主学习先进知识，比如系统原理与组成，并完成测试。线下，教师先让学生说明系统的原理和组成，然后针对学生讲解不对的知识或不清楚的知识点进行重点教学。或者学生通过视频资源自主学习系统实践操作步骤；教师先让学生讲解实践操作的步骤，检查学生对实践操作步骤的了解程度，分层教学。熟悉操作步骤的学生直接动手开始实践操作，不熟悉操作步骤的学生，给他们进一步讲解操作要点，并让他们在实践操作过程中查看实践操作视频以完成实践任务。

3.融合多种教学方法

以学生为中心建立教与学新型关系，多种教学方法融合使用。比如视频演示法，教师录制实践操作视频，实践操作过程中，实践基础较弱的学生可以反复观看视频，努力完成任务；视频讲授法，教师录制微课精讲理论教学内容，让学生线上完成理论知识的学习，为线下学习做好准备；线上线下成果展示法，线下各组学生演示完成的系统功能，加强学生学习参与感，提升学生的集体成就感，线上开辟学生设计图纸成果展示专栏，广泛宣传学生的成果，提升学生的个人成就感。

（三）构建多元化多主体多维度评价体系

本课程多元化多主体多维度评价的开展旨在全面衡量学生在实际操作、技能应用、团队合作和问题解决等方面的表现。首先，明确本课程的学习目标和评价目标，这些目标涵盖技能掌握、知识应用、创新思维、团队合作等多个维度。其次，根据评价目标，设计多种评价工具和方法，如自我评价、同伴评价、教师评价等多主体评价。最后，对学生的实践成果进行评价，如系统功能实现情况、实验报告、设计图纸等评价。通过多元化评价，可以更全面地了解学生的学习情况，激励学生的学习动力，提高实践教学效果。

五、结束语

经过对三届学生的调查研究，结果表明，改革方案在多个方面产生了积极影响，本课程教学改革取得了显著成效。首先，学生的学习成绩有了显著提升，更为重要的是，学生的学习体验显著改善，教师的教学效率和效果也有了明显提升。学生普遍认为，课程内容更加引人入胜，学习过程变得更加互动和有参与感。教师则反馈创新的教学方法使授课变得更具挑战性和成就感。然而，改革过程中也暴露出一些问题，比如，尽管师生交流和互动有所增强，但其频率和深度依然不足，这在某种程度上影响了学生解决问题能力和批判性思维的培养。另一个需要关注的方面是，将思想政治教育融入专业实践课程的努力尚未达到预期效果，这些不足亟须在教学中进行研究和改革。

参考文献：

［1］ 蔡晓敏，韩燕，景妍妍.新工科背景下电气控制与PLC技术创新实践能力研究［J］.中国现代教育装备，2021（5）：85-87.

［2］ 曹秋娥，刘世熙，陆冬梅.新工科建设背景下课程体系与教学内容的改革与实践：以云南大学制药工程专业为例［J］.大学化学，2020，35（10）：99-103.

［3］ 傅文珍，张今朝，杨立娜.新工科课程教学改革实践分析：以电路原理课程教学为例［J］.嘉兴学院学报，2024，36（3）：140-144.

［4］ 王艳琴.基于新工科背景下《材料科学基础》课程项目化教学模式的应用研究［J］.当代化工研究，2023（19）：167-169.

［5］ 冯君，张俊云，杨涛.新工科背景下土木工程一流课程教学模式改革［J］.高等建筑教育，2024，33（3）：90-97.

［6］ 赵玖香，郝丽娜，霍英洲.新工科背景下土木工程专业实践教学方法改革研究［J］.科技与创新，2021（21）：172-173，175.

［7］ 侯娟，李翔.增材制造专业课程与材料专业学科相结合的教学方法探讨［J］.高教学刊，2024，10（15）：124-127.

［8］ 于跃，林聪，杨燕霞，等.面向应用型人才培养的电力电子技术课程多元化评价模式探索［J］.教育信息化论坛，2023（4）：78-80.

◎编辑 尹 军