胡雪 夏博 李華 葛云

摘 要：高等工程教育是培養(yǎng)國家新興領(lǐng)域工程科技人才的重要戰(zhàn)略。為了適應(yīng)高等工程教育的發(fā)展和“新工科”研究與實踐項目的建設(shè)需求，探討提升課堂教學質(zhì)量的方法策略是十分必要的。在課堂教學過程中，凸顯“學生為主體”教學模式和理念，幫助學生構(gòu)建學科交叉的知識網(wǎng)絡(luò)，同時引導學生以“工程實踐案例”出發(fā)，進行深度思考，并啟發(fā)學生通過團隊合作的形式尋找解決問題的方法，鼓勵學生創(chuàng)建邏輯性思維、批判性思維、系統(tǒng)性思維和創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學生的自主學習能力、交流表達能力和團隊合作精神。

關(guān)鍵詞：新工科；教學質(zhì)量；方法策略

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）16-0077-03

Abstract： Higher engineering education is an important strategy to train engineering science and technology talents in the new field of our country. In order to meet the needs of the development of higher engineering education and the research and practice of "Emerging Engineering Education"， it is necessary to explore the methods and strategies to improve the quality of classroom teaching. In the course of classroom teaching， the teaching mode and idea of "students as the main body" are highlighted， and the students are helped to build a cross-disciplinary knowledge network. At the same time， the students are guided to think deeply from the perspective of "engineering practice cases". It also inspires students to find ways to solve problems in the form of teamwork， and encourages students to create logical thinking， critical thinking， systematic thinking and innovative thinking， as well as help develop students' autonomous learning ability， communication and expression skills and teamwork spirit.

Keywords： emerging engineering education； teaching quality； method and strategy

高等工程教育是國家創(chuàng)新體系建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)國家新興領(lǐng)域工程科技人才的重要戰(zhàn)略。據(jù)教高廳函[2018]17號文件，“新工科”研究與實踐項目的建設(shè)應(yīng)當以“新工科”理念為先導，凝聚更多共識，主動應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，實現(xiàn)從專業(yè)分割轉(zhuǎn)向跨界交叉融合；以需求牽引開展多樣化探索，創(chuàng)新大學的組織形式，促進建立“理工”“工工”結(jié)合、“工農(nóng)”“工文”交叉的未來技術(shù)學院，深化高校綜合改革[1]。新工科的提出，不僅為工程教育的理論和實踐探索提供了全新的視角，也是對國際工程教育改革發(fā)展作出的中國本土化回應(yīng)[2]。所謂新工科，指的是對傳統(tǒng)的、現(xiàn)有的學科進行轉(zhuǎn)型和升級，或?qū)鹘y(tǒng)學科與其他學科進行交叉融合，同時結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和人工智能對傳統(tǒng)行業(yè)的顛覆性影響，形成的一種適合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的新型學科群。新工科具備引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性等特征[3]。新工科項目的提出與實施最終目的是為了培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，為未來提供智力和人才支撐[4]。

以機械制造及其自動化專業(yè)為例，為了適應(yīng)時代的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的需要，機械制造及其自動化專業(yè)正不斷融合大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等信息技術(shù)，形成了智能制造[5]、云制造[6]、虛擬制造[7]等研究領(lǐng)域，為未來產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級培養(yǎng)大量高端技術(shù)型人才。由于高等工程教育的范式發(fā)生變化，現(xiàn)行的工科人才培養(yǎng)標準和培養(yǎng)模式面臨著新的嚴峻挑戰(zhàn)。目前，高等工程教育對工科專業(yè)學生提出更高要求，即具備有效交流、批判性思維、系統(tǒng)思維、協(xié)同合作、數(shù)據(jù)決策和自我管理等技能[8]。上述能力的培養(yǎng)需要貫徹到學生所學的課程中去。因此，本文基于“新工科”項目背景，探討提升課堂教學質(zhì)量的方法策略是十分必要的。

一、工科課程教學過程中轉(zhuǎn)換“教”與“學”之間的關(guān)系

教師在“教”的過程中，針對理論知識和實踐環(huán)節(jié)應(yīng)采用不同的教學策略。講授理論內(nèi)容應(yīng)注意，幫助學生形成必要的理論思維，注意授課和思考的邏輯性；而進行實踐環(huán)節(jié)時，必須說明為實踐的操作程序和最終目的，讓學生理解所學知識的實際應(yīng)用。學生在“學”的過程中，教師要注重引導學生自主思考，采用基于問題模式的教學方法，可最大程度上激發(fā)學生的自主學習能力。教師在有限的時間內(nèi)能夠高效地完成教學任務(wù)，引導學生進行探究性學習，全方位展示工程實例與理論知識的聯(lián)系。在授課過程中，逐漸從“教師為主體”向“學生為主體”的教學模式，凸顯學生“學”的作用和地位。同時，提倡和鼓勵學生質(zhì)疑和提問，促進學生以批判性思維進行辯證地、全面地看待問題，尋找最優(yōu)解決方案。

二、工科課程教學過程中應(yīng)注重學科交叉

在“新工科”項目建設(shè)過程中，傳統(tǒng)學科的界限已經(jīng)變得模糊?，F(xiàn)代工程問題涉及技術(shù)、經(jīng)濟、社會、藝術(shù)等學科領(lǐng)域，這要求未來新型工科人才能夠利用跨學科的觀點和知識，不斷創(chuàng)新思維模式，創(chuàng)造性地解決復雜的現(xiàn)實工程問題。學科交叉和融合能夠打破傳統(tǒng)工科學科的固定范式，讓學生具備多學科思維面對實際工程問題；與此同時，促進學科之間的交流，創(chuàng)造以“問題解決”為中心的教學模式。譬如，機械制造及其自動化專業(yè)是技術(shù)、藝術(shù)和經(jīng)濟的結(jié)合，它要求學生不僅具有較扎實的自然科學基礎(chǔ)和較好的人文社會科學基礎(chǔ)，掌握機械設(shè)計的基本原理和方法，具有獨立進行機械設(shè)計和用多種方式表達設(shè)計意圖的能力；而且，需要了解機械零件的工藝性和經(jīng)濟性，掌握人的行為與機械之間的關(guān)系，以及機械邊緣學科與交叉學科的相關(guān)知識。這樣才能做出好的設(shè)計，制造出既能滿足使用要求，又有符合人體工學的實用機械。因此，在工科學科授課過程中，應(yīng)注重學科交叉，幫助學生形成系統(tǒng)思維模式，構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)。

三、工科課程多引入工程實例，將理論與實踐相結(jié)合

機制專業(yè)課程授課過程中應(yīng)當采取“解決工程問題”模式的授課方法。以具體工程案例為導向，創(chuàng)設(shè)一種使學生產(chǎn)生疑問并渴望得到答案的學習情境，激發(fā)學生的求知欲望，調(diào)動學生學習的積極性，引導學生積極思考，在教師的啟發(fā)下發(fā)揮自身潛能，進行自主學習，并獲得理想的教學效果。具體實施方法：在授課過程中，將某一知識點以實際工程案例的方式提出，啟發(fā)學生尋找分析、解決問題的途徑，并在已知與未知之間建立聯(lián)系。之后，教師正確引導學生思考解決問題的方案，學生組隊共同攻克各個環(huán)節(jié)，一起獲得解決方案。在此過程中，課堂教學內(nèi)容便會滲透在解決問題的每一個環(huán)節(jié)里，學生更易掌握所學的知識點。最后，通過歸納總結(jié)，使學生在“解決問題”的方法中獲取知識。在此過程中，教師通過“提出工程實踐問題”和“引導學生深度思考”，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維能力和團隊合作意識。

四、工科課程應(yīng)嘗試雙語教學，拓展學生視野

雙語教學的目標有兩點，其一是獲取學科知識，其二是培養(yǎng)和提高學生運用專業(yè)外語的能力。在實際的教學實踐中，教師可采用頭腦風暴、案例教學等教學方法，鼓勵學生用外語對實際問題進行思考和陳述；并且不斷引導學生開口表達觀點。但是，教學中應(yīng)正確處理外語與專業(yè)教學之間的關(guān)系，切忌將雙語課變?yōu)橛⒄Z課。在此教學理念下，學生能夠熟練應(yīng)用專業(yè)英語進行學術(shù)交流，閱讀外文資料，為開拓學生的國際視野打下良好基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)了學生的交流表達能力。

在機械制造及其自動化本科課程教學過程中（以《機械制造基礎(chǔ)一》課程中第二章第一節(jié)晶體缺陷為例），本教學團隊具體的實施方案如下：

首先，在課程導入階段，通過設(shè)問方式引導學生回顧上節(jié)課內(nèi)容，引入“金剛石與石墨”實例，引導學生思考“碳原子組成的固體物質(zhì)為何形態(tài)相差如此之大，兩者的理想晶體結(jié)構(gòu)的差異”，并且通過設(shè)置懸念“實際的晶體結(jié)構(gòu)與理想晶體結(jié)構(gòu)的差異”，引導學生思考和理解本節(jié)課程內(nèi)容“晶體缺陷”的重要性和必要性；在課程講授階段，每隔15-20分鐘，根據(jù)所講內(nèi)容設(shè)置提問環(huán)節(jié)，例如“點缺陷有什么表現(xiàn)形式”，“點缺陷的存在對材料力學性能的影響如何”，提高學生注意力和課堂參與度。與此同時，鼓勵學生質(zhì)疑和提問，講解晶體學發(fā)展相關(guān)的科學故事，通過科學故事告訴學生晶體學理論是不斷完善的，前輩的理論經(jīng)實踐后被推翻，讓學生明白在科學世界里探索必須具備思辨精神和質(zhì)疑能力。教師根據(jù)學生的提問間接了解學生對該知識點的掌握情況，經(jīng)過答疑解惑搭建學生與老師之間的溝通的橋梁，尊重學生在課堂上的主體地位，充分凸顯“學生為主體”的教學模式。其次，機械制造理論和相關(guān)學科并非獨立存在，涉及到材料學科基礎(chǔ)知識、工程力學、機械零件制造工藝、經(jīng)濟學理論等相關(guān)知識。授課時，根據(jù)實際工程案例——齒輪零件的加工過程，向同學們闡述齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用的材料、制造工藝和制造成本等，幫助學生了解一個機械零件所涉及的學科知識，并能夠靈活應(yīng)用所學理論知識解釋工程現(xiàn)象。例如，齒輪零件制造過程中通常包含噴丸處理，噴丸處理的目的是通過齒輪零件的表面變形強化，增大齒輪表層的位錯密度，最終提高齒輪的使用壽命。在此過程中，以工程實例作為引導，將理論與實踐相結(jié)合，打破了傳統(tǒng)的學科范式，引導學生深度思考。同時，學生自由組合，課后自主選擇工程案例進行剖析，最終培養(yǎng)了學生的團隊合作精神和自主學習能力。最后，在授課過程中，可將晶體缺陷、位錯、齒輪等英語專業(yè)名詞附在課件中，讓學生了解專業(yè)術(shù)語的英文表達，便于后續(xù)閱讀英文文獻，獲取最新科學研究發(fā)展動態(tài)。

綜上所述，基于“新工科”研究與實踐項目的建設(shè)，將提升工科課程課堂教學質(zhì)量的方法策略繪制如圖（圖1所示）。在教學過程中，凸顯“學生為主體”教學模式和理念，注重學科交叉的相關(guān)知識和專業(yè)英語的教授，幫助學生構(gòu)建學科交叉的知識網(wǎng)絡(luò)，同時引導學生以“工程實踐案例”出發(fā)，進行深度思考，并啟發(fā)學生通過團隊合作的形式尋找解決問題的方法，鼓勵學生創(chuàng)建邏輯性思維、批判性思維、系統(tǒng)性思維和創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)學生的自主學習能力、交流表達能力和團隊合作精神。

參考文獻：

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