馬增輝 康小平 徐慧儀 鄭心武

海南熱帶海洋學(xué)院 海南三亞 572022

為主動應(yīng)對新一輪的科技變革和產(chǎn)業(yè)革命，2017年教育部發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，其主要內(nèi)涵是新技術(shù)應(yīng)用、多學(xué)科交叉融合；其主要內(nèi)容包括工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式、教育教學(xué)的新質(zhì)量五大方面[1]。新工科理念將對我國高等工程教育尤其是應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)產(chǎn)生深遠的影響。

自動化專業(yè)是一門工程性、實踐性很強的綜合性學(xué)科，涉及內(nèi)容非常豐富、覆蓋面也非常廣泛，幾乎關(guān)系到國民經(jīng)濟的各個產(chǎn)業(yè)。以船舶電子電氣專業(yè)為例，其自動化課程包括自動控制原理、船舶機艙自動化、傳感器與檢測技術(shù)、PLC原理及應(yīng)用、單片機原理及應(yīng)用、計算機網(wǎng)絡(luò)、電子技術(shù)、高級語言、通信原理、船舶電站及其自動化裝置、船舶電機與電力拖動、船舶綜合駕駛臺系統(tǒng)、船舶局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、船舶導(dǎo)航設(shè)備等。盡管自動化專業(yè)目前在我國工程類高校都有設(shè)置，但發(fā)展水平參差不齊，存在的問題也各不相同，距離滿足新工科的發(fā)展要求還有很長的路要走。

1 自動化類課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 教材內(nèi)容滯后 課堂教學(xué)與工程實際脫節(jié)

自動化技術(shù)發(fā)展很快，教材內(nèi)容的更新相對滯后[2]，一些最新的技術(shù)、理論、應(yīng)用往往不能及時編入教材，造成課堂教學(xué)與工程實踐的脫節(jié)，尤其與最前沿的技術(shù)實踐脫節(jié)。

盡管目前圖書市場上同一門課程的各種教材層出不窮，但內(nèi)容幾乎照搬，工程針對性強、涉及新技術(shù)的教材一本難求。以PLC為例，大家都在介紹基本概念、基本知識點，講解一些重復(fù)的簡單邏輯實例，有針對性的工程項目的具體應(yīng)用都少有涉及。陳舊的教材內(nèi)容缺乏新穎性、挑戰(zhàn)性和目的性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 課程教學(xué)零散 相互交叉融合性不夠

課程之間相對獨立，內(nèi)容缺乏相互滲透和融合，學(xué)生所學(xué)知識片段化[3]，難以形成系統(tǒng)性的工程思維。例如，電氣類、信息類、控制類的課程各自獨立開課、獨立教學(xué)，缺乏將三者融合在一起應(yīng)用于工程項目的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。知識的零散化導(dǎo)致很多學(xué)生分析問題能力和創(chuàng)新能力不足，尤其難以滿足新工科背景下復(fù)合型工程應(yīng)用人才的培養(yǎng)需求。

1.3 重理論 輕實踐 學(xué)生的工程實踐能力嚴重不足

目前，很多高校對于工科的教學(xué)和理科以及其他學(xué)科沒有什么大不同，仍是以課堂講授基本知識為主，實驗課時很少，而且實驗內(nèi)容陳舊、簡單，課程設(shè)計缺乏挑戰(zhàn)性、針對性[4]。機械地重復(fù)，簡單地驗證，如此情況導(dǎo)致工科教學(xué)難以和工程實踐相匹配。

高校引進人才和科研考核過分注重SCI論文，導(dǎo)致很多教師雖然SCI論文很多，但是工程實踐幾乎是空白，工科教育“雙師型”人才嚴重缺乏。工科的教師缺乏工程的經(jīng)歷，如何培養(yǎng)出合格的工程應(yīng)用型人才？這也應(yīng)該是高校人事部門應(yīng)該慎重思考的。此外，重科研、輕教學(xué)的人事考核制度在高校當(dāng)中普遍存在，使得教師不得不把主要精力集中在科研上。

1.4 培養(yǎng)方案刻板 課程安排及考核缺乏創(chuàng)新性、針對性

以我校船舶電子電氣專業(yè)為例，培養(yǎng)方案雖然滿足國家海事等部門的要求，但是具體課程教學(xué)安排及考核和其他專業(yè)情況類似，科學(xué)性、工程性和專業(yè)性不夠。除集中性的實踐環(huán)節(jié)，理論授課占到總課時的84.5%，實踐學(xué)時僅占15.5%，其中專業(yè)核心課程實踐學(xué)時占3.5%，專長課程實踐學(xué)時僅占1.14%。有的課程課時很少而且沒有實踐課時，例如自動控制原理只有16課時，考查課還要除去隨堂考試的2個課時，真正上課的時間只有14課時，對于這門自動化專業(yè)的基礎(chǔ)課來說，14課時差得太遠，只夠觸及皮毛。自動控制原理是考研的主干課程，因此教學(xué)不僅缺乏工程應(yīng)用性，也忽視了本科與碩士研究生教育的對接，無法滿足很多學(xué)生的考研需求。況且，受制于課時的限制，很多課程連基本知識都只能泛泛而談，增加新的內(nèi)容更無從談起。

1.5 教學(xué)改革浮于表面

學(xué)者對船舶自動化類課程教學(xué)改革的關(guān)注和研究大多還集中在如何改進和豐富教學(xué)手段[5]、增加實驗設(shè)備投入、改善實驗室建設(shè)[6]、做好檔案管理[7]、考核機制等方面[8]，對教學(xué)內(nèi)容以及新工科背景下的技術(shù)融合沒有關(guān)注，沒有觸及新工科的本質(zhì)。

2 新工科背景下船舶自動化類課程教學(xué)改革的幾點思考

新工科背景下，應(yīng)用型本科高校的人才培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)突出新技術(shù)、實踐性的特點，從工程師的角度出發(fā)，注重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計思維、工程思維、批判思維。

2.1 突出新技術(shù) 不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和知識結(jié)構(gòu)

自動化技術(shù)發(fā)展很快，作為自動化專業(yè)的教師要不斷追蹤新的技術(shù)，關(guān)注行業(yè)發(fā)展的新動態(tài)、新熱點，力爭將最先進的技術(shù)和理念帶給學(xué)生，這樣才能培養(yǎng)出滿足行業(yè)發(fā)展需求的工程應(yīng)用型人才。為此，應(yīng)該與時俱進，不斷優(yōu)化、調(diào)整專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)置。

將新技術(shù)引入課堂。首先，不能唯現(xiàn)有教材至上，需拓寬教學(xué)內(nèi)容，例如將人工智能、虛擬仿真等融入平時教學(xué)?？梢酝ㄟ^自編校內(nèi)教材彌補教材內(nèi)容相對滯后的問題。其次，建議教師及時將自己的科研成果反饋至課堂，讓學(xué)生分享的同時，也是激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力的最佳時機。再次，注意多學(xué)科的交叉融合。課堂舉例最好摒棄那些陳舊的、簡單的實例舉例盡量貼近工程實際，將儀表、控制、網(wǎng)絡(luò)、電氣等技術(shù)融合起來，逐步培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維，讓學(xué)生明白為什么學(xué)、能解決什么問題。最后，可以通過開展學(xué)術(shù)講座、增減選修課等方式及時調(diào)整課程設(shè)置，有針對性地開設(shè)一些應(yīng)用性、綜合性、跨學(xué)科訓(xùn)練的專業(yè)課程，例如船舶工程測試技術(shù)、智能算法在船舶航向控制中的應(yīng)用等，為學(xué)生提供接觸新理念、新技術(shù)的途徑和平臺。

2.2 強調(diào)專業(yè)性 優(yōu)化培養(yǎng)方案 改善教學(xué)安排及考核

船舶電子電氣是專業(yè)性、針對性、實踐性都很強的專業(yè)，其培養(yǎng)方案在滿足國家海事部門要求的基礎(chǔ)上，更應(yīng)該打破常規(guī)，針對課程的具體特點，靈活進行教學(xué)安排和考核。例如，PLC的應(yīng)用主要包括兩方面，硬件配置和軟件組態(tài)，梯形圖組態(tài)與其教師在黑板上重復(fù)講授，不如指導(dǎo)學(xué)生利用組態(tài)軟件完成一個具體的項目，親自經(jīng)歷絕對比耳濡目染效果更好，學(xué)生理解得也更到位，對軟件掌握得也更熟練；PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)搭建更應(yīng)該讓學(xué)生親自動手，所以這門課的教學(xué)更多應(yīng)該走進實驗室。再有，傳感器教學(xué)中很多結(jié)構(gòu)圖形很抽象，課堂教學(xué)需要發(fā)揮學(xué)生的空間想象力，枯燥且不直觀，不如將課堂搬到實驗室讓學(xué)生見證實物，親自組裝應(yīng)用。船舶機艙自動化也是一樣，車鐘等很多概念只憑教師的講解，學(xué)生是很難理解透徹的，如果學(xué)生能親自去看一看，問題則迎刃而解。所以，工科的教學(xué)應(yīng)當(dāng)符合工程特色，根據(jù)課程本身的特點增加實踐課時的比重和考核是非常重要的。

當(dāng)前學(xué)校對學(xué)生校外實習(xí)的重視程度不夠，考核也只是一紙簡單的實踐報告而已。校外實習(xí)往往流于形式，沒有達到校企合作培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力的目的。以后的校外實習(xí)，可以放開手腳，將學(xué)生分配至生產(chǎn)一線的不同班組，跟班工作?？己艘云髽I(yè)工程師考評為主、實踐報告得分為輔兩部分構(gòu)成。

2.3 立足工程性 培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和系統(tǒng)思維

自動化是一門綜合學(xué)科，傳統(tǒng)的以教師為中心、課堂灌輸式的教學(xué)方式漸漸落伍了。很多知識學(xué)生百度都可以獲得，所以教師在課堂上重復(fù)課本內(nèi)容意義不大。課堂教學(xué)內(nèi)容的重點應(yīng)是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)性的工程思維，教會學(xué)生解決問題的方法。也就是重點解決“為何做、做什么、怎么做”的問題。這方面可以借鑒項目式教學(xué)模式[9]。以前是先學(xué)基本知識，再進行實踐應(yīng)用，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中盲目性很強：學(xué)這個能干嗎？是做什么用的？現(xiàn)在反過來，從某個具體的工程項目入手，告訴他們需要做什么、該如何做。這樣學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確，針對性更強，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也提高了他們的主觀能動性，避免教師唱獨角戲。

教師教學(xué)和科研相融合也是鍛煉學(xué)生工程實踐能力和思維的好途徑。盡管學(xué)生參與導(dǎo)師科研是碩士研究生階段的事情，可是從一些簡單的實踐入手鍛煉本科學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計完全可以融入教師的科研項目中完成，一些優(yōu)秀的學(xué)生本科階段也完全可以參與到教師的科研中。不僅要培養(yǎng)應(yīng)用型的本科人才，也應(yīng)該做好本科教育與碩士研究生教育的對接。

課程實驗盡量摒棄那些演示的實驗項目，以設(shè)計性、綜合性的實驗項目為主。依托工程項目或者以工程項目為引導(dǎo)開發(fā)綜合性的實驗平臺。平臺的開發(fā)可以依據(jù)學(xué)生的喜好，由學(xué)生團隊自主搭建，也可以由教師研發(fā)、學(xué)生參與完成。重要的不是結(jié)果，而是過程。要讓學(xué)生主動起來，主動做，主動想，逐漸培養(yǎng)解決問題的思維方法。也可以增設(shè)一些貼近工程實際的、跨學(xué)科綜合訓(xùn)練的實踐環(huán)節(jié)，例如船舶導(dǎo)航設(shè)備的維護與檢測等。

2.4 打造多學(xué)科交叉融合的新工科教學(xué)團隊

開展新工科應(yīng)用型本科教育，先要從教師入手，打造跨學(xué)科教學(xué)團隊，推進跨學(xué)科合作學(xué)習(xí)，組建跨學(xué)科項目平臺。各專業(yè)之間優(yōu)勢互補，互相合作，不僅有助于解決復(fù)雜的工程問題，在綜合性的大型科研項目上取得突破，而且可以反哺教學(xué)，形成跨學(xué)科的教學(xué)平臺。各位教師在科研上通力合作，也在教學(xué)上互相貫通，改變以前那種各自為政、單一的教學(xué)模式。一方面，學(xué)校成立專門的跨學(xué)科教學(xué)團隊，有意打破專業(yè)、課程之間的壁壘，有針對性地增設(shè)一些課程，例如大數(shù)據(jù)、仿真技術(shù)在船舶導(dǎo)航及控制中的應(yīng)用等。另一方面，積極推行“走出去”戰(zhàn)略，開展多層次、多領(lǐng)域、多種形式的校企合作，建立“產(chǎn)、科、教、創(chuàng)”四位一體的協(xié)同育人機制。可以聘請校外專家為客座教授聯(lián)合教學(xué)，也可以建立校外實踐基地，為新工科教學(xué)創(chuàng)造條件。

另外，工科的教育需要工程的人才，對于教師的選擇不能只注重學(xué)歷而忽視經(jīng)歷?！半p師型”人才應(yīng)該是工科教育的主力軍。

3 結(jié)語

新工科是未來高校工程教育的發(fā)展方向，專業(yè)課程教學(xué)是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以學(xué)生為本，從教師和教學(xué)入手，與時俱進，不斷推進專業(yè)課程教學(xué)向創(chuàng)新、融合、工程實踐的方向發(fā)展是提升人才培養(yǎng)質(zhì)量、確保人才培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)的基本保障。