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        新工科背景下的“工程熱力學(xué)”課程體系改革

        2021-08-23 20:24:38賈永英宮克勤劉曉燕王忠華
        教書(shū)育人·高教論壇 2021年7期
        關(guān)鍵詞:工程熱力學(xué)新工科教學(xué)目標(biāo)

        賈永英 宮克勤 劉曉燕 王忠華

        [摘 要] 本研究參考新工科對(duì)人才的要求,對(duì)照“工程熱力學(xué)”課程對(duì)學(xué)生的畢業(yè)要求支撐點(diǎn),從畢業(yè)要求的最終學(xué)習(xí)結(jié)果出發(fā),逆向推導(dǎo)課程的改革,明確指出建環(huán)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生應(yīng)該具備的素質(zhì)和“工程熱力學(xué)”專(zhuān)業(yè)學(xué)生所需具備的知識(shí)、能力、態(tài)度要求。以畢業(yè)要求為標(biāo)準(zhǔn)、以學(xué)生為中心,建立了“知識(shí)-能力-素養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo),打造了突破時(shí)間和空間限制的混合式教學(xué)新模式,采用了線上學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、專(zhuān)題討論、課堂展示、實(shí)踐教學(xué)等教學(xué)新方法,通過(guò)做中學(xué)的方式,全面提升學(xué)生創(chuàng)新力,并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)全過(guò)程記錄和考核多元化。

        [關(guān)鍵詞] 新工科;教學(xué)目標(biāo);教學(xué)模式;創(chuàng)新;實(shí)踐

        [中圖分類(lèi)號(hào)]G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 1008-2549(2021) 07-0080-02

        隨著新經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn),以互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為核心的新型產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí),新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不斷興起。習(xí)近平總書(shū)記指出:“我們高等教育成為比往昔任何時(shí)候都更加迫切,對(duì)科學(xué)知識(shí)和卓越人才的渴望比以往任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈”。這決定了我國(guó)高等教育進(jìn)行新工科改革勢(shì)在必行,新工科改革要求以學(xué)生為中心,抓緊培養(yǎng)模式創(chuàng)新,強(qiáng)化教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革,完善多主體協(xié)調(diào)、多學(xué)科交叉的人才培養(yǎng)模式,強(qiáng)化工程人才的個(gè)性化發(fā)展,推進(jìn)新型工程教育信息化。這種教學(xué)理念的改革必須深入課堂,要求每一門(mén)課要積極探索新工科理念下課程的教學(xué)目標(biāo),最終通過(guò)課堂教學(xué)的模式,將其思想、內(nèi)容、技能教授給學(xué)生,著重培養(yǎng)學(xué)生工程能力與創(chuàng)新能力。我們學(xué)校建環(huán)專(zhuān)業(yè)緊抓“新工科”這個(gè)突破口,結(jié)合石油院校辦學(xué)優(yōu)勢(shì)條件,以“工程熱力學(xué)”課程為抓手,構(gòu)建新工科專(zhuān)業(yè),樹(shù)立工程教育“新理念”,探索工程教育人才培養(yǎng)“新模式”。

        一、構(gòu)建工科新理念,建立課程新目標(biāo)

        2016年新工科這一概念出現(xiàn)在教育界內(nèi),教育部高教司于2017年正式啟動(dòng)了“新工科”計(jì)劃。2017年2月18日,在復(fù)旦大學(xué)的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上,探討了新工科的內(nèi)涵特征與發(fā)展路徑。2017年4月8日,在天津大學(xué)召開(kāi)的新工科建設(shè)研討會(huì)上,明確指明了新工科建設(shè)的行動(dòng)路線。2017年6月9日,在北京召開(kāi)的新工科研究與實(shí)踐會(huì)議上,教育部全面啟動(dòng)新工科工作。“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”等各大會(huì)議上確立的綱領(lǐng)性文件,為我國(guó)工程教育改革探索出一條新路徑。新工科的建設(shè),要求優(yōu)化學(xué)科布局,建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程,培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、科研能力,使學(xué)生成為綜合素質(zhì)高的新型工科人才。這就要求有新的課程目標(biāo)、新的教學(xué)模式、新的考核方式。我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)工科新理念,對(duì)工程熱力學(xué)課程進(jìn)行了研究和改革?!肮こ虩崃W(xué)”是我校建環(huán)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系中必修的專(zhuān)業(yè)主干課,是連接基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的橋梁。研究新工科背景下“工程熱力學(xué)”課程體系建設(shè)具有重要意義。根據(jù)新工科理念,按照OBE模式逆向設(shè)計(jì)課程目標(biāo)。在教學(xué)目標(biāo)方面,秉承“學(xué)生主體,教師主導(dǎo)”的原則,以學(xué)生興趣為引導(dǎo),熟練掌握能量轉(zhuǎn)換及其應(yīng)用過(guò)程的基本規(guī)律,并緊跟新工科發(fā)展動(dòng)態(tài),學(xué)會(huì)應(yīng)用熱力學(xué)第一定律與第二定律的理論體系分析能量傳遞與轉(zhuǎn)換關(guān)系,并應(yīng)用到企業(yè)中去,做到校企合作、工學(xué)結(jié)合,解決工程實(shí)際問(wèn)題,使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí),達(dá)到“知識(shí)-能力-素養(yǎng)”三維產(chǎn)出成果的教學(xué)目標(biāo),培養(yǎng)具有創(chuàng)新理念綜合素質(zhì)高的新工科人才。

        二、打造課程新模式,采取教學(xué)新方法

        新工科的提出對(duì)課程與課堂教學(xué)提出了更高的要求,新工科教育模式改革要首先要通過(guò)課堂教學(xué),將其內(nèi)容、思想、技能傳授給學(xué)生。現(xiàn)代的課堂不僅限于教室的物理空間中,更是可以通過(guò)在線教學(xué)實(shí)現(xiàn)課程授課。根據(jù)“知識(shí)-能力-素養(yǎng)”三維產(chǎn)出成果的教學(xué)目標(biāo),“工程熱力學(xué)”改革提出“線上+線下”兩個(gè)方面加上實(shí)踐三個(gè)階段的混合式教學(xué)流程。在混合式課堂中,教師是課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)者和指引者,精力不再全部用在課堂授課中,而是轉(zhuǎn)移到對(duì)學(xué)生是否能自由運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)的關(guān)注中。在線上課堂中,對(duì)于課程中不易理解的難點(diǎn)、重點(diǎn)知識(shí),通過(guò)制作視頻為學(xué)生提供隨時(shí)可以重復(fù)學(xué)習(xí)的資源,并通過(guò)設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)視頻中的課間提問(wèn)和測(cè)試,使學(xué)生初步了解相關(guān)知識(shí)點(diǎn),掌握基本概念。這種線上課程設(shè)計(jì)思路和方法,為拓展學(xué)生的知識(shí)面、深化學(xué)生理論知識(shí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資源。同時(shí),線上課程還為學(xué)生提供課程相關(guān)發(fā)展歷史、課程當(dāng)前研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等學(xué)習(xí)資源,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。線下教學(xué)分為線下課堂教學(xué)及線下創(chuàng)新實(shí)踐兩大部分。其中線下課堂教學(xué)以翻轉(zhuǎn)課堂和課堂展示方式進(jìn)行,在這些教學(xué)形式中,教師不再是知識(shí)的簡(jiǎn)單傳授者,而變成知識(shí)的引導(dǎo)者,學(xué)生不再是被動(dòng)的學(xué)習(xí)者,而是主動(dòng)的研究者,這是落實(shí)“以學(xué)生為中心”思想的可靠途徑。在線下實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,以案例或項(xiàng)目為抓手,由教師制訂案例或項(xiàng)目的學(xué)習(xí)主題,由學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的調(diào)研、討論、分工和完成,并以PPT的形式在課堂進(jìn)行展示,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用工程熱力學(xué)知識(shí),實(shí)現(xiàn)理論與工程實(shí)際的結(jié)合,并且訓(xùn)練學(xué)生的思維邏輯,加強(qiáng)學(xué)生的語(yǔ)言組織能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力??傊?,通過(guò)構(gòu)建課程新模式,注重學(xué)生作為“人”的發(fā)展,使學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展,從“重書(shū)本知識(shí)”轉(zhuǎn)向“重實(shí)踐創(chuàng)新”,實(shí)現(xiàn)從單一化向多樣化轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)新工科要求學(xué)生所具備的跨學(xué)科交叉融合、工程領(lǐng)導(dǎo)力、解決復(fù)雜問(wèn)題等能力。

        三、樹(shù)立“在做中學(xué)”的新理念,提高學(xué)生創(chuàng)新力

        高等工程新工科教育要求學(xué)生具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力與跨學(xué)科整合能力?!肮こ虩崃W(xué)”通過(guò)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合,樹(shù)立學(xué)生的在“做中學(xué)”的理念。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”的形式,首先,老師進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)、布置任務(wù),學(xué)生組隊(duì)甚至赴實(shí)地調(diào)查,通過(guò)觀察、訪談、調(diào)查等形式,按照任務(wù)的目標(biāo)要求進(jìn)行研討、分工和合作,一起完成項(xiàng)目。最后項(xiàng)目組同學(xué)在課堂上進(jìn)行項(xiàng)目展示,接受同學(xué)和老師的評(píng)價(jià),提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力及自主學(xué)習(xí)能力,在完成項(xiàng)目的過(guò)程中,學(xué)生需要將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐,通過(guò)“做中學(xué)”加深對(duì)創(chuàng)新知識(shí)的理解,提升實(shí)踐運(yùn)用能力。同時(shí),由于項(xiàng)目的完成需要小組成員間的分工協(xié)作,項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)形式也能提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作能力。其次,線下創(chuàng)新實(shí)踐形式還可以是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽,創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽考驗(yàn)的是學(xué)生對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通能力和實(shí)踐能力,是對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育效果的最佳檢驗(yàn),是從“紙上談兵”到“真槍實(shí)彈”的過(guò)渡,是創(chuàng)新教育與市場(chǎng)接軌的最好方式。鼓勵(lì)有創(chuàng)新觀點(diǎn)的學(xué)生組隊(duì)參加競(jìng)賽,在競(jìng)賽的過(guò)程中不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,加深對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)知識(shí)的理解,還能提升學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力,通過(guò)建立個(gè)性素質(zhì)拓展機(jī)制,全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)。該過(guò)程要求學(xué)生選擇相應(yīng)題目、查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、了解相關(guān)技術(shù)發(fā)展前沿并主動(dòng)講授,既體現(xiàn)了學(xué)生的個(gè)性化,又鍛煉了學(xué)生綜合素質(zhì)。

        四、記錄學(xué)習(xí)全過(guò)程,實(shí)施考核多元化

        新工科對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量要求更高,要求學(xué)生具備跨學(xué)科交叉融合能力、解決復(fù)雜問(wèn)題能力和工程領(lǐng)導(dǎo)力等能力,課程作為實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的途徑,課程考核作為教師手中促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的最有力手段,能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展,促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展,促進(jìn)教育目標(biāo)的達(dá)成。課程考核與課堂教學(xué)緊密相連,伴隨著教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行。課程考核體現(xiàn)在考核內(nèi)容、考核主體、考核方式等各個(gè)方面。課堂考核的內(nèi)容,開(kāi)始向三維目標(biāo)轉(zhuǎn)變,不僅要考核學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能學(xué)習(xí)的成果,還要考核學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和方法,甚至還要關(guān)注學(xué)生潛在能力的發(fā)掘。對(duì)情感與態(tài)度進(jìn)行考核,考核更關(guān)注學(xué)生本身,更強(qiáng)調(diào)以人為本??己说闹黧w趨于多元化,考核的主體不再僅僅是老師,還包括學(xué)生。課考核的方式不再單一,依據(jù)課堂變化而定,越來(lái)越注重多種方式的交叉使用,如進(jìn)行課前的診斷性考核,課中的表現(xiàn)性考核、課后的總結(jié)性考核??己说姆绞接袑?duì)應(yīng)視頻知識(shí)點(diǎn)的課堂提問(wèn)和思考題、觀察和紙筆測(cè)驗(yàn)等,對(duì)應(yīng)視頻知識(shí)點(diǎn)的課堂提問(wèn)和思考題用以檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度;觀察用以檢查學(xué)生在自由討論或口頭表述時(shí),學(xué)生分析問(wèn)題和語(yǔ)言表達(dá)觀點(diǎn)的能力,或檢查學(xué)生以個(gè)人展示或小組展示時(shí),學(xué)生在真實(shí)情景中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能的能力,或檢查學(xué)生進(jìn)行工程案例學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生應(yīng)用學(xué)得知識(shí)解決問(wèn)題的能力;紙筆測(cè)驗(yàn)用來(lái)檢查學(xué)生課程結(jié)束后的綜合性學(xué)習(xí)效果。考核強(qiáng)調(diào)結(jié)果以及過(guò)程,而且學(xué)生解決問(wèn)題所表現(xiàn)出來(lái)的思維方式也是考核的重點(diǎn)。在考核過(guò)程中,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為多元化考核提供了技術(shù)支持,優(yōu)質(zhì)在線教學(xué)資源詳細(xì)地記錄了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析支撐了考核的證據(jù),教師能夠自動(dòng)監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí),記錄并分析學(xué)習(xí)結(jié)果,準(zhǔn)確掌握學(xué)生所達(dá)到的學(xué)習(xí)程度,從而及時(shí)有針對(duì)性地進(jìn)行知識(shí)的傳授和答疑。通過(guò)記錄學(xué)習(xí)全過(guò)程,實(shí)施考核多元化,改善了學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果,點(diǎn)燃了學(xué)生課堂討論和展示的熱情,學(xué)生積極投入到在做中學(xué)的實(shí)踐中去,達(dá)到了改善課堂教學(xué)效果、調(diào)節(jié)教學(xué)氛圍的目的,有效地促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí),促進(jìn)了學(xué)生跨學(xué)科融合能力,培養(yǎng)了學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和創(chuàng)造性。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙雷洪.多元視角下的高校學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,2017.

        [2]鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動(dòng)[J].高等工程教育研究,2017(3).

        (責(zé)任編輯:王義祥)

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