面向“新工科”復合型創新人才培養的教學模式綜合改革與實踐

黃治同

摘要：為了實現“新工科”復合型創新人才培養目標，必須重視學生創新思維方法的培養，必須重視學生自主學習能力的提升，必須重視學生全方位素質的均衡發展。在上述教學理念的指導下，本文提出了一套“四四五”教學模式綜合改革方案，遵循“思維優先，自主學習，多元考核”教學原則，實現了對“教學設計-教學實施-教學評價”過程的全鏈條覆蓋，對探索新工科背景下的教學模式改革具有重要借鑒意義。

關鍵詞：新工科；人才培養；教學模式改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0224-02

當前，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃興起，對工程教育改革提出了新要求。為此，2017年2月以來，教育部積極開展新工科研究與實踐，先后形成“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，構成了新工科建設“三部曲”，期望探索領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等工程教育強國建設。

新工科建設的根本目的，在于培養適應乃至引領未來工程發展需求的復合型創新人才[1]。這種人才不僅要求具備基本的工程知識與素養，還需要擁有家國情懷、全球視野、法治意識和生態意識，掌握設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，以及具備創新創業、跨學科交叉融合、自主終身學習和溝通協商等多重能力素質[2]。

為了培養出這種高素質復合型創新人才，除了更新教學內容和課程體系[3，4]之外，更重要的是，必須重視學生創新思維方法的培養、自主學習能力的提升、全方位素質的均衡發展。在上述三個“必須重視”教學理念的指導下，筆者提出一套面向新工科復合型創新人才培養的教學模式綜合改革方案，包含以下教學內容改革、教學方法改革、考核機制改革三個有機組成部分。

一、思維優先，夯實學生創新體系構建的“四梁八柱”

為了培養出滿足新工科需求的復合型創新人才，有必要把產業和技術的最新發展、行業對人才培養的最新要求引入教學過程，更新教學內容和教學案例。但是，即使在課堂上學習了最新發展前沿，也不能保證學生進入到工作崗位的頭幾年內這些知識、技術不被更加前沿的知識所淘汰。因此在面向新工科的教學內容設計上，應該轉變當前以知識更新為主的改革思路，改為關注對學生創新思維方法的培養和構建。

在眾多的創新思維及方法中，對于新工科復合型創新人才最為基本的方法包含四種宏觀創新思維和八種微觀創新方法，共同構建起創新思維體系的“四梁八柱”。具體說來，“四梁”指的是對工程創新帶有宏觀指導性作用的四種思維，即系統思維、歷史思維、批判思維和邏輯思維。“八柱”指的是對工程創新帶有微觀操作性作用的八種方法，即分析方法、綜合方法、歸納方法、演繹方法、類比方法、聯想方法、發散方法、收斂方法。這八類方法涵蓋了對于具體工程案例進行創新過程中帶有實踐工具性的八種常用手段。通過上述四種宏觀創新思維和八種微觀創新方法的培養和訓練，可以有效提升學生的創新實踐能力。

二、自主學習，推進學生自學能力培養的“四輪驅動”

當前，新一輪科技革命引領了工程發展的主流方向，工程創新的廣度、深度和速度較之以往都有大幅度提升，新知識、新技術日新月異，這必然要求未來新工科復合型創新人才具備終身學習的能力。因此在面向新工科的教學方法實施上，應該拓展當前以增加實踐為主的改革思路，更加關注學生自主學習能力的培養。

目前已經有多種成熟的“以學生為中心”的新型教學方法，例如案例教學法、實驗教學法、體驗教學法、項目教學法等。在眾多的新興教學方法中，對于新工科復合型創新人才自主學習能力培養富有成效的有三種教學方法，即探究式教學法、研討式教學法、啟發式教學法，連同經典的講授式教學法，共同形成推進學生自學能力培養的“四輪驅動”。具體說來，探究式教學是引導學生像科學家當初發現研究規律一樣重新進行一次探索的過程。研討式教學法中，學生首先就學習目標進行調查研究，然后開展小組討論。在討論過程中教師進行引導，讓學生從不同的方向、側面、層次進行拓展。啟發式教學法中，教師引導學生通過靈活采用多種啟發方法，準確而巧妙地設置符合學生認知規律的問題。另一方面，考慮到學生的知識儲備有時并不足以支撐學生開展有效的探究式、研討式教學，所以在實際應用時需要搭配上經典的講授式教學，共同構成推進學生自主學習能力提升的“四輪驅動”。

三、多元考核，完善學生綜合素質評價的“五位一體”

未來工程技術人員所面對的是一個復雜工程問題，其解決方案必須要同時考慮工程、環境、成本、法律等多方面因素，因此新工科人才培養目標應該是多方面知識、能力、素質的協調發展。因此在面向新工科的教學效果評價上，應該轉變以往以知識理解和應用為標準的考核思路，改為關注學生全方位素質協調發展的判定和考核。

在眾多的能力、素質架構中，對于新工科復合型創新人才綜合發展最為關鍵的包含五種能力，即資料搜集與分析能力、問題建模與推理能力、實驗設計與動手能力、口頭表達與寫作能力、團隊協作與管理能力，共同構成學生綜合素質評價的“五位一體”。具體說來，當接手一個復雜工程問題時，首先需要學會利用網絡手段和圖書館資源搜集相關資料，并對收集到的資料進行梳理分析；其次，根據數學、物理等基礎知識對所研究的復雜工程問題進行抽象建模，依據嚴謹的邏輯思維完成理論推導；再次，根據得到的解決方案進行實驗設計，搭建實際軟件或者硬件平臺進行原型機實現和測試驗證；然后，對上述三個階段所得到的所有理論和實際結果需要通過口頭演講或者書面報告總結反映出來；最后，學生自由組合成一個小組共同完成上述整個研究過程，因此全程將考察學生的團隊協作與管理能力。

上述教學模式綜合改革方案，在北京郵電大學信息與通信工程學院通信工程專業課堂中進行了多次試點實施，獲得眾多來訪院校教師的肯定和好評，獲得2017年北京郵電大學校級教學成果一等獎。綜上，本文提出的面向新工科復合型創新人才培養的教學模式綜合改革方案，貫徹了“思維優先，自主學習，多元考核”教學原則，實現了對“教學設計-教學實施-教學評價”過程的全鏈條覆蓋，對探索新工科背景下的教學模式改革具有重要借鑒意義。

參考文獻：

[1]李培根.工科何以而新？[J].高等工程教育研究，2017，（4）：1-4.

[2]教育部.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）[J].高等工程教育研究，2017，（2）：24-25.

[3]鄭慶華.以創新創業教育為引領？創建“新工科”教育模式[J].中國大學教學，2017，（12）：8-12.

[4]陸國棟.“新工科”建設的五個突破與初步探索[J].中國大學教學，2017，（5）：38-41.