培養(yǎng)新工科人才教學(xué)模式探索

耿立明，楊 威

(沈陽城市建設(shè)學(xué)院信息與控制工程系，沈陽 110167)

2016年中國工程教育正式加入《華盛頓協(xié)議》組織，標(biāo)志著我國高等工程教育標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系獲得了國際認(rèn)可。隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)、新興技術(shù)代表的第四次工業(yè)革命對人才的需求十分迫切。為迎接新經(jīng)濟發(fā)展和挑戰(zhàn)，2017年以來，中國提出了新工科建設(shè)思路。

新工科建設(shè)迫切要求改革傳統(tǒng)的教育模式，貫徹工程教育思想，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，“Outcome based Education”(簡稱OBE)，以成果或產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育模式，已成為國內(nèi)地方工科院校廣泛關(guān)注的焦點。

1 新工科專業(yè)的現(xiàn)狀

繼2017年新工科建設(shè)“三部曲”—復(fù)旦共識、天大行動、北京指南成為新時代高等教育的一道靚麗風(fēng)景線之后，中國工程教育以世界標(biāo)準(zhǔn)推動工程教育改革，很多高校面向國家戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級而新增設(shè)新工科專業(yè)，新工科專業(yè)是傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造，它融合了新興技術(shù)，如云計算、人工智能、機器人等。未來的新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟亟需提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，對實踐能力、創(chuàng)新能力、國際競爭力的要求更高。智能建造專業(yè)在土木工程專業(yè)基礎(chǔ)上融合了BIM、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)-ICT(Information and Communication Technology)新技術(shù)發(fā)展起來的新興交叉學(xué)科。

多學(xué)科交叉是新工科專業(yè)的特征之一。學(xué)科間交叉與合作的范圍廣、程度深的特點，促使學(xué)科導(dǎo)向、專業(yè)分割的傳統(tǒng)教學(xué)模式亟待革新為以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，轉(zhuǎn)向跨界交叉融合，更好地推進交叉學(xué)科建設(shè)，以成果/產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE教育模式，是實現(xiàn)這一改革的關(guān)鍵。眾多高校都深入開展了新工科建設(shè)，電子科技大學(xué)提出了以“喚起好奇,激發(fā)潛能”為核心,構(gòu)建3維6核多層次全體系“New E～3”新工科建設(shè)方案[1]，廣東工業(yè)大學(xué)提出了實施跨學(xué)科多專業(yè)融合培養(yǎng)，創(chuàng)新管理機制、培養(yǎng)模式和課程體系建設(shè)方案[2]，中南大學(xué)提出了以塑造工程核心能力為目標(biāo),依托學(xué)校和企業(yè)為主體，形成完善的實踐教育體系方案[3]。

2 OBE教育模式對高校課堂教學(xué)的影響

2.1 對象和方法

2.1.1 研究對象

本課題選擇沈陽市某高校新工科專業(yè)兩個新生教學(xué)班的學(xué)生進行教學(xué)實驗。一個班為實驗班，另一個班為對照班。兩個教學(xué)班授課，同一門課程的教學(xué)大綱覆蓋范圍知識點相同，任課教師為同一人，教學(xué)模式分別以“教材為中心、教師為中心、教室為中心”。教學(xué)過程圍繞著教材、教師、教室進行的傳統(tǒng)教學(xué)模式以及以“學(xué)生發(fā)展為中心、學(xué)生學(xué)習(xí)為中心、學(xué)習(xí)效果為中心“。教育活動、教育過程和課程設(shè)計都圍繞實現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果的OBE教學(xué)模式。

2.1.2 研究方法

傳統(tǒng)研究以經(jīng)驗總結(jié)和邏輯歸納為主，本課題基于數(shù)據(jù)開展量化研究，嚴(yán)格按照實驗研究規(guī)范，實施教學(xué)實驗，收集和分析數(shù)據(jù)，以統(tǒng)計學(xué)、數(shù)據(jù)分析理論為基礎(chǔ)，通過大量的數(shù)據(jù)計算分析數(shù)據(jù)的簡單相關(guān)性、差異性，最終獲得結(jié)論。

為了確定兩個班在實驗前的水平相當(dāng)，采用隨堂檢測的方式，第一堂課讓學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成有關(guān)基礎(chǔ)知識的相關(guān)測試。期末成績采用t檢驗，對兩組數(shù)據(jù)的均值差異進行顯著性檢驗，用來判斷傳統(tǒng)教學(xué)模式和OBE教學(xué)模式數(shù)據(jù)序列是否存在顯著差異。

單因素方差分析和t檢驗都屬于差異顯著性檢驗，都是推斷檢驗。首先假設(shè)兩組數(shù)據(jù)都沒有顯著性差異，通過計算相應(yīng)的統(tǒng)計量判斷差異的概率。

圖1 教學(xué)模式對比

2.2 單因素方差分析

方差分析(Analysis of Variance，簡稱ANOVA)，可分為單因素方差分析、多因素方差分析、協(xié)方差分析，等等。單因素方差分析一般用于兩個及兩個以上樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗，本課題在掌握基礎(chǔ)知識這個單一因素的作用下，利用SPSS 22.0軟件對兩個班的得分進行單因素方差分析，判斷該因素各級水平下的均值是否存在顯著性差異。

方差分析結(jié)果顯示：兩個班的平均分都在64分左右，F(xiàn)值為0.015，P值為0.884(P≤0.05)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。如果P>0.05，說明這兩個教學(xué)班實驗前的知識水平相當(dāng)，可以將它們選作測試對象。

2.3 t檢驗-兩組數(shù)據(jù)的均值差異顯著性檢驗

在數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布的情況下，采用這種均值進行差異顯著性檢驗，t檢驗是通過比較兩個教學(xué)班期末成績數(shù)據(jù)序列的均值,通過均值的差與兩序列綜合標(biāo)準(zhǔn)誤差之間的比值，判定兩數(shù)據(jù)序列之間的差別。t檢驗顯示，對照班的平均分明顯低于教學(xué)班(P<0.05)，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，即OBE教學(xué)模式有明顯促進教學(xué)的作用。

3 結(jié)論

分析了新工科背景情況下采用OBE教育模式對高校課堂教學(xué)影響，并從教學(xué)效果上對成果導(dǎo)向教育和傳統(tǒng)教育進行了對比。在以產(chǎn)出為導(dǎo)向的教育過程中，要實現(xiàn)學(xué)科導(dǎo)向、教師中心、質(zhì)量監(jiān)控向目標(biāo)導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進三個轉(zhuǎn)變。