新工科背景下“科技前沿講座”課程教學(xué)改革的探索與實踐

宋科，李云霞

（昆明學(xué)院 機電工程學(xué)院，云南昆明 650214）

1998年，教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中就涉及與制造業(yè)緊密相關(guān)的科學(xué)專業(yè)，之后在一系列發(fā)展、 演變和重組中逐漸形成了機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)。該專業(yè)是一門以機械技術(shù)為主體的多學(xué)科融合的專業(yè)，專業(yè)方向涉及制造業(yè)中的各類環(huán)節(jié)，如：設(shè)計、制造、控制以及企業(yè)管理等內(nèi)容。本專業(yè)自開設(shè)以來為行業(yè)培養(yǎng)了一大批技術(shù)人才與骨干，推動了我國制造業(yè)的發(fā)展。“十三五”以來，隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級和發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料應(yīng)運而生，我國的制造業(yè)正面臨著全新的挑戰(zhàn)，這也對人才的培養(yǎng)提出了新的目標(biāo)與要求[1]。目前在新工科背景下，要求機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的人才不僅在本專業(yè)學(xué)科上有所建樹，還需具有多學(xué)科融合交叉的特點；不僅能利用現(xiàn)有的知識去解決問題，也能依靠新知識、新技能去解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中可能出現(xiàn)的新問題。因此，為了滿足國家對未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的戰(zhàn)略需求[2]，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、 工程實踐能力和多學(xué)科技能的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才[3]，昆明學(xué)院開啟了以新工科建設(shè)為背景的機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的全新模式[4]，并對現(xiàn)有的專業(yè)課程進行了教學(xué)改革，從單純教學(xué)向科教融合的方向轉(zhuǎn)變，不斷提升課程建設(shè)的質(zhì)量和水平，使傳統(tǒng)機械類專業(yè)快速適應(yīng)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5]。此外，為了使學(xué)科知識與前沿技術(shù)進行有機結(jié)合，在課程設(shè)置中加入科技前沿知識[6]已成為培養(yǎng)新工科人才的必然要求。盡管目前學(xué)科專業(yè)課程的教學(xué)模式已較為豐富和成熟，但前沿專業(yè)課程并不一定適用于學(xué)科專業(yè)課程的教學(xué)模式。為了進一步完善和提高前沿專業(yè)課程的教學(xué)質(zhì)量，探索更適合該課程的教學(xué)模式與更多元的教學(xué)手段，本文以機械設(shè)計制造及其自動化為專業(yè)背景，對“科技前沿講座”課程的教學(xué)改革進行了探索，并討論了相關(guān)的改革新舉措。

1 課程性質(zhì)

隨著行業(yè)的快速發(fā)展，本學(xué)科知識體系也發(fā)生了巨大變化。同時，如何進一步提升行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品附加值也是本學(xué)科面臨的重要任務(wù)。因此，作為專業(yè)人才培養(yǎng)基地的高校必須對學(xué)生進行前沿專業(yè)課程授課，以培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)發(fā)展要求的創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才，為制造業(yè)的發(fā)展提供強有力的智力支撐。“科技前沿講座”課程是昆明學(xué)院基于新工科建設(shè)背景，在學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握了基本的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識后，在講授學(xué)科專業(yè)課的同時，向本專業(yè)三年級學(xué)生開設(shè)的一門面向制造業(yè)相關(guān)技術(shù)和交叉融合的科技發(fā)展動態(tài)的前沿專業(yè)課程。該課程的教學(xué)改革緊密結(jié)合了學(xué)校對新工科人才培養(yǎng)的定位及目標(biāo)，以提高學(xué)生的科技創(chuàng)新視野、 現(xiàn)有知識體系與工程實踐融合為主要教學(xué)目的，以專業(yè)前沿理論、應(yīng)用技術(shù)和未來發(fā)展趨勢為主要教學(xué)內(nèi)容[7]，是一門面向制造業(yè)科技前沿的專業(yè)課程，為本專業(yè)學(xué)生兩年后從事相關(guān)技術(shù)工作及學(xué)習(xí)深造打下了良好的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

“科技前沿講座”課程教學(xué)內(nèi)容的重點在于向?qū)W生介紹制造業(yè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的最新技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)狀。因此，課程具有較為明顯的即時性，授課內(nèi)容需根據(jù)行業(yè)的最新進展來設(shè)置，即授課內(nèi)容不固定。而其難點在于準(zhǔn)確挖掘行業(yè)發(fā)展中的最新理論知識、 技術(shù)應(yīng)用以及背后的基礎(chǔ)性概念問題，并將所挖掘的信息融入教學(xué)體系中。在課程教學(xué)過程中主要選擇偏重于行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用新技術(shù)、 新方法等方面。例如： 結(jié)合《中國制造2025》對近年來增材制造技術(shù)、智能機器人、新型超材料、神經(jīng)形態(tài)技術(shù)、可再生能源技術(shù)等熱點新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景進行講解。除了固定教師講解一部分內(nèi)容外，在授課內(nèi)容上也充分發(fā)揮了教研團隊多學(xué)科、多方向的特點，一部分教學(xué)內(nèi)容安排了該相關(guān)方向上具有研究經(jīng)驗和基礎(chǔ)的教師承擔(dān)，保證了內(nèi)容上的即時性、客觀性與豐富性。同時，為了進一步提升課程的廣度與“接地性”，部分內(nèi)容還會邀請具有企業(yè)及工程背景的校外行業(yè)專家參與教學(xué)，根據(jù)授課人的從業(yè)經(jīng)歷，把相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用案例和成果轉(zhuǎn)化等內(nèi)容滲透到課堂教學(xué)中。也會不定期地組織學(xué)生進入相關(guān)企業(yè)和實驗室進行現(xiàn)場觀摩和實踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注行業(yè)發(fā)展的熱點。在課程學(xué)習(xí)中，對于那些具有濃厚學(xué)習(xí)興趣和科研潛力的學(xué)生，統(tǒng)一由學(xué)院安排相關(guān)教師進行進一步的系統(tǒng)指導(dǎo)，也可由相關(guān)研究方向的研究生采用“互幫互帶”的方式共同參與科研工作，使學(xué)生對科技前沿的應(yīng)用有了更為深刻的理解。此外，在授課過程中注重將學(xué)科專業(yè)課與前沿創(chuàng)新相結(jié)合，并將課程思政的內(nèi)容有機地融入整個教學(xué)環(huán)節(jié)中，全方位開闊了學(xué)生的視野，提升了學(xué)生對制造業(yè)的認(rèn)識，增強了專業(yè)榮譽感和行業(yè)使命感。

3 教學(xué)方法改革

由于“科技前沿講座”課程的廣度較大并具有一定的理論深度，而課程的課時相對較少，因此不能像學(xué)科專業(yè)課一樣講得面面俱到。在授課過程中需采取“引領(lǐng)式”和“體驗式”的教學(xué)方式，幫助學(xué)生理解學(xué)科知識與前沿技術(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系，掌握研究和分析問題的方式方法，引導(dǎo)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中自發(fā)地去思考和探索前沿性的科技問題。根據(jù)本校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，本課程主要以講座形式授課。為了避免單一的教學(xué)手段可能會導(dǎo)致教學(xué)形式陷入枯燥或者無法較好地引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的情況發(fā)生，本課程除了傳統(tǒng)的課堂講授外，還以“雨課堂”“學(xué)習(xí)通”等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺為依托，教師在教學(xué)平臺上傳相關(guān)電子教學(xué)材料，學(xué)生可以通過下載這些材料來進行課前的預(yù)習(xí)和課后的回顧。課上也增設(shè)簽到、投票、問卷調(diào)查等環(huán)節(jié)，增強了課堂的互動性和趣味性。此外，還引入了一些探究性和討論性的學(xué)習(xí)內(nèi)容，組織學(xué)生分組在課堂上積極參與課堂討論。針對“科技前沿講座”的課程特點，在課前將與本次課程的內(nèi)容相關(guān)的研究性學(xué)術(shù)論文發(fā)給每位學(xué)生作為課堂預(yù)熱，讓學(xué)生通過研讀歸納和總結(jié)論文中相關(guān)的技術(shù)背景及知識點。每堂課結(jié)束后，學(xué)生可以通過學(xué)校電子數(shù)據(jù)庫繼續(xù)查閱后續(xù)的科技文獻，進行整理和閱讀，進一步鞏固課堂知識，理解本節(jié)課所涉及的技術(shù)前沿?zé)狳c。同時，鼓勵學(xué)生關(guān)注一些科研公眾號和平臺等網(wǎng)絡(luò)資源，以便獲得最新的前沿科技動態(tài)。

4 考核評價體系改革

建立合理、 有效的考核評價體系是達成課程教學(xué)目標(biāo)必不可少的環(huán)節(jié)，在“科技前沿講座”課程的考核體系中，加入了多元化的考核方式，提升了課程成績的平衡性，并調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。課程考核評價分為過程性考核和期末考核兩部分，與學(xué)科專業(yè)課程考核不同的是，本課程加大了過程性考核的比重，占總成績的40%。其內(nèi)容包括：考勤、課堂表現(xiàn)、科技文獻預(yù)讀情況、公眾號平臺資源閱讀量等。期末考核采取課程論文的形式(60%)，學(xué)生可以根據(jù)課程中所涉及的內(nèi)容自擬題目，通過查閱相關(guān)的文獻資料，完成課程論文。多元化的考核方式旨在綜合考查學(xué)生對前沿科技動態(tài)的了解與掌握情況，提升學(xué)生查閱文獻和總結(jié)分析問題的能力，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

5 課程建設(shè)

針對“科技前沿講座”的課程建設(shè)需求，教師需更新和完善課程教學(xué)大綱和教案，包括安排教學(xué)進度、提煉教學(xué)重難點等工作。同時，依托網(wǎng)絡(luò)資源平臺，建立對應(yīng)的電子教學(xué)資料；建立常用科技文獻資料庫；設(shè)計課程的問卷調(diào)查；組建課程顧問教師團隊，實現(xiàn)課程資源的共享。此外，如前文所述，本課程具有較為明顯的即時性，授課內(nèi)容需根據(jù)行業(yè)的最新進展來設(shè)置，這就要求授課教師要多關(guān)注行業(yè)的最新研究動態(tài)，勇于向科研高峰發(fā)起沖擊，不斷地提高自己的學(xué)術(shù)水平和科研能力，并結(jié)合自己的科研工作，及時對授課內(nèi)容進行更新擴容。同時在本課程的教學(xué)目標(biāo)中，向?qū)W生講解行業(yè)的最新前沿科技并非唯一目的，授課教師還需培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，開發(fā)學(xué)生的科研探究性思維，形成師生共同探究的教學(xué)氛圍，使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中體驗到科研的樂趣，從而最大化地實現(xiàn)本課程的教學(xué)價值。總的來說，在“科技前沿講座”課程建設(shè)中，我們通過明確的改革舉措，不斷優(yōu)化和完善教學(xué)內(nèi)容和方法，建立了多元化的考核方式，并取得了令人滿意的教學(xué)成果。如：本專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)論文質(zhì)量有所提升；學(xué)生考研率明顯提高；學(xué)生發(fā)表論文、專利的數(shù)量和質(zhì)量逐年提高； 在各類學(xué)科競賽及技能競賽中的獲獎數(shù)目明顯增多。

6 結(jié)語

前沿專業(yè)課程在本科課程體系中起到了“穿針引線”的作用，是對基礎(chǔ)課的必要補充和學(xué)科專業(yè)課的有效延伸，在課程體系中是不可缺少的有機組成部分。本文以機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的“科技前沿講座”課程為例，結(jié)合本校新工科背景下的人才培養(yǎng)目標(biāo)，對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核評價體系及課程建設(shè)等方面的改革進行了探索，并討論了相關(guān)的改革新舉措。實踐證明，通過上述改良舉措，本課程在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力等方面均起到了積極的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生及時掌握了行業(yè)的最新前沿科技動態(tài)，全方位開闊了學(xué)生的視野，提升了學(xué)生對制造業(yè)的認(rèn)識，增強了專業(yè)榮譽感和行業(yè)使命感。同時，本課程還需不斷繼續(xù)探索改革的新舉措，例如，如何更好地銜接本課程與學(xué)科專業(yè)課程的知識； 處理好本課程課時較少與內(nèi)容較多之間的矛盾； 進一步凝練更貼近產(chǎn)業(yè)的前沿知識內(nèi)容等。此外，作為任課教師，也要不斷地提高自己的學(xué)術(shù)水平和科研能力，不斷地進行教學(xué)反思，積累教學(xué)經(jīng)驗，提升教學(xué)質(zhì)量，使課程的建設(shè)穩(wěn)步推進，發(fā)揮好“科技前沿講座”課程在培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才方面的作用。