新工科背景下面向創新人才培養的課程建設改革與實踐

陳志剛，王傳濤，姚圣卓，張 璐

（北京建筑大學機電與車輛工程學院，北京 100044）

0 引言

課程作為高校專業的基本單元，是進行教育教學、人才培養的第一陣地。課程建設是提高教學質量和實現人才培養目標的重要途徑，課程建設一般包含課程體系設置、課程內容、教學模式等諸多方面，專業課程設置是否科學合理、內容是否先進、課堂教學方法是否恰當直接影響專業人才培養質量[1]。近年來，在教育部積極推動新工科建設，著力培養創新型卓越工程人才背景下，對專業課程建設也提出了更高的要求[2]。

圍繞機械電子工程專業課程建設與教學實踐，在新工科建設、工程教育認證等人才培養理念的指導下，結合學校辦學定位和專業特點，以立德樹人為根本任務，以培養專業素養高、創新與綜合能力強的專業人才為目標，對專業課程建設進行了改革實踐，以提高專業人才質量。

1 存在問題

機械電子工程專業作為傳統專業的升級版，受限于傳統教學理念及方式，在專業人才培養和課程建設方面還存在一系列問題：

（1）教育教學理念落后，創新人才培養質量有待提高。新工科建設和工程教育強調卓越人才的培養，注重科學、技術、工程、人文相統一，特別是在解決復雜工程問題的能力方面要求較高。而傳統人才培養是以知識傳遞為主，注重“教”忽視“學”，對學生的學習產出重視不夠，特別是對新工科人才應具備的核心能力（即實踐能力、創新能力、自主學習能力）重視不夠[3]，因此，教師在教育教學理念、專業理論知識及教學方法等方面亟須更新。

（2）課程體系不夠健全，課程內容陳舊。機械電子工程專業大多為原來機電一體化方向或專業改造而來，多數延續了原來的課程體系，然而，傳統的課程體系和課程內容適應不了新時代行業或學科的發展，大部分教材的內容都滯后時代發展，導致畢業要求指標點以及專業培養目標不能有效達成[4]。

（3）教學方法單一，課堂教學效果不高。傳統課堂教學基本為教師講授、學生被動接受的方式，教學過程中忽略了學生的學習過程和學習體會，課堂上缺少互動以及學習反饋，教學效率欠佳。近年來，在線上教學的驅動下，出現了MOOC、SPOC、雨課堂等教學形式，但由于學時有限、學生個體差異較大、教學設計缺乏思考等，未能有效提高課堂教學效果。

（4）課程思政融入不夠，素質目標達成不夠理想。傳統的教學活動注重知識內容的傳授，在人文情懷、價值引領和社會責任等思政教育方面的重視不夠或方法不合適，思政育人的效果不能得到很好的體現，不符合新工科要求的卓越型人才培養目標要求。

（5）考核評價方式單一，不能激發學生內驅力。傳統的課程考核評價方式以作業和考試為主，實踐環節則以實驗報告為主，這些考核方式重視學習結果，評價方式單一，難以對學生的綜合能力進行評價，也忽略了考核評價對于學生學習的激勵與引導作用。

2 新工科背景下課程建設改革舉措

2.1“知識+工程思維+創新能力”人才培養思路

改變傳統課程以傳授知識為主的理念，課程改革以新工科人才培養要求為牽引、以工程教育專業認證為準繩。根據新工科背景下對人才培養規格的要求，結合學校辦學定位、行業需求和機械電子工程專業特點，建立“知識+工程思維+創新能力”專業人才培養教育理念，在課程建設中堅持“以學生為中心，以產出為導向”的教育理念，關注學生個性特點與學習過程，重視創新實踐能力與綜合素質的培養。

2.2 加強多學科交叉融合，注重教學內容整合設計

課程體系是專業為達到人才培養目標而開設的一些列課程，其設置是否科學合理直接關系到人才培養規格要求的達成[5]。為了進一步優化課程體系，注重學生創新意識、創新能力、創業素質的培養，在新工科建設人才培養導向下，根據機械電子工程人才培養目標和畢業要求，重捋專業課程體系，尤其是專業方向課程方面，注重新興技術和跨學科知識的融入，如“人工智能”“大數據”等。在教學內容方面進行重構優化，尤其是在新工科建設背景下，課程內容既要反映課程的基本理論、知識和技能，又要反映科技發展最新成果，對于專業課程，同時要有一定的學術性和先進性。因此，在教學內容設計上提出“三個注重”：注重新理論和學科前沿知識的介紹，注重教學內容的高階性和挑戰性，注重理論聯系實際和綜合應用能力的培養。在課程教學目標指導下，對教學資源進行精選整合，實施單元化或模塊化教學，通過理論與實踐相結合的方式達到知識傳授與能力培養的一體化。

2.3 建立層級式實踐教學體系

實踐教學是本科教學中的重要環節，在專業教學計劃中占很大比重，是實現新工科建設和人才培養的重要途徑，也是工程教育專業認證對畢業生解決復雜工程問題能力考查的主要依據[6]。為了使學生在大學四年不間斷獲得創新創業教育機會，修訂了培養方案和教學大綱，在通識教育、專業教育、專業實踐、畢業實踐等各環節均融入了創新創業教學環節。例如，在大一開設“科研訓練與實踐創新”創新創業基礎課，包含創新思維訓練、結構創新設計、電子創意實踐、ERP 創業訓練等模塊，通過案例分享、研討分析、實踐訓練等方式提高學生對專業的認知，激發學生創新意識，學生100%參與雙創活動，同時也為后續專業分流奠定了基礎，學生根據興趣和特長選擇適合自己的專業和教育，實現了因材施教。大二和大三開設創新創業導向課，并通過第二課堂引導學生參與校內外各類學科競賽活動，大四則主要通過企業實習和畢業實踐培養學生的工程創新實踐能力。經過幾年的探索和實踐，逐漸形成了創新創業基礎課程、創新創業導向課程、創新創業集中實踐、開放性創新活動以及畢業創新實踐的五層遞進式創新創業實踐教學體系，如圖1 所示。

圖1 多層級創新教育體系

2.4 利用信息化教學手段提高課堂教學效果

利用現代信息技術提升課堂教學效率、豐富課堂教學方式，積極進行在線教學資源建設；設計在線課程與課堂教學的融合方式與方法，建設優質的線上資源供學生線上學習，并輔助線上線下混合課堂或小班研討課教學開展。持續進行信息化教學改革，利用泛雅平臺、雨課堂等教學平臺積極開展線上線下混合式教學、小班研討課等教學改革。課前引導通過發布學習目標和課前測引導學生自主學習；課堂教學中采取互動式教學，以教師為主導，學生為主體，提高學生的課堂參與程度和學習獲得感；課后則通過答疑、作業以及線上測試環節進一步鞏固所學內容，把課堂45 min 延伸到課外，從而增強教學靈活性。

2.5 通過教學方法改進提高課堂教學質量

采取傳統板書結合現代媒體、教師傳授結合小組討論、理論教學結合實踐教學、基礎知識結合學科前沿的“四結合”教學模式。教務處和學院組織教師參加“教學基本理論、教學基本技能、專業提升技能”系列培訓，開展教學培訓和研討，鼓勵教師在教學中根據課程特點與課程內容開展問題牽引、案例分析、小組團隊研討等教學方式改革，最大限度地促使師生之間的教學互動，激發學生的學習興趣和主動思考，注重培養學生的自主學習能力、工程思維意識和實踐能力。提高課堂教學高階型，創新教學方式，適當增加學習內容的挑戰度，給學生合理增負，提高教學質量。

2.6 形成“全過程融入思政教育”的課程思政模式

課程教學中知識傳授應與價值引領同向同行，有機融入。為了更好落實立德樹人，在修訂課程教學大綱時，結合畢業要求和課程屬性在課程目標中增加了人文素養、家國情懷或科學素養等育人目標。在總體知識能力目標的基礎上按各章節內容針對性設置育人目標，實現知識——能力——素養的有機統一。鼓勵教師積極開展課程思政改革，在課堂教學中融入“課程思政”教學設計，根據專業課程特點，合理安排思政內容，按照通識教育課、專業基礎課、專業核心課、專業實踐課等不同類型課程的教學內容及特點，分別確定課程思政元素和教學融入策略。通識教育課側重培養學生良好的人文素養和正確的價值觀，專業基礎課和專業核心課側重培養學生自主學習、愛國情懷和科學素養；專業實踐課則主要培養學生的職業素養社會責任感，形成“同向同行、協同育人”的思政育人模式。構建“以學習任務為明線，以思政育人為暗線”的教學模式，明線上以專業知識學習為任務，暗線上將知識傳授、能力培養和素質塑造統一起來，賦予課程教學生動豐富的內涵，將課程思政貫穿到教學全過程，如圖2 所示。

圖2 雙線式全過程課程思政模式

2.7 完善課程考核評價方式

新工科和工程教育專業認證注重對學生能力的培養，因此，傳統上期末考試的考核機制已不再適應專業認證的要求。在課程教學改革中，采取OBE 成果導向理念，既注重教師的“教”，更注重學生的“學”，側重學生綜合能力與素養考核，為了較好達成教學目標，制定了多元化、全過程考核方式，細化了各考核環節評分標準，設計了明確的課程教學目標達成度計算和分析方法，實現課程考核向過程考核轉變，提高了教學目標的達成度。

3 課程建設改革成效

通過對我校機械電子工程專業課程建設的改革實踐，在教師業務能力、學生學習效果、專業人才培養等方面均取得了明顯進步，具體表現在以下3 個方面：

（1）教師教學業務能力提升明顯。通過人才培養思路調整和課程建設改革，教師在修訂教學大綱、開展教學活動時有了參考，目標明確，能夠做到有的放矢，根據課程特點以及學情分析針對性進行教學設計，全過程融入課程思政，實現了立德樹人。近年來4門課程獲批為校級精品課和北京市優質課，3 名教師在教學比賽中獲獎。

（2）學生學習興趣提升，學習效果較好。專業核心課教師均建立了云課程平臺，積極開展線上線下混合式教學，通過研討式、案例式、牽引式教學提高了學生學習興趣和課堂教學互動，強化了專業課的親和性、啟發性、高階性和思想性，實現了以學生為中心、以產出為導向的教學。

（3）教學模式的改革提高了專業人才培養質量。通過系列課程建設改革，不僅提高了課堂教學效果，同時也激發了學生主動思考、敢于創新、敢于實踐的精神，創新實踐能力不斷提升。近年來參加機械創新大賽、工程能力訓練大賽等學科競賽活動的學生人逐年增加，獲獎數量及等級不斷提高。

4 結語

課程教學是高校進行人才培養的主戰場，課程建設則是保障課程教學質量和人才培養的主要途徑。探討了新工科背景下機械電子工程專業課程建設的系列舉措，提高了課堂教學效果和人才培養質量，促進了專業的發展。當然，課程建設涉及的方面非常多，同時也是在不斷的發展中，在未來教學改革中，需要持續進行建設和更新改進。