新工科理念下普通高校工科专业教与学的探索
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作者:赵青云 崔艳 刘帅
[摘要]文章针对普通高校工科学生培养过程中存在的问题，结合新工科建设的现实背景，对普通高校教师的教和学生的学进行了深入的分析，提出了适应新工科理念普通高校的教与学的改革措施，以提升普通高校的办学质量和学生的社会竞争力。
[关键词]新工科;教学改革;人才培养
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437（2020）05-0040-03
2017年，随着新工科建设“复旦共识”“天大行动”“北京指南”的先后提出，关于新工科的新理念、新结构、新模式、新质量、新体系课题的研究也得到了开展。汕头大学原执行校长顾佩华教授认为新工科伴随着所服务的企业、行业和经济的发展，经历形成、发展、成熟等阶段后，成为将来常规的学科。我们应该动态地理解新工科的理念，以发展的思维持续实施新工科教育改革。作为地方高校工科专业，要适应新工科的发展，就要牢记我们培养学生就是要让学生成为能够服务企业和行业并推动社会经济发展的创新型的工程科技人才。这就给普通高校的工科教学提出了新的要求。
目前，普通高校工科专业在人才培养上还侧重于基本理论和基本知识的教学，开展实践教学和培养学生创新意识和能力的力度不够，与新工科所要求的以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，具有战略性、创新性、系统化、开放式的特征的内涵相差甚远。普通高校工科专业应以新工科建设为契机，大胆探索与改革，其中改革和探索教师如何教的模式和学生如何学的模式尤为重要。
一、关于教师“教”的探索
（一）重塑课堂教学，授之以“渔”而非“鱼”
多少年来，教师都以传道、授业、解惑为己任，这充分体现了以教师为中心的教育理念。教師的教无非是将自己的所知、所学毫无保留地教给学生，但难以改变学生被动接受知识的状态，学生难以充分发挥探索知识的主观能动性。古人讲授人以鱼，不如授人以渔。授人以鱼只救一时之急，授人以渔则可给一生之需，传道、授业、解惑是授学生以“鱼”，而不是授学生以“渔”。所以，为了使所培养的学生成为有能力的卓越的工程师，就需要教师将自己学习研究的经验传递给学生，改变教师“满堂灌”和学生“被动学”的模式，探索以学生为本，注重学生个性发展的新模式，使学生能够掌握对知识探索的正确方法。学生在自我求知的过程中，会接触到专业的未知领域，这就需要教师不断学习，引导学生保持对该领域的兴趣并提升其能力。在教学实践环节，应采用“精讲多练”的模式，教师的讲解应仅限于实践的原理和目标，对于目标的实现过程则更多地交给学生，由学生发挥主观能动性，鼓励学生大胆探索并提升解决实际问题的能力。
（二）强化教师工程背景，引进企业资源
普通高校的教师大多没有工程的经历，正因如此，他们对工程实际不了解或者了解不多，不能了解企业的真正需求，对学生的教学也局限于书本的理论，不能摆脱本本主义，闭门造车。这样培养出来的学生往往不能很快适应工程实践的需要。要以工程为背景培养学生，可以通过以下几种方式：第一，招聘具有企业或相关工程实践经验的教师。让企业工程师走上讲台，从事教学科研工作，将工程实际与理论相结合，使学生的理论学习有了明确的现实需求，提高学生的学习兴趣。这就需要改革普通高校学历至上的招聘标准，认识到那些在企业工作的非硕士、博士工程师，他们丰富的实践经验对培养学生的工程素养非常有用。第二，对教师进行工程实践锻炼。从高校招聘的教师，虽然其学术造诣很深，但缺少工程教育，不能将自己所学与工程实际相结合，因此一定要注重校企合作，将教师“下放”到企业进行工程学习，参与到企业实际项目的研发当中，提高教师的工程素质，也为企业项目研发提供理论支持。个别高校让新招聘的教师带薪去企业工作并享受企业员工的待遇，这样对教师的工程实践锻炼的效果要比去企业考察、实习好得多。而且，从企业工作返校的教师，其教学质量和课程设计的合理性能够得到企业的及时反馈，有利于学校及时进行课程教学改革，以适应企业和社会的实际需要，并以工程的实际经验去培养学生、提高学生的工程素质。第三，招聘具有工程设计和研究经验的教师。从事过工程设计和研究的教师，能够更好地了解当前研发动态，加强学校和产业科研合作与技术转移。第四，建立校企共同培养人才机制。学校制定的培养目标、教学内容和方法都要充分考虑企业对人才能力素质的需要，加强实践教学，提高教师的工程素养，进而提升其培养学生工程素养的水平。
（三）专业交叉融合，重构教师知识体系
在新工科理念下，工科教育的新范式是要求学生具备以创新回应当前需求、面向未来的新理念，以多学科交叉融合的专业体系的新结构，营造新型工程师培养的新生态系统的新模式，适应经济发展，具备创新精神和实践能力的新质量，使专业建立达到工程教育认证要求的新体系。要实现新工科理念所要求的这些“新”，教师不仅要熟悉本学科的前沿知识，还要对相关的交叉学科进行深入的研究，重新构建自己的知识体系。第一，教师要养成不断学习的习惯。俗话说，“活到老学到老”，教师只有潜心学习才能接触到本学科的前沿领域，才能不断充实自己，才能在讲课中融人多个学科的新知识和新技术。第二，要把教师送出去。普通高校教师需要经常性地去一些一流院校进行学习交流，吸取先进的教学理念和学科知识。第三，把专家请进来。普通高校需要把校外的专家请进来，通过短期或长期的合作，为普通高校的工科教育注入新鲜的血液和先进的教学理念，以教师的知识更新带动学生视野的开阔，激励学生不断对新的未知领域进行探索，培养符合新工科要求的人才。
（四）以市场为导向，重构课程体系
美国总统经济顾问委员会报告认为在雇主、雇员和学校间存在信息鸿沟，主要表现在：雇主知道什么技能重要，而雇员和教育机构缺乏最新的信息，反应滞后于需求的改变;学校与产业隔绝，致使培养具有雇主需要技能的工作大军非常困难;协调雇主、雇员和教育机构之间的关系对于应对重塑技能挑战最关键。这个问题在我们国家的工科教育中表现得更为突出。学生在学习的过程中，常常有自己所学的东西在社会上有什么用处的疑问，教师们也是兢兢业业按照教学计划完成教学任务，企业却总抱怨招来的学生什么都不会。这跟教师不能很好结合市场的需求来开展教学有很大关系。所以，普通高校工科专业教学一定要把握市场的需要，建立企业和学校定期沟通机制，形成完整的人才培养体系。通过调研与企业研讨等手段，明确市场真正的需求，坚持面向市场、立足应用、强化实践、突出创新的教学理念，使师资结构、课程体系、教学内容、评价体系符合新工科建设和市场的需求，利用自身完整的人才培养体系，利用企业的资源并接受企业的检验，提升普通高校工科学生的培养质量。 二、关于学生“学”的探索
（一）突出学科交叉，培养综合素质
当今科学技术已实现跨越式发展。在新一轮科学科技创新活跃时期，信息技术、互联网、智能化与社会经济发展的迅速融合，颠覆了人们对以往生活的认识。在这个迅速融合的过程中，以前针对某一特定产业的专门的技术人才，已不能满足新兴产业发展的要求，这就要求现今的工科学生学习不能仅仅局限于自己的专业知识，而要以产业需求为导向，面向未来大数据、智能化、网络化的要求，对相关的领域进行探索，努力成长为符合新工科要求的复合型工程技术人才。
（二）立足产业需求，强化工程背景
学习的最终目的是要为社会、为企业行业服务，而普通高校学生目前的学习与企业行业的需求严重脱节，企业、学校和学生存在着信息鸿沟，学校与企业之间合作的契合度、产教融合的紧密度不足。其主要表现在学生的动手能力差，学生所学非企业、行业所迫切需求，这就导致高校培养的人才对口就业率不高，产业发展却在高校招不到合适人才，因此倡导以工程为背景的学习已经迫在眉睫。第一，学生在校期间要着重培养动手能力。普通高校工科学生用于实践锻炼的时间很少，其实践教学的时间也仅仅为总课时的五分之一到四分之一，而且用于实践的学习内容也比较陈旧，学生在实验中基本上是被动接受知识，不能通过实验很好地理解理論知识。因此，在强调掌握专业理论知识学习的同时，要加强工科学生实验、实践环节，并且在实验环节中尽量增加设计性、制作性、创新性的实验，尽量减少验证性实验，做到理论教学与实践教学的有机结合，增强学生的动手能力。第二，鼓励学生参加国家组织的有助于提高实践操作能力的竞赛。比如全国电子设计竞赛、机器人大赛、数学建模大赛、挑战杯大赛等，这些大赛的题目，不仅在内容和形式上都体现了创新的理念，而且也与工程实际相结合。通过这些案例化实践，在赛中学、赛中练，不仅能提高学生的动手能力，还能够提高学生的思维创新能力和综合技能。目前，由于普通高校的经费有限，参赛的队伍不是很多，不能对所有的工科学生进行锻炼，所以为了培养学生的动手能力，需要高校增加经费投入，保障80%以上的学生都能够得到相应的锻炼。第三，利用产学结合培养学生的工程背景。学校培养工科学生，其目的是为企业所用，因而要重视研究企业对人才的要求与培养企业所需要的人才。新工科背景下，要以“卓越工程师教育培养计划”为牵引，以院校资源整合与共享为基础，以校企联合培养合作教学模式为动力，以转型改革发展为主线，从而有效解决理工科专业实践教学存在的问题，改革和创新实践教学的内容和理念，在实践教学过程中培养学生创新能力。这就需要企业与学校共同研讨，企业要让学校知道企业的所需，学校可根据企业的要求进行个性化、订单式的培养，并且建立校企合作的实习基地，定期将学生安排到企业进行实际生产学习，利用企业的生产设备、实践环境和实践仿真软件进行学习，以企业正式员工的要求对待学生，这样能让学生真正体验产品的推动和生产过程，其理论知识也能够得到提升和巩固。在工作单位的生产学习，是将理论知识与实际相结合的全面教育。学生经历了就业技能的训练，全面了解了相关工作的性质，有利于其以后的择业就业，这些合格的毕业生将成为社会重要的生力军，也可以提高所在学校的知名度和影响力。加拿大滑铁卢大学经过60年（1957-2017年）的实践，50%的学生参加每4个月在学校和企业之间切换，学校有3800多个企业合作伙伴，学生的就业率高达97.6%。可见，有效的产学合作对培养学生的工程背景是非常有用的。以工程为背景的学习，不仅能够提高学生的工程素养，也能够为企业培养所需要的人才。
（三）立足新工科要求，培养创新能力
培养创新型工程技术人才是工程本科人才培养工作的目标，新工科也将创新能力作为工程技术人才的关键能力来培养。在今天的信息时代，科学技术的发展日新月异，创新成果也层出不穷。培养普通高校工科学生的创新能力和创新意识，既符合新工科建设的要求，也能够提高所培养学生的质量，提高普通高校的知名度和社会的认可度。第一，激发学生探索与创新的兴趣。人一出生就充满着对未知世界的好奇心，只是在被灌输各种既有知识的过程中逐渐减少对未知知识的好奇心。要成为合格的工科毕业生，在学习过程中就要对一切既有认识持批判和怀疑的态度，重拾好奇心，放开手脚，大胆创新，在高校支持的大学生创新项目的实施过程中提升自己的创新实践能力。第二，大胆发挥想象力。世界的发展和进步离不开人的想象力。要鼓励学生在学习过程中发挥自己的想象力，发散思维，捕捉创新灵感，培养求异和创新的思维能力，提高核心竞争能力。
三、结语
未来的人才应具备使命感与价值感，具备大工程学科的空间感，具备不同领域理念与概念之间联系的能力，具备创新能力和创新作为。普通高校要培养具备创新能力的新时代的工科人才，就要以未来人才应具备的能力和要求培养学生，在新工科发展中发挥普通高校工科专业的作用。
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