面向“新工科”复合型创新人才培养的教学模式综合改革与实践

黄治同

摘要：为了实现“新工科”复合型创新人才培养目标，必须重视学生创新思维方法的培养，必须重视学生自主学习能力的提升，必须重视学生全方位素质的均衡发展。在上述教学理念的指导下，本文提出了一套“四四五”教学模式综合改革方案，遵循“思维优先，自主学习，多元考核”教学原则，实现了对“教学设计-教学实施-教学评价”过程的全链条覆盖，对探索新工科背景下的教学模式改革具有重要借鉴意义。

关键词：新工科；人才培养；教学模式改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）16-0224-02

当前，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃兴起，对工程教育改革提出了新要求。为此，2017年2月以来，教育部积极开展新工科研究与实践，先后形成“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，构成了新工科建设“三部曲”，期望探索领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等工程教育强国建设。

新工科建设的根本目的，在于培养适应乃至引领未来工程发展需求的复合型创新人才[1]。这种人才不仅要求具备基本的工程知识与素养，还需要拥有家国情怀、全球视野、法治意识和生态意识，掌握设计思维、工程思维、批判性思维和数字化思维，以及具备创新创业、跨学科交叉融合、自主终身学习和沟通协商等多重能力素质[2]。

为了培养出这种高素质复合型创新人才，除了更新教学内容和课程体系[3，4]之外，更重要的是，必须重视学生创新思维方法的培养、自主学习能力的提升、全方位素质的均衡发展。在上述三个“必须重视”教学理念的指导下，笔者提出一套面向新工科复合型创新人才培养的教学模式综合改革方案，包含以下教学内容改革、教学方法改革、考核机制改革三个有机组成部分。

一、思维优先，夯实学生创新体系构建的“四梁八柱”

为了培养出满足新工科需求的复合型创新人才，有必要把产业和技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入教学过程，更新教学内容和教学案例。但是，即使在课堂上学习了最新发展前沿，也不能保证学生进入到工作岗位的头几年内这些知识、技术不被更加前沿的知识所淘汰。因此在面向新工科的教学内容设计上，应该转变当前以知识更新为主的改革思路，改为关注对学生创新思维方法的培养和构建。

在众多的创新思维及方法中，对于新工科复合型创新人才最为基本的方法包含四种宏观创新思维和八种微观创新方法，共同构建起创新思维体系的“四梁八柱”。具体说来，“四梁”指的是对工程创新带有宏观指导性作用的四种思维，即系统思维、历史思维、批判思维和逻辑思维。“八柱”指的是对工程创新带有微观操作性作用的八种方法，即分析方法、综合方法、归纳方法、演绎方法、类比方法、联想方法、发散方法、收敛方法。这八类方法涵盖了对于具体工程案例进行创新过程中带有实践工具性的八种常用手段。通过上述四种宏观创新思维和八种微观创新方法的培养和训练，可以有效提升学生的创新实践能力。

二、自主学习，推进学生自学能力培养的“四轮驱动”

当前，新一轮科技革命引领了工程发展的主流方向，工程创新的广度、深度和速度较之以往都有大幅度提升，新知识、新技术日新月异，这必然要求未来新工科复合型创新人才具备终身学习的能力。因此在面向新工科的教学方法实施上，应该拓展当前以增加实践为主的改革思路，更加关注学生自主学习能力的培养。

目前已经有多种成熟的“以学生为中心”的新型教学方法，例如案例教学法、实验教学法、体验教学法、项目教学法等。在众多的新兴教学方法中，对于新工科复合型创新人才自主学习能力培养富有成效的有三种教学方法，即探究式教学法、研讨式教学法、启发式教学法，连同经典的讲授式教学法，共同形成推进学生自学能力培养的“四轮驱动”。具体说来，探究式教学是引导学生像科学家当初发现研究规律一样重新进行一次探索的过程。研讨式教学法中，学生首先就学习目标进行调查研究，然后开展小组讨论。在讨论过程中教师进行引导，让学生从不同的方向、侧面、层次进行拓展。启发式教学法中，教师引导学生通过灵活采用多种启发方法，准确而巧妙地设置符合学生认知规律的问题。另一方面，考虑到学生的知识储备有时并不足以支撑学生开展有效的探究式、研讨式教学，所以在实际应用时需要搭配上经典的讲授式教学，共同构成推进学生自主学习能力提升的“四轮驱动”。

三、多元考核，完善学生综合素质评价的“五位一体”

未来工程技术人员所面对的是一个复杂工程问题，其解决方案必须要同时考虑工程、环境、成本、法律等多方面因素，因此新工科人才培养目标应该是多方面知识、能力、素质的协调发展。因此在面向新工科的教学效果评价上，应该转变以往以知识理解和应用为标准的考核思路，改为关注学生全方位素质协调发展的判定和考核。

在众多的能力、素质架构中，对于新工科复合型创新人才综合发展最为关键的包含五种能力，即资料搜集与分析能力、问题建模与推理能力、实验设计与动手能力、口头表达与写作能力、团队协作与管理能力，共同构成学生综合素质评价的“五位一体”。具体说来，当接手一个复杂工程问题时，首先需要学会利用网络手段和图书馆资源搜集相关资料，并对收集到的资料进行梳理分析；其次，根据数学、物理等基础知识对所研究的复杂工程问题进行抽象建模，依据严谨的逻辑思维完成理论推导；再次，根据得到的解决方案进行实验设计，搭建实际软件或者硬件平台进行原型机实现和测试验证；然后，对上述三个阶段所得到的所有理论和实际结果需要通过口头演讲或者书面报告总结反映出来；最后，学生自由组合成一个小组共同完成上述整个研究过程，因此全程将考察学生的团队协作与管理能力。

上述教学模式综合改革方案，在北京邮电大学信息与通信工程学院通信工程专业课堂中进行了多次试点实施，获得众多来访院校教师的肯定和好评，获得2017年北京邮电大学校级教学成果一等奖。综上，本文提出的面向新工科复合型创新人才培养的教学模式综合改革方案，贯彻了“思维优先，自主学习，多元考核”教学原则，实现了对“教学设计-教学实施-教学评价”过程的全链条覆盖，对探索新工科背景下的教学模式改革具有重要借鉴意义。

参考文献：

[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”建設行动路线（“天大行动”）[J].高等工程教育研究，2017，（2）：24-25.

[3]郑庆华.以创新创业教育为引领？创建“新工科”教育模式[J].中国大学教学，2017，（12）：8-12.

[4]陆国栋.“新工科”建设的五个突破与初步探索[J].中国大学教学，2017，（5）：38-41.