李志海 鐘 源

1.廣東石油化工學院機電工程學院 廣東茂名 525000

2.廣東石油化工學院教務處 廣東茂名 525000

高等教育發(fā)展水平是一個國家發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦酥尽Ａ暯娇倳浿赋?，“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈”。當前，世界范圍內新一輪科技革命和產業(yè)變革加速進行，綜合國力競爭愈加激烈。工程教育與產業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐。為推動工程教育改革創(chuàng)新，2017年2月18日，教育部在復旦大學召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，與會高校對新時期工程人才培養(yǎng)進行了熱烈討論，共同探討了新工科的內涵特征、新工科建設與發(fā)展的路徑選擇，并達成了10條共識[1]。2017年4月8日，教育部在天津大學召開新工科建設研討會，60余所高校共商新工科建設的愿景與行動，并致力于7項行動，稱為“天大行動”[2]。2017年6月9日，新工科研究與實踐專家組成立暨第一次工作會議在北京會議中心召開，形成了《新工科研究與實踐項目指南》，即新工科建設的“北京指南”[3]。

在“天大行動”中[2]，第4條指出：“問學生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”。落實以學生為中心的理念，加大學生選擇空間，方便學生跨專業(yè)跨校學習，增強師生互動，改革教學方法和考核方式，形成以學習者為中心的工程教育模式。推進信息技術和教育教學深度融合，建設和推廣應用在線開放課程，充分利用虛擬仿真等技術創(chuàng)新工程實踐教學方式。

在“北京指南”中[3]第12條選題中提出“新工科個性化人才培養(yǎng)模式探索與實踐”，調研分析互聯(lián)網時代大學生的思維方式、行為方式、學習目標和方法，總結借鑒國內外高校個性化人才培養(yǎng)的成功經驗，提供豐富多樣的課程與教學資源。

目前，針對新工科有較多的研究[4-10]。新工科計劃的推進關鍵在于對“新”的內涵的認識。新工科要落地在教材和教學方法的“新”。學校和教師需要探索若干新方法，諸如“關聯(lián)”、非正式學習、去中心化等[11]。本文擬以工程流體力學課程為例就新工科個性化人才培養(yǎng)模式下課程改革進行初步探索與實踐。

1 課程改革措施

落實以學生為中心的理念，滿足學生的個性化需求，探索形成以學習者為中心的工程教育模式。針對新工科中要求提升學生的關聯(lián)力等“新素養(yǎng)”，建立課程的概念圖，將知識節(jié)點有效連接起來。調研分析互聯(lián)網時代大學生的思維方式、行為方式、學習目標和方法，提供豐富多樣的課程與教學資源。

(1)基于OBE(Outcomes based education)教育理念制訂課程的預期學習結果，描述該課程每個知識點和能力項的學習結果，知識點從專業(yè)培養(yǎng)標準的知識體系(知識單元和知識點)中得到，課程能力預期培養(yǎng)結果從專業(yè)培養(yǎng)目標中得到。建立課程的概念圖，將課程知識節(jié)點、技能和素質要求有效連接起來，同時使學生學習具有整體的概念。

工程流體力學課程的任務是使學生掌握流體力學的基本的概念、基本原理、基本方法及在工程實際問題中的應用，從而為分析研究過程裝備中流體流動規(guī)律及傳遞過程做準備，為設計開發(fā)新型高效的過程裝備奠定必備的基礎。在學生能力培養(yǎng)和知識結構體系中起著承上啟下的作用。工程流體力學課程的教學目的主要是培養(yǎng)學生既具有力學意識的綜合分析能力，又具有工程意識的解決實際問題的應用能力，尤其是使學生在創(chuàng)新能力方面發(fā)揮較大的作用。第一章的知識點與預期學習結果如圖1所示。

圖1 工程流體力學的知識點與預期學習結果

同時建立整個課程的概念圖，將課程知識節(jié)點、技能和素質要求有效連接起來，使學生學習具有整體的概念。并要求學生自己建立細化概念圖，建立每一個模塊的概念圖，從而明確學習內容在整個課程中的位置以及相互關系。工程流體力學概念圖如圖2所示。

圖2 工程流體力學概念圖

(2)確定實現(xiàn)預期學習結果的教學活動(教學環(huán)節(jié))及教學策略(教學方法)，以課堂教學實現(xiàn)知識的獲取以及小部分能力的訓練，以項目、實驗/實踐環(huán)節(jié)實現(xiàn)知識的應用以及大部分能力的訓練。

將CFD仿真項目引入課程學習中，通過完成CFD項目仿真和驗證理論計算和實驗測試，提高學生自學的能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力、管理時間和資源的能力等。因學生是第一次學習分析軟件，項目分析由教師提供詳細的學習和考核資料，管道流動分析項目案例幾何形狀示意圖如圖3所示，包括項目的目的，具體分析步驟，以及最后需要完成的分析報告。給學生提供軟件的具體操作指南，包括軟件的下載安裝，分析建模、網格劃分、邊界設置、結果提取和分析，為便于學生學習同時提供軟件操作的視頻資料。整個項目由學生獨立完成，學生通過自學以及相互討論完成項目考核任務，教師以答疑為主。

圖3 CFD仿真項目幾何形狀

(3)確定評價手段及評估方法，通過作業(yè)、小測驗、考試、知識模糊卡收集，教學過程的訪談、調查，學生學習成果收集等多種方式對學生進行考核，實現(xiàn)學生個性化學習。

針對學生學習的效果進行評測，建立測試系統(tǒng)，測試學生的學習結果，并針對學習過程進行問卷調查，分析學生學習的情況。

課程小測驗和教學過程的調查都通過網絡平臺來實現(xiàn)，測試和問卷調查系統(tǒng)示意圖如圖4所示?；ヂ?lián)網技術的興起，為人們生活帶來方便的同時，也為課程的學習帶來形式上的方便和內容上的提升。通過互聯(lián)網進行教學不受空間和時間的限制，為課程的自主學習提供了可能。將與課堂教學相匹配的網絡課程內容掛于校園網或者學院相應平臺上，讓學生可從網上瀏覽內容，并從網絡觀看相應的課程錄像。但這種形式并不能代替課堂教學，而是一種比單純的閱讀書本效果更好的學習手段。學生既可通過網站做課前預習，也可做課后復習；既能看到講課內容，也能看到部分演示的動畫；從網頁上既可得到學習指導，也可獲得關于思考題、例題及課程輔助知識等信息。同時可以對學生進行個性化教學，學習接受速度比較慢的學生可以在網上多次反復學習，而接受速度比較快的學生可以加快學習進度。

圖4 測試和問卷調查系統(tǒng)示意圖

同時可以在系統(tǒng)上可以完成課程的小測試和問卷調查，讓學生及時查找補齊知識漏洞，達到提高自學能力的目標。

(4)實際學習結果的評估與審核。收集、評估各教學環(huán)節(jié)的實際學習結果，設定評分分值，并與預期的學習結果(課程學習目標)對比、分析，做出正確的判斷，形成結論性意見，實現(xiàn)教學的持續(xù)改進。

最后將所有的課程資料形成教學文檔，包括：課程大綱、課堂教案、課堂PPT、作業(yè)題目、小測驗題題目、考試題目、學生的學習成果，包括：作業(yè)、小測驗答題、考試答題、實驗檔案、項目設計檔案等，進行總結歸檔。通過教學總結，形成結論性意見，為下一學年的教學調整提供依據(jù)，實現(xiàn)教學的持續(xù)改進。

2 結語

為新工科個性化人才培養(yǎng)模式下課程改革探索與實踐提供一個參考。基于OBE教育理念制定課程的預期學習結果，同時建立整個課程的概念圖。將CFD仿真項目引入課程學習中，通過完成CFD項目仿真和驗證理論計算和實驗測試，提高學生自學的能力，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，管理時間和資源的能力等。進行考核方式改革，建立課程網絡小測驗和調查平臺，便于教師及時了解學生的學習情況，以及學生及時查找補齊知識漏洞，達到提高自學能力的目標。教師通過教學總結，形成結論性意見，為下一學年的教學調整提供依據(jù)，實現(xiàn)教學的持續(xù)改進。

[1]高等工程教育研究.“新工科”建設復旦共識[J].高等工程教育研究,2017(1):10-11.

[2]高等工程教育研究.“新工科”建設行動路線:“天大行動” [J].高等工程教育研究,2017(2):24-25.

[3]焦以璇,李薇薇.新工科建設形成“北京指南”[N].中國教育報,2017-06-12(01).

[4]吳愛華,侯永峰,楊秋波,郝杰.加快發(fā)展和建設新工科 主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究,2017(1):1-9.

[5]李華,胡娜,游振聲.新工科:形態(tài)、內涵與方向[J].高等工程教育研究,2017(4):16-19,57.

[6]林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究,2017(2):26-35.

[7]陸國棟.“新工科”建設的五個突破與初步探索[J].中國大學教學,2017(5):38-41.

[8]陸國棟,李拓宇.新工科建設與發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究,2017(3): 20-26.

[9]施曉秋,趙燕,李校堃.融合、開放、自適應的地方院校新工科體系建設思考[J].高等工程教育研究,2017(4):10-15.

[10]夏建國,趙軍.新工科建設背景下地方高校工程教育改革發(fā)展芻議[J].高等工程教育研究,2017(3):15-19,65.

[11]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究,2017(4):1-4,15.