基于新工科理念的多層次互助型教學模式探索*

房海秋，趙錦程，王 凱

(1 中國石油大學(華東)化學工程學院，山東 青島 266580；2 青島大學電氣工程學院，山東 青島 266071)

隨著世界范圍內(nèi)科學技術的進步和國家經(jīng)濟水平的不斷增長，我國的發(fā)展對于化工行業(yè)的發(fā)展質(zhì)量要求越來越高，這樣就需要化工前沿和精細化生產(chǎn)得到更好的發(fā)展，從而來滿足經(jīng)濟社會的發(fā)展需求。2016年，“新工科”的研究和實踐被正式提上了章程，教育部指出：要加快建設“新工科”，大力加強實踐教學改革，推進高校實踐教學的改革與創(chuàng)新工作。

新時代的發(fā)展推動了新經(jīng)濟的進步，新經(jīng)濟發(fā)展呼吁“新工科”建設。高等教育改革之路，“新工科”建設起著至關重要的作用，更需要堅持以本為本推進，打好提升質(zhì)量、推進公平、創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制的攻堅戰(zhàn)。用實際行動、求實效的精神推進新型教學模式。本文基于新工科建設理念，對教學模式進行了改革探索，構(gòu)建了基于新工科理念的課程體系，并基于該體系提出了以學生為中心的多層次、互助型教學模式。

雖然近年來我國在化學工程領域已經(jīng)取得了長足的發(fā)展和進步，但隨著世界范圍內(nèi)科學技術的不斷進步和經(jīng)濟水平的迅猛發(fā)展，為滿足我國高速發(fā)展的經(jīng)濟社會要求，我國對于化學工程技術的發(fā)展質(zhì)量要求也越來越高，特別是高端核心化工技術的發(fā)展?？茖W技術的發(fā)展離不開人，只有擁有一支優(yōu)秀的科研隊伍，才能保證我國的化學工程技術在世界競爭的浪潮中立于不敗之地[1-3]?；瘜W工程人員的技術水平是影響化學工程發(fā)展的關鍵。部分操作人員由于沒有經(jīng)過專業(yè)的技術培訓，對化工設備使用不當或者操作不熟練，在一定程度上也制約了我國化學工程技術的發(fā)展[4]?，F(xiàn)如今中國整個化工領域的形勢為：

(1)需要化工人員具有自主學習與實踐轉(zhuǎn)化能力；

(2)需要化工人員具備適應社會的綜合能力；

(3)需要化工領域改變傳統(tǒng)封閉式教學體制。

而美國提出的“開環(huán)大學”模式，改變了人才選拔的途徑和基礎，打破了考學升學的傳統(tǒng)，形成了獨特的混合學生校園，打破了年齡結(jié)構(gòu)，使學生之間更容易建立起合作、強勁與持久的社會網(wǎng)絡，從而使化工領域可以得到一大批高素質(zhì)、高水平的人才[5-8]。其中開環(huán)大學與傳統(tǒng)大學的區(qū)別如表1所示[9]。

表1 開環(huán)大學與傳統(tǒng)大學的區(qū)別

因此，中國化工教育領域的僵局可以借鑒“開環(huán)大學”教育模式來打破。為此，本文基于新工科理念，提出了一種新的班級教學模式——基于學生主觀能動性的多層次、互助型教學模式。該模式符合中國高等教育發(fā)展的方向，擺脫了傳統(tǒng)高等教育的辦學思想。

1 基于學生主觀能動性的多層次、互助型教學模式

在當今國際競爭日益激烈的環(huán)境下，大學教育面臨著來自社會和政府的巨大壓力，大學教育必須重構(gòu)，尋求一條適應當代社會—經(jīng)濟和社會—政策環(huán)境的新路。新工科人才培養(yǎng)理念是“以學生為中心，為需而教，因用而學”。為此，本文提出了一種基于“新工科”理念的學生主觀能動性的多層次、互助型教學模式。

1.1 寬領域教學理念

開環(huán)大學彈性學制和終身教育理念對我國大學教育領域具有積極的啟示作用；而開環(huán)大學鼓勵學生工作后返回學校再學習的實踐教學模式也為我國的開放大學與傳統(tǒng)大學教育的結(jié)合具有啟示作用[10-12]。因此在培養(yǎng)方面，化學工程領域可以采用“學習-工作-再學習”的教育模式，使本領域中的優(yōu)秀人才可以回爐再造，促進本專業(yè)學生實踐經(jīng)驗的增長，使他們通過用實踐來檢驗真理，用知識來充實實踐，實現(xiàn)共贏。

新工科背景下應適應新工科對高校人才培養(yǎng)的要求，主動進行改革，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)“新工科”人才[13-15]。在考慮相關文獻的創(chuàng)新模式，在此基礎上對原有的教學方式進行了相應的改革[16-20]，改革措施為：

(1)科研成果商業(yè)化：設立科技中心和創(chuàng)業(yè)中心，將科研成果商業(yè)化，鼓勵化工學生在做實驗的同時進行創(chuàng)業(yè)，激發(fā)大學生的創(chuàng)新思維。

(2)跨領域?qū)W習交流：可以采取一些類似于國際交換、增長學制、擴充課程內(nèi)容和跨學科綜合教學的措施，培養(yǎng)學生的商業(yè)敏感性，使他們的學術視野更加開闊，科研實驗經(jīng)歷更加豐富，拓寬化成果的應用范圍。

1.2 多層次教學管理

采用多層次的教學管理方法可以打破我國化工教育固有的正規(guī)教育和非正規(guī)教育的界限，實現(xiàn)“時時能學、處處可學、人人皆學”的辦學理念。同時，可以利用現(xiàn)如今網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)實施更加精準的綜合服務，建立“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”的新型管理機制，推動管理流程和決策機制的再造，為學科規(guī)劃、教學管理、學生管理、科學決策等提供依據(jù)。

除此之外，還可以打破傳統(tǒng)封閉的課程結(jié)構(gòu)，讓學生根據(jù)自己的興趣愛好自主選擇課程，無論僅是線上課程，還是線下課程。學院必須專注于自己的特色和優(yōu)勢，形成具有差別優(yōu)勢的學校課程體系。除此之外，還可以營造開放靈動的學習空間，以便更好的支持多樣化的教學方式?；谛鹿た评砟畹恼n堂教學模式不再是傳統(tǒng)的講解理論知識，而是選擇以學生為中心，結(jié)合學生的個性發(fā)展、知識和能力水平，因材施教，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，培養(yǎng)勇于實踐、敢于質(zhì)疑的課堂氛圍。具體表現(xiàn)為：

(1)創(chuàng)新教師布局，鼓勵靈活設計教師，配備可移動、易于變換的桌椅設施，提供更加豐富的技術資源，支持教師開展多樣性的教學活動；

(2)探索非正式學習去，開展包括學習角、開放式長廊、社會性活動空間以及生活休閑空間等方面的探索；

(3)擴展學校的公共空間，給學生提供更多的活動和交往空間，讓學生在交往中建立自己的人際關系；

(4)打造數(shù)字化學習社區(qū)，建設人人皆學、處處能學、時時可學的學習型社會。

1.3 互助型實踐教學

當前，我國大學生尤其是化工領域的學生幾乎都要進行社會實踐，但是，這種社會實踐的存在只是一種形式，學生很少在這樣的社會實踐中得到提升，因為化工領域的實習場地具有危險設施，嚴重威脅實習人員的安全，很容易出現(xiàn)因操作不當而釀成的慘劇。新的互助型實踐教學培養(yǎng)模式首先更新了教育理念，從以課本知識為主的教學模式向以實踐為主的教學模式轉(zhuǎn)變，注重學生的實踐能力，并且在平時的訓練中，根據(jù)專業(yè)所面向的職業(yè)崗位需求進行針對性的訓練。其次是更新課程結(jié)構(gòu)，從理論型教學模式向?qū)嵺`型轉(zhuǎn)變，學生學習知識的方式不僅僅是從教師講授來獲得，還可以通過自身實踐得到的經(jīng)驗，促進學生發(fā)展為滿足社會需求的學用型創(chuàng)新人才。最后，還更新了教學內(nèi)容，不再把社會實踐當作是一個空殼，而是結(jié)合科學技術的發(fā)展，針對性地將實踐內(nèi)容跟上優(yōu)勢行業(yè)的步伐，提高課堂知識在實踐過程中的利用率，完成學校與社會的有效對接。

通過將實踐和社會網(wǎng)絡二者有機的聯(lián)系在一起，學生在學習過程中與學長組成小組，不僅促進了學生間的實踐交流，而且形成了更緊密的社會網(wǎng)絡。斯坦福大學更是采用種分散的模式來維護寬廣的網(wǎng)絡。在這一方面，可以吸取斯坦福大學的經(jīng)驗，通過建立各高校之間的合作，建立線上線下網(wǎng)絡教育平臺、交流平臺，使學生能夠根據(jù)自己的興趣提升自己、壯大自己，實現(xiàn)合作共贏。

2 教學效果

本文以中國石油大學2016級化學工程專業(yè)兩個班同學為例，其中一個班級按照學校之前的教學模式培養(yǎng)(對照組)，另一個班級按照本文新的教學模式培養(yǎng)(實驗組)，將兩個班級2017年取得的成果作比較，分析驗證本文教學新模式的可行性。

(1)學習成績方面：

這里，本文選取了每學年分值相同，內(nèi)容相似的幾門課程進行分析驗證。各學年班內(nèi)成績統(tǒng)計情況如下：

圖1 各成績區(qū)間人數(shù)分布情況

從圖2可以對比得到，作為對照組班級的成績分布比較符合正態(tài)分布，其中絕大部分處在70分以上，但是仍然有2個人掛科，這可能是因為大一到大二的過度造成的。大一時還保持有高中的學習習慣，所以學習都比較努力，而大二之后由于適應了大學的慢節(jié)奏，有部分同學開始懈怠，從而造成了班級整體成績的下滑，甚至出現(xiàn)掛科現(xiàn)象。至于為何適應大學后會降低學習成績，原因主要還是傳統(tǒng)的大學生活比較安逸，沒有高中那么緊迫，自由度太高，同學之間的交流更多的是學習之外的事情。同時，經(jīng)過了緊迫的高中學習節(jié)奏以及明確的奮斗目標，見識過大學的輕松生活后，學生突然失去了前進方向、奮斗目標，變得迷茫。而實驗組班級的成績卻明顯好于對照組，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是實行了本文提出的新型教學模式。學生無論在教室還是在校園，都能接觸到自己感興趣的知識，無時無刻不在學習。同時，課堂的教學方式也變的更加新穎，打破了傳統(tǒng)教學方式的呆板、死氣沉沉，帶動了課堂氣氛，激發(fā)了學生學習的熱情，發(fā)揮了學生的主觀能動性；課下有很多學習設施、團體，使某些志同道合的同學匯集在一起，激發(fā)想象力，從而做出很多富有新意的實驗成果，而這些成果又被學院看中資助，使他們看到了前進的方向，以此，形成了一個良性循環(huán)。

圖2 各成績區(qū)間人數(shù)比重對比情況

由此可以看出，本文提出的基于學生主觀能動性的多層次、互助型教學模式在提升學生學習成績方面具有顯著效果。

(2)科研成果方面

這里本文選取了兩個班級2016年各類競賽獲獎情況進行對比，來證實本教學模式的創(chuàng)新性、合理性。以下是兩個班級2016年各類競賽獲獎情況表。

表2 兩個班級2016年競賽獲獎情況匯總表

從圖3對比中可以清楚看到，作為實驗組的班級無論是國獎，還是省獎，獲獎情況都遠超對照組。其中的主要原因可能是實驗組在新的教學模式下，通過結(jié)識更多的興趣伙伴，有了更高的研究興趣，從而得到了更多的研究成果。無論是實驗設備，還是老師、同學的知識指導，實驗組都遠超對照組。而對照組是采用傳統(tǒng)的大學教學模式，班內(nèi)學生基本處于放養(yǎng)狀態(tài)，如果自己不感興趣，不主動去交流，很難有機會做出實驗成果。

圖3 兩個班級獲獎情況對比

基于新工科理念的教學改革實施于中國石油大學化學工程專業(yè)2016級兩個班級的課程后，收到了很好的效果。學生的學業(yè)成績、專業(yè)技巧、創(chuàng)新能力方面都得到了提高，獲得許多省獎、國獎，成績比較顯著。由此，可以驗證本文新模式的合理性、創(chuàng)新性，在科研成果方面具有顯著效果。

3 結(jié) 語

未來十年，我國要基本建成創(chuàng)新型國家。建設全民學習、終身學習的學習型社會。而以公立本科教育為主體的高等教育已經(jīng)無法滿足多樣化社會成員的學習需求。因此，本文提出的基于“新工科”理念下的學生主觀能動性的多層次、互助型教學模式具有重要的研究意義。盡管本教學模式的實際效果還有待觀察，但斯坦福大學的改革本身說明高等教育供求關系發(fā)生變化，中西方社會對繼續(xù)教育、終審教育和實踐教學的需求都在增加。因此，我國教育模式不應該繼續(xù)沿用舊模板，需要打破常規(guī)，適應時代要求。尤其是像化學工程這種實踐性強的領域，更應該根據(jù)自身情況，酌情轉(zhuǎn)變。將校內(nèi)化工實驗與校外企業(yè)實際需求相聯(lián)系，培養(yǎng)社會真正需要的實踐人才。此外，此教學模式在學生與學生之間，學生與大學之間建立起了深遠持久的聯(lián)系，學習的場所也不再僅僅局限于大學校園，而是拓展到世界各地，學生們從封閉的校園走向開放的全世界。

因此，作為主要高等教育機構(gòu)的大學有必要調(diào)整自身結(jié)構(gòu)，加強學校與社會的良性互動并為學生的理論學習與社會實踐搭建平臺；有必要在時間和空間上構(gòu)建開放式大學，實現(xiàn)高等教育由特定受教育階段向終身教育轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)大學校園由固守某一城市向面向全世界轉(zhuǎn)變。

基于新工科理念的學生互助教學模式是以社會需求為主，著力解決化工領域技術人才與社會需求不匹配的現(xiàn)象，培養(yǎng)“適合社會需求、熟練掌握化工技術”的創(chuàng)新人才。本文開展了基于新工科理念的學生教學模式改革與實踐，取得一些研究經(jīng)驗和成果。今后將繼續(xù)深入基于新工科理念產(chǎn)出實踐教學模式，深入教學改革，提高教學質(zhì)量，達到培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的，滿足社會的需求。