新工科背景下“科技前沿講座”課程教學改革的探索與實踐

宋科，李云霞

（昆明學院 機電工程學院，云南昆明 650214）

1998年，教育部頒布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄》中就涉及與制造業(yè)緊密相關的科學專業(yè)，之后在一系列發(fā)展、 演變和重組中逐漸形成了機械設計制造及其自動化專業(yè)。該專業(yè)是一門以機械技術為主體的多學科融合的專業(yè)，專業(yè)方向涉及制造業(yè)中的各類環(huán)節(jié)，如：設計、制造、控制以及企業(yè)管理等內容。本專業(yè)自開設以來為行業(yè)培養(yǎng)了一大批技術人才與骨干，推動了我國制造業(yè)的發(fā)展?！笆濉币詠?，隨著產業(yè)的不斷升級和發(fā)展，各種新技術、新材料應運而生，我國的制造業(yè)正面臨著全新的挑戰(zhàn)，這也對人才的培養(yǎng)提出了新的目標與要求[1]。目前在新工科背景下，要求機械設計制造及自動化專業(yè)的人才不僅在本專業(yè)學科上有所建樹，還需具有多學科融合交叉的特點；不僅能利用現(xiàn)有的知識去解決問題，也能依靠新知識、新技能去解決產業(yè)發(fā)展中可能出現(xiàn)的新問題。因此，為了滿足國家對未來新興產業(yè)和新經(jīng)濟的戰(zhàn)略需求[2]，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、 工程實踐能力和多學科技能的高素質復合型新工科人才[3]，昆明學院開啟了以新工科建設為背景的機械類專業(yè)人才培養(yǎng)的全新模式[4]，并對現(xiàn)有的專業(yè)課程進行了教學改革，從單純教學向科教融合的方向轉變，不斷提升課程建設的質量和水平，使傳統(tǒng)機械類專業(yè)快速適應新興產業(yè)的發(fā)展[5]。此外，為了使學科知識與前沿技術進行有機結合，在課程設置中加入科技前沿知識[6]已成為培養(yǎng)新工科人才的必然要求。盡管目前學科專業(yè)課程的教學模式已較為豐富和成熟，但前沿專業(yè)課程并不一定適用于學科專業(yè)課程的教學模式。為了進一步完善和提高前沿專業(yè)課程的教學質量，探索更適合該課程的教學模式與更多元的教學手段，本文以機械設計制造及其自動化為專業(yè)背景，對“科技前沿講座”課程的教學改革進行了探索，并討論了相關的改革新舉措。

1 課程性質

隨著行業(yè)的快速發(fā)展，本學科知識體系也發(fā)生了巨大變化。同時，如何進一步提升行業(yè)的生產技術和產品附加值也是本學科面臨的重要任務。因此，作為專業(yè)人才培養(yǎng)基地的高校必須對學生進行前沿專業(yè)課程授課，以培養(yǎng)適應行業(yè)發(fā)展要求的創(chuàng)新型和應用型人才，為制造業(yè)的發(fā)展提供強有力的智力支撐?！翱萍记把刂v座”課程是昆明學院基于新工科建設背景，在學生學習并掌握了基本的數(shù)學、物理、化學等基礎知識后，在講授學科專業(yè)課的同時，向本專業(yè)三年級學生開設的一門面向制造業(yè)相關技術和交叉融合的科技發(fā)展動態(tài)的前沿專業(yè)課程。該課程的教學改革緊密結合了學校對新工科人才培養(yǎng)的定位及目標，以提高學生的科技創(chuàng)新視野、 現(xiàn)有知識體系與工程實踐融合為主要教學目的，以專業(yè)前沿理論、應用技術和未來發(fā)展趨勢為主要教學內容[7]，是一門面向制造業(yè)科技前沿的專業(yè)課程，為本專業(yè)學生兩年后從事相關技術工作及學習深造打下了良好的基礎。

2 教學內容改革

“科技前沿講座”課程教學內容的重點在于向學生介紹制造業(yè)行業(yè)領域內的最新技術與發(fā)展現(xiàn)狀。因此，課程具有較為明顯的即時性，授課內容需根據(jù)行業(yè)的最新進展來設置，即授課內容不固定。而其難點在于準確挖掘行業(yè)發(fā)展中的最新理論知識、 技術應用以及背后的基礎性概念問題，并將所挖掘的信息融入教學體系中。在課程教學過程中主要選擇偏重于行業(yè)領域內應用新技術、 新方法等方面。例如： 結合《中國制造2025》對近年來增材制造技術、智能機器人、新型超材料、神經(jīng)形態(tài)技術、可再生能源技術等熱點新技術的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景進行講解。除了固定教師講解一部分內容外，在授課內容上也充分發(fā)揮了教研團隊多學科、多方向的特點，一部分教學內容安排了該相關方向上具有研究經(jīng)驗和基礎的教師承擔，保證了內容上的即時性、客觀性與豐富性。同時，為了進一步提升課程的廣度與“接地性”，部分內容還會邀請具有企業(yè)及工程背景的校外行業(yè)專家參與教學，根據(jù)授課人的從業(yè)經(jīng)歷，把相關的技術應用案例和成果轉化等內容滲透到課堂教學中。也會不定期地組織學生進入相關企業(yè)和實驗室進行現(xiàn)場觀摩和實踐教學，引導學生關注行業(yè)發(fā)展的熱點。在課程學習中，對于那些具有濃厚學習興趣和科研潛力的學生，統(tǒng)一由學院安排相關教師進行進一步的系統(tǒng)指導，也可由相關研究方向的研究生采用“互幫互帶”的方式共同參與科研工作，使學生對科技前沿的應用有了更為深刻的理解。此外，在授課過程中注重將學科專業(yè)課與前沿創(chuàng)新相結合，并將課程思政的內容有機地融入整個教學環(huán)節(jié)中，全方位開闊了學生的視野，提升了學生對制造業(yè)的認識，增強了專業(yè)榮譽感和行業(yè)使命感。

3 教學方法改革

由于“科技前沿講座”課程的廣度較大并具有一定的理論深度，而課程的課時相對較少，因此不能像學科專業(yè)課一樣講得面面俱到。在授課過程中需采取“引領式”和“體驗式”的教學方式，幫助學生理解學科知識與前沿技術之間的內在關系，掌握研究和分析問題的方式方法，引導學生在課程學習中自發(fā)地去思考和探索前沿性的科技問題。根據(jù)本校機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，本課程主要以講座形式授課。為了避免單一的教學手段可能會導致教學形式陷入枯燥或者無法較好地引起學生學習興趣的情況發(fā)生，本課程除了傳統(tǒng)的課堂講授外，還以“雨課堂”“學習通”等網(wǎng)絡教學平臺為依托，教師在教學平臺上傳相關電子教學材料，學生可以通過下載這些材料來進行課前的預習和課后的回顧。課上也增設簽到、投票、問卷調查等環(huán)節(jié)，增強了課堂的互動性和趣味性。此外，還引入了一些探究性和討論性的學習內容，組織學生分組在課堂上積極參與課堂討論。針對“科技前沿講座”的課程特點，在課前將與本次課程的內容相關的研究性學術論文發(fā)給每位學生作為課堂預熱，讓學生通過研讀歸納和總結論文中相關的技術背景及知識點。每堂課結束后，學生可以通過學校電子數(shù)據(jù)庫繼續(xù)查閱后續(xù)的科技文獻，進行整理和閱讀，進一步鞏固課堂知識，理解本節(jié)課所涉及的技術前沿熱點。同時，鼓勵學生關注一些科研公眾號和平臺等網(wǎng)絡資源，以便獲得最新的前沿科技動態(tài)。

4 考核評價體系改革

建立合理、 有效的考核評價體系是達成課程教學目標必不可少的環(huán)節(jié)，在“科技前沿講座”課程的考核體系中，加入了多元化的考核方式，提升了課程成績的平衡性，并調動了學生學習的積極性。課程考核評價分為過程性考核和期末考核兩部分，與學科專業(yè)課程考核不同的是，本課程加大了過程性考核的比重，占總成績的40%。其內容包括：考勤、課堂表現(xiàn)、科技文獻預讀情況、公眾號平臺資源閱讀量等。期末考核采取課程論文的形式(60%)，學生可以根據(jù)課程中所涉及的內容自擬題目，通過查閱相關的文獻資料，完成課程論文。多元化的考核方式旨在綜合考查學生對前沿科技動態(tài)的了解與掌握情況，提升學生查閱文獻和總結分析問題的能力，極大地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

5 課程建設

針對“科技前沿講座”的課程建設需求，教師需更新和完善課程教學大綱和教案，包括安排教學進度、提煉教學重難點等工作。同時，依托網(wǎng)絡資源平臺，建立對應的電子教學資料；建立常用科技文獻資料庫；設計課程的問卷調查；組建課程顧問教師團隊，實現(xiàn)課程資源的共享。此外，如前文所述，本課程具有較為明顯的即時性，授課內容需根據(jù)行業(yè)的最新進展來設置，這就要求授課教師要多關注行業(yè)的最新研究動態(tài)，勇于向科研高峰發(fā)起沖擊，不斷地提高自己的學術水平和科研能力，并結合自己的科研工作，及時對授課內容進行更新擴容。同時在本課程的教學目標中，向學生講解行業(yè)的最新前沿科技并非唯一目的，授課教師還需培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新能力，開發(fā)學生的科研探究性思維，形成師生共同探究的教學氛圍，使學生在課程學習中體驗到科研的樂趣，從而最大化地實現(xiàn)本課程的教學價值?？偟膩碚f，在“科技前沿講座”課程建設中，我們通過明確的改革舉措，不斷優(yōu)化和完善教學內容和方法，建立了多元化的考核方式，并取得了令人滿意的教學成果。如：本專業(yè)學生的畢業(yè)論文質量有所提升；學生考研率明顯提高；學生發(fā)表論文、專利的數(shù)量和質量逐年提高； 在各類學科競賽及技能競賽中的獲獎數(shù)目明顯增多。

6 結語

前沿專業(yè)課程在本科課程體系中起到了“穿針引線”的作用，是對基礎課的必要補充和學科專業(yè)課的有效延伸，在課程體系中是不可缺少的有機組成部分。本文以機械設計制造及其自動化專業(yè)的“科技前沿講座”課程為例，結合本校新工科背景下的人才培養(yǎng)目標，對課程的教學內容、教學方法、考核評價體系及課程建設等方面的改革進行了探索，并討論了相關的改革新舉措。實踐證明，通過上述改良舉措，本課程在提高學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力等方面均起到了積極的作用。通過本課程的學習，使學生及時掌握了行業(yè)的最新前沿科技動態(tài)，全方位開闊了學生的視野，提升了學生對制造業(yè)的認識，增強了專業(yè)榮譽感和行業(yè)使命感。同時，本課程還需不斷繼續(xù)探索改革的新舉措，例如，如何更好地銜接本課程與學科專業(yè)課程的知識； 處理好本課程課時較少與內容較多之間的矛盾； 進一步凝練更貼近產業(yè)的前沿知識內容等。此外，作為任課教師，也要不斷地提高自己的學術水平和科研能力，不斷地進行教學反思，積累教學經(jīng)驗，提升教學質量，使課程的建設穩(wěn)步推進，發(fā)揮好“科技前沿講座”課程在培養(yǎng)高素質專業(yè)人才方面的作用。