工科院校教學模式改革探析

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摘要:高等院校教育逐漸呈現出了多元化、國際化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的教學模式已經不能滿足高等教育要求。尤其對于工科院校來說，面對著復雜的市場競爭形勢，應當與時俱進，加快對教學模式的改革，促進課程教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的對接，以此來培養(yǎng)具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和能力的優(yōu)秀人才。本文從創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)內涵分析著手，明確了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下工科院校教學模式改革的必要性，從教學內容、教學方法及考核方式等三個方面探討了工科院校教學模式的改革方案，并進行了具體的實例分析，旨在為相關工科院校教學模式改革實踐提供參考，從而進一步促進我國工科院校課程教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的對接。

關鍵詞:創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);工科院校;教與學模式;改革創(chuàng)新

0前言

科技創(chuàng)新是國家發(fā)展的必由之路，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是我國高等教育人才培養(yǎng)理論研究和實踐探索的熱點。作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系的主干，高校在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育培育體系中發(fā)揮著關鍵作用。[1-2]工科院校作為高等院校的重要組成部分，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育背景下，應當積極改革傳統(tǒng)的教學模式，培養(yǎng)學生利用相關工程技術知識來進行產品創(chuàng)新和產品研發(fā)設計能力，并能夠在一定條件下實現產品向商品的轉化，從而實現自主創(chuàng)業(yè)。基于以上，本文結合實例，簡要探討了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下工科院校教學模式改革的相關問題。

1創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的內涵

世界各國積極注重對大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，美國哈佛大學早在1947年就開設了面向大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的課程，政府、高校及社會機構聯合建立了三位一體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系；英國牛津大學和劍橋大學則實行“導師制”教學模式來實現差異化教學，以此來培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。相較于國外來說，我國高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育起步較晚，但發(fā)展較快，為了促進經濟轉型和發(fā)展，在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育上做出了重要努力。2002年，教育部對清華大學、中國人民大學等進行了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育試點，2008年，教育部建設了多個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)試驗區(qū)，2012年，教育部和財政部聯合下發(fā)了《關于實施高等學校創(chuàng)新能力提升計劃的意見》，2015年，“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”被提升到了國家戰(zhàn)略高度。[3]在這樣的背景下，高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育得到了前所未有的重視。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育包含了創(chuàng)新教育和創(chuàng)業(yè)教育兩個層面，其主要目的是培養(yǎng)當代大學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)素質、創(chuàng)業(yè)實踐能力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不僅僅是舉辦一些創(chuàng)業(yè)參觀活動，更重要的是教學理念和教學模式的一種轉變和革新，將高校教學模式與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實現無縫對接。工科院校肩負著培養(yǎng)應用型專業(yè)人才的重任，是促進社會主義現代化建設的主力軍。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下，工科院校應當積極探索創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新形勢，從教學模式的改革著手，促進教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的對接，融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，積極提升工科院校學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和能力，這對于擴大大學生在就業(yè)、促進社會經濟創(chuàng)新發(fā)展等方面有著積極的意義。

2創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)下工科院校開展教學模式改革的必要性分析

（1）適應時代經濟發(fā)展和變革訴求。著眼于世界經濟結構不斷調整和社會產業(yè)鏈條不斷變化，我國提出了建設創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略。[4]社會經濟發(fā)展是教育事業(yè)的領航器，建設創(chuàng)新型國家必然需要大量創(chuàng)新型人才，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育應運而生。因此，工科院校需要積極改革傳統(tǒng)的教學模式，創(chuàng)新教學理念，以此來將工科院校打造成為教學、科研、生產的一體化基地，實現創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的目標，為創(chuàng)新型國家建設輸送更多的人才。（2）凸顯工科院校競爭力的契機。在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下，工科院校對傳統(tǒng)教學模式的改革是必然趨勢，能夠有效提升教學效果，實現特色化教學，避免辦學趨同性，有助于提升院校的競爭力，打造特色院校品牌。（3）實現學生個體發(fā)展的重要路徑。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新背景下，每個人都面臨著巨大的就業(yè)壓力，而創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育著眼于學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，目標在于促進學生自我價值的實現。工科院校為了緩解就業(yè)壓力，需要積極改革傳統(tǒng)的教學模式，實現與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的對接，促進學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)的發(fā)展，以此來實現學生個體發(fā)展。

3工科院校教學理念和教學特征分析

3.1工科院校教學理念CDIO是國際工程教育改革的最新研究成果，是工科院校教學理念的基礎，CDIO主要表現為Conceive(構思)、Design（設計）、Implement（實現）和Operate（運作）。即以產品從研發(fā)到運行的整個生命周期為基礎，對產品進行系統(tǒng)性的設計，以此來對學生職業(yè)能力、交流能力及團隊配合能力進行培養(yǎng)，同時提升學生產品構思、設計及實施運行等綜合素質能力。[5]對于工科類院校來說，其課程有著顯著的技術特色，實踐性與綜合性較強，要求學生不僅要對相關理論知識進行掌握，同時要具備實踐動手能力。在教學過程中，應積極推進CDIO理念，重新構建教育模式，主要包括人才培養(yǎng)方案、教學體系、課程體系、評價機制及實習實訓等諸多方面。提升學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)素質，將知識傳授、能力培養(yǎng)及素質提升等教學目標融合在一起，真正實現與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有效對接。3.2工科院校教學特征在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下工科院校的教學特征通過教學內容、教學方式、教師及學生互動等方面體現，具體特征總結如下：工科院校涉及到的專業(yè)課程大多理論性較強，給教師的教學和學生的學習帶來了一定的難度；[6]從課程內容上來看，工科院校涉及到的課程知識面廣泛，且知識更新快速，尤其在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育大力開展的背景下，許多工科院校各個專業(yè)的培養(yǎng)方案都融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專業(yè)課程，這也無形之中增加了工科院校相關課程的教學難度；工科院校相關專業(yè)課程還有著實踐性較強的特點，教學目標不僅要讓學生掌握扎實的理論基礎，同時更注重對學生實踐能力的培養(yǎng)，這在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下顯得尤為重要，此外，在課程體系構建上，不僅涉及到理論課程，還涉及到實驗教學、項目教學及實踐實習等實踐性較強的課程，這就要求在教學改革的過程中應當遵循理論與實踐結合的原則，以此來更好地實現創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標。

4創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下工科院校教學模式改革

4.1教學內容上文中提到，工科院校學生有著基礎知識豐富但實際動手能力較弱的特點，因此，有必要在教學內容上進行改革，應當以教學大綱為基礎，結合當前社會發(fā)展的實際需求，保證教學內容與時俱進，同時注意各個專業(yè)學科之間內容的交叉和聯系，以此來提升學生的知識綜合應用能力。在知識講授的過程中，教師不僅要注重基礎理論和原理的講授，同時應當融入領域中的新技術，并將專業(yè)領域內最新的科研成果和前沿創(chuàng)新知識搭載到教學內容中。[7]此外，工科院校專業(yè)課程涉及到的知識相對龐雜，不僅涉及到理論分析與計算、工程建模等抽象性和理論性較強的知識，同時由于相關知識更新快速，涉及到眾多前沿技術，許多專業(yè)教學模式中都融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。針對這個問題，教師應當有效梳理教學內容，以知識難易程度、重要程度及學生接受能力等實際情況為根據，對教學內容進行層次性劃分。在基礎層階段，主要進行理論知識、基本實驗及參觀實習等方面的教學，積極培養(yǎng)學生發(fā)現問題和解決問題的能力；在提高階段主要以專項訓練、科研項目、專題講座及案例訓練為主，積極培養(yǎng)學生的知識應用能力和探索能力，樹立學生的創(chuàng)新意識，提升學生的科研創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力。4.2教學方法教學方法的合理選擇不僅是一門學問，也是一門藝術，兼具科學性和藝術性的教學方法不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，調動學生的學習的自主性和創(chuàng)造性，同時也是連接教與學的重要紐帶。教師應當綜合考慮課程資源、教學內容、教學手段及實際學情等多方面因素，合理的選擇制定行之有效的教學方法。在教學活動中靈活應用啟發(fā)式教學、討論式教學、合作探究式教學等多種教學方式和手段，打破傳統(tǒng)灌輸式教學方法的局限性，讓學生在掌握扎實理論知識的基礎上提升實踐動手能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)素質。工科院校不同專業(yè)課有著不同的特點，教師應當以此為依據，結合學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)需求，采用“課堂教學+實驗實習+項目設計+創(chuàng)業(yè)訓練”的一體化教學模式。對于核心專業(yè)課教學來說，教師應當改變傳統(tǒng)的灌輸式教學方式，靈活采用網絡、多媒體等學生喜聞樂見的形式進行教學內容講授，同時將創(chuàng)業(yè)訓練、創(chuàng)新競賽等針對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的活動融入到課堂教學中；對于偏重于工程實踐的專業(yè)課來說，應當適當增加項目實訓、參觀實踐、實驗教學等學時的比重，以案例教學法、項目教學法及探究教學法為主，將理論知識教學與實習實踐有機結合到一起，以此來深化教學效果，提升學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)素質。4.3考核方式對工科院校課程教學考核方式的改革有利于發(fā)揮引導學生學習主動性的導向作用，注重對學生創(chuàng)新能力的提升和創(chuàng)業(yè)素質的培養(yǎng)。在考核方式上要打破傳統(tǒng)以試卷考試為主的考核的局限性，堅持以學習過程為主導、終結性評價與過程性評價相結合的原則，靈活采用技能考試、小組團隊測評等多種考核方式，考核重點集中在學生對知識技能的掌握和應用能力上。考核內容要增加實踐性、拓展性及涉及到創(chuàng)新能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、團隊配合和技能應用等方面的內容。

5實例分析

自2013年起，遼寧工程技術大學全面開展“教學模式改革”，“自動控制原理”作為主要專業(yè)基礎課赫然在列。本文以“自動控制原理”教學模式改革為例，從教學內容、教學方法與手段及考核方式等三個方面探討了具體的改革方案。5.1教學內容改革“自動控制原理”是自動化及電氣工程等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，主要從時域、頻域和復頻域的角度對系統(tǒng)進行分析與設計，并探討非線性系統(tǒng)的分析方法。要求學生逐步掌握“定性、定量分析、仿真實驗和實踐應用”的研究思路，提升學生的理論研究和創(chuàng)新實踐能力。課程總學時為80學時，改革前理論教學72學時，實驗教學8學時，教學內容過于注重理論教學，不符合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程教學的要求。本文以模塊化思想為基礎，結合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下工科院校教學需求和教學特點，將整個課程教學細分為四個模塊。（1）理論講授模塊（56學時，占總學時70%）：主要包含六方面內容：①自動控制的一般概念：讓學生了解自動控制的基本原理與方式，掌握自動控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能要求；②自動控制系統(tǒng)的數學模型：講述復頻域數學模型的建立方法和求取方法、梅森增益公式的正確理解和應用，奠定學生學習的理論基礎；③線性系統(tǒng)的時域分析法：從整體上介紹線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能指標，典型系統(tǒng)的時域分析法，重點掌握二階欠阻尼系統(tǒng)的分析方法；④線性系統(tǒng)的根軌跡分析法：重點講述根軌跡的繪制法則及利用根軌跡分析系統(tǒng)性能；⑤線性系統(tǒng)的頻域分析：重點掌握頻域特性的繪制方法，利用頻域法分析系統(tǒng)的性能，組織學生進行專題探討，探討B(tài)ODE圖和NYQUIST圖在實際系統(tǒng)的應用，并引導學生拓展思路，提出關于頻域法分析的新想法。⑥線性系統(tǒng)的校正方法：探討校正環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能改善的作用。理論講授內容學時雖然有所減少，但內容更加精煉，重點突出，為后續(xù)實踐教學奠定扎實理論基礎的同時，融入了學生探索的相關內容，有利于對學生創(chuàng)新思維的開發(fā)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識的培養(yǎng)。（2）案例分析與綜合訓練項目模塊（12學時，占總學時15%）：選取一級和二級倒立擺、智能尋跡小車等先進性案例分析，讓學生了解系統(tǒng)數學模型建立的過程和方法，以及控制理論在實踐中的具有應用；綜合訓練項目主要以“自選被控對象數學建模”、“控制系統(tǒng)設計與實現”、“撰寫研究論文”為主。通過綜合訓練項目讓學生了解如何從工程背景下提取系統(tǒng)的數學模型，以及先進控制理論的應用是提升系統(tǒng)控制質量的關鍵。通過案例分析與項目綜合訓練可以有效提升學生的知識應用能力，并引導學生進行思維拓展，此外，綜合項目訓練可以與工科院校相關創(chuàng)業(yè)項目結合起來，培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)素質。（3）實驗模塊（8學時，占總學時約10%）：實驗模塊主要包括二階系統(tǒng)過渡過程研究、控制系統(tǒng)的校正、控制系統(tǒng)的半實物仿真等，實驗的選取要有著典型性和創(chuàng)新性，通過實驗來提升學生的動手能力，并設計實驗討論和探究，引導學生展開思維進行工藝創(chuàng)新等。（4）實習與實踐模塊（4學時，占總學時約5%）：與當地企業(yè)進行合作和交流，到實際企業(yè)觀察控制系統(tǒng)的具體構成和操作流程，將理論與實踐結合。5.2教學方法和手段改革在教學的過程中，結合“自動控制原理”課程特點，對傳統(tǒng)偏重于講授的教學方法進行改革，靈活使用啟發(fā)式、探究式及討論式等多種教學手段和方法。舉例來說，線性系統(tǒng)頻域法、非線性系統(tǒng)分析等是課程中的重難點，涉及到的知識相對抽象，不便于學生的內化吸收，此時教師可以采用啟發(fā)式教學方法，通過合理的引導與啟發(fā)來發(fā)散學生思維；在講解頻域分析法的過程中，教師可以采用案例教學法，以工程實例對頻域法的詳細過程進行講解，通過多媒體課件、微視頻等學生喜聞樂見的形式將頻域分析方法的特點呈現在學生面前，最后對頻域法在實踐中的具體應用進行總結和探討。5.3考核內容及方式改革考核方式遵循過程性評價和終結性評價相結合的原則，考核內容適當增加實踐動手能力、創(chuàng)新能力、項目設計等與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育息息相關的內容，最終設計考核方案如下：①平時成績（10%）：主要對學生上課出勤率、聽課認真程度、思維拓展能力、創(chuàng)新能力等進行考核；②項目設計（20%）：主要對學生知識應用能力、項目設計能力及創(chuàng)業(yè)素質等進行考核；③實踐動手能力（20%）：主要對學生實踐應用能力、理論與實踐結合能力等進行考核；④考試成績（50%）：在試卷中增加實際應用試題，考核學生的創(chuàng)新思維。6結論綜上所述，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育下，工科院校進行教學模式改革是十分必要的。而工科院校教學有著知識更新快速、基礎理論繁雜及學生動手能力較弱的特點，基于此，本文從教學內容、教學方法及考核方式等三個方面提出了工科院校教學模式的改革方案，實例分析表明，此方案能夠與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育良好對接，有助于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標的實現。

作者:任志玲 李巍 單位:遼寧工程技術大學電氣與控制工程學院

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