针对新工科人才培养需求融合项目教育的教学实践
周发升
（广州大学 物理与电子工程学院，广东 广州）
摘 要： 针对新工科教育学习和实践效率问题，对融合项目教育的模式进行实践。通过项目融合知识点施教的模式开展教学，从而提高学生学习和实践效率、培养学生创新创造能力。本文以新工科电子信息专业的核心课程“信号与系统”为例，进行融合项目教育的实践讨论，结果说明通过该模式，教学满意度与学业考试成绩均获得提高，可解决本专业传统指令性教学模式存在的问题。
关键词： 新工科；项目式教学；融合；人才培养
一 引言
我国经济正处于产业结构优化及增长动力转换的阶段，从经济快速增长到实现高质量发展转型是我国经济转型的战略目标。在此背景下，“新工科”的概念应运而生，推行新工科教育是现代社会主义经济提出的需求[1]。本文即针对新工科教育内涵，结合项目学习及课程教育组建学生项目团队，制定参与计划。通过学生对关键知识点和项目需求开发，结合项目设计规范、过程管理和课程模式，对项目实践学习教育模式关键流程进行提炼。与老工科相比，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重电子信息、通信控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合[2]。相对于传统的工科人才，“新工科”人才实践能力强、创新能力强。 “新工科”内涵包含了新的工科专业和工科的新要求。“新工科”强调产业需求导向、跨界交叉融合、以及支撑引领社会服务。核心理念要求思想创新、机制创新、模式创新[3]。教育部最近提出新工科建设“九个一批”里面特别之处要求建设一批体现产业和技术最新发展的新课程、以及一批集教育、培训、研发为一体的实践平台，培训出一批工程实践能力强的高水平专业教师。从教育部新工科建设“九个一批”可以看出，新工科的建设着重工程项目实践，强调教育与研究实践相结合[4]。教育部在卓越工程师教育计划中提出新工科建设的愿景，要站在世界科技革命和产业变革的潮头建设发展新工科，支撑引领新经济，率先进入高等工程教育的世界第一方阵。新工科专业具有信息学科的交叉融合特点，传统指令性教学无法系统表达新工科专业教学内涵。另外，新工科专业教学着重在于实际应用及创新创造能力的培养，传统指令性教学一般注重基础理论分析，课程实践与企业开发流程脱节，仅有的课内实验无法上升至系统高度，显然不能满足新工科专业的要求，已面临教学瓶颈[5]。
近几年，随着油田示踪剂技术的不断发展，国内学者在开发微量物质示踪剂方面进行了大量研究，研究取得了较多成果。
本文即研究新的基于项目学习的教学方法，借此解决新工科专业学科融合特点导致的指令性教学所面临的问题，提高教学效率。
二 项目式教育模式的探索与实践
本文选择电子科学与技术专业本科二年级教学班为研讨对象，该专业属新工科大类。为了让研讨课程更具一般性，选择该专业的核心课程“信号与系统”为实例。对于该课程，信号处理与系统连接关系，以及信号变换是主要知识点。在项目开始之前的教学年度，该课程主要授课方式以传统传授教学模式为主。在以往施教过程中，发现学生对主要知识点的拓展应用概念较模糊。学生更关注于对理论内容的推导与识记，对于课程的实际应用联系不够，导致对知识点的理解没有根基，缺乏拓展与创新。这些教学缺点在学生学业考试解决综合问题可反映出来。实际上，缺乏与实际应用的联系，将直接导致学生对课程背景掌握不够，进一步认为课程是一门纯理论课而过多偏向应试学习。这显然不符合这门课程的教学设计。因为事实上这是一门理论和实践相结合的课程，在电子信息科学相关领域有广泛的工程应用背景，如果学生对应用背景掌握不够，或会导致兴趣不足，或“学”与“用”脱钩。这些问题对学习成绩较为优秀的学生具有更大的负面影响。由于这部分学生极有可能继续深造，对创新根基要求更高。而该课程为专业核心课程，掌握其工程背景，有利于将关键知识点与应用结合，夯实本科基础。同时还可提高学习兴趣，加深理论理解。对拓展其创造创新性将有极大帮助。通过融合项目教育模式，结合实践教学，做到“以用促学，学以致用”是一个较好的思路。基于这个观点，本文所提出的融合项目教学模式思路与传统不同。图 1 方框与流程对学习思路进行简单诠释。以问题的提出到解决，到教学知识点的更新为例。这是一个闭环的过程，从问题到实践探讨，到观点与问题的连接，每个闭环周期都旨在使学生对问题的认知及相关知识点的掌握程度得到提升。
图1 融合项目教育实践模式的问题构造与学习过程
在图1 方框流的设想下，针对融合项目学习的教学研究，组建一支学生项目团队。该团队主要成员是这门课程的学习尖子或班级社团骨干，项目组长由学校电子协会主席牵头，也是该课程平时学习成绩较为突出的学生。思路是以一批学习突出的班社骨干为实践，进而影响和带动该课程教学班的学生对教学背景和应用领域的理解。考虑“信号与系统”课程的主要知识点，项目开发领域选择目前比较流行并广泛受到关注的人工智能技术。在项目组件之初，按已有融合项目学习模式的构想，设计过程管理和项目流程，标注各个主要关键技术节点。首先召集团队成员以及该课程的主要学习骨干，对项目需求包进行充分的探讨，以学生意见为主。最终学生通过充分讨论和文献检索，结合工程应用和市场需求，确定项目内容为利用机器学习技术实现的小语种语音识别。从项目内容选择小语种识别，可以看出学生对技术市场的背景调查较为深刻，已经理解细分技术与领域应用之重要性。另外，该项目研发语音识别技术，其实质即为所施教课程的主要知识点覆盖。为此，选择其为实践教育的教学改革研究着力点，不仅教学内容相关，而且过程管理节点易于规划与掌控，有利于不同教育目标的融入教学。融合项目教育的模式有以下几个要素。
围绕上述要素，本项目实践设计课程流程如图2所示。
3.在过程的可控管理框架内，由教师指令型教育转化为学生独立实践与自我实现的驱动；
2.项目过程问题管理的闭环机制，强调实践过程的分析与质问；
流程每个子项目模块所对应课程施教的关键知识点概括参见表1。
第四，做好养护作业。养护过程中，可以将一个大水包安放在平台上，利用其包围混凝土，将水泵放入到水包里，将细PVC管制作成滴管，这样可以利用水包形成得水滴，完成相应的养护工作。
5.鼓励创新性思维，培养学生独立思考敢于质问的思维；提倡利用科学规范化的方法和手段分析主要问题和结论。摒弃形而上学，提倡学以致用、知识点和方法必须与实际问题相关接。
1.分析与确定项目的主旨与理念；
图2 融合项目教育的课程设计流程图
4.考虑学生兴趣和特长，在实践过程中充分尊重学生需求，因材施教；
但他的眼神并没有在我身上停留，他只是专注地看向窗外，一个人品着茶，用一种落寞却又坚定的神情。这究竟是一个人什么样的人？
所有患者避开正常经期，取清晨空腹静脉血3 ml，离心后分离血清-20℃保存待测，采用Roche Elecsys 2010电化学发光免疫分析仪测定血清CA125，由原厂商提供配套试剂（天津新弯公司提供的美国进口CA125ELISA试剂盒），以试剂盒提供的血清严格按照说明书编程操作，血清CA125测定值≤35 U/ml为阴性，＞35 U/ml为阳性。
表1 项目模块对应施教的关键知识点设计
在表1 对应关系指导下，融合项目实践的教育模式即可规划行之有效的教学计划和步骤，使学生通过教学计划和步骤深刻理解教育内容中较深刻的观点和思想。只要教学计划和步骤设置得当，学生在基于项目学习的环境中，将基于自身的兴趣和专业背景，选择不同的方式实践、应用、最终理解进而完成学习。已组建的项目团队按图2 流程开展项目融合实践，且以表1 为基础针对性融入关键知识点的学习引导每个子项目所支撑的关键知识点。从问题的质问与分析，到问题的解决以及知识深度的更新，主体流程、框架、节点和动作以图1 为基准开展。参与项目实践的同学回到教学班级承担该科目的学习骨干。该教育模式持续实施一个学期，取得较理想效果，不仅获得校内“挑战杯”项目立项，该课程教学满意度也相比上一年度增加2.07%，课程学业考试平均成绩增加超过10%,实践项目的技术成果还申请发明专利一项。
三 结语
与传统教授或指令式教育不同，基于项目学习的教育模式主要让学生在实践中获得知识，强调学生的实践能力和动手能力。本文通过教学课程“信号与系统”选择合适项目，设计教学知识更新环的关键方法，以及设计项目融合教学过程流程与主要子项目模块，针对各子项目分解设计其对应施教的关键知识点，在学生实施项目开发过程融入教学，获得较好效果。不仅实践项目获得校内立项，且总体教学满意度同比增加约2 个百分点，学业考试平均成绩提升超过10 个百分点，实践项目的技术成果申请发明专利一项。
参考文献
[1] 何艳珊,王婷,谢健骊,等.新工科建设中的物联网实验教学体系探索[J].教育现代化,2019,6(37):112-115.
[2] 武岳,杨家桂,陈劲松,等.新工科背景下电子信息工程专业教学改革研究[J].计算机产品与流通（教育天地）,2019(07):236-236.
[3] 张雁,吕丹桔,张晴晖,等.新工科背景下实践创新能力培养的探索与实践[J].计算机时代,2019(06):102-105.
[4] 张玉龙,曲洪伟.高速铁路专业群“产教融合,双轨合一”人才培养模式研究[J].教育现代化,2019,6(47):5-6.
[5] 郭秀娟,袁一平,岳俊华.基于CDIO 理念的计算机应用型创新人才培养模式[J].教育现代化,2019,6(47):17-18.
本文引用格式： 周发升.针对新工科人才培养需求融合项目教育的教学实践[J]. 教育现代化,2019,6(79):26-27.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.79.010
基金项目： 广州大学教育教学研究项目（JY201841）。
标签：新工科论文; 项目式教学论文; 融合论文; 人才培养论文; 广州大学物理与电子工程学院论文;