“求知—讲授—评价—科创”教改实践探讨

［摘 要］ 结合大连海事大学轮机工程专业课程的建设经验，分析了新工科背景下轮机工程专业的基础知识课堂学习和实践应用需求，针对人才培养过程中出现的普遍问题，融合“双碳”背景下航运业的科技创新发展趋势，构建了从轮机基础类到船舶海洋应用类知识桥梁的课程教学模式，着重从混合实践求知、交互知识导入、去中心评价体系到挑战性科创探索等方面进行了革新。实践表明，该模式有效锻炼了学生的学习、应变、协调与创新能力，是船舶轮机人才培养的有效途径。

［关键词］ 多模式教改；新工科培养；实践革新

［基金项目］ 2022年度大连海事大学校级教学改革一般项目“新工科轮机热工基础课‘求知—讲授—评价—科创’教学模式改革研究”（2022Y26）

［作者简介］ 王 哲（1986—），男，辽宁大连人，博士，大连海事大学轮机工程学院副教授，主要从低碳、零碳船舶能源动力类教育研究；吕欣荣（1973—），女，辽宁大连人，硕士，大连海事大学轮机工程学院副教授，主要从事轮机工程教育研究；徐敏义（1984—），男，辽宁大连人，博士，大连海事大学轮机工程学院教授，主要从事学生创新创业教育研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）07-0093-04 ［收稿日期］ 2022-05-12

引言

新工科教育与创新人才培养贯穿于理论基础学习、精神文化输送、科学技术拓展和社会责任担当中，是一种工程实践和教育创新相结合的人才建设体系。它是国家面向未来工程技术发展新需求、创新强国与内外竞争新战略、“育人为本，德育为先”新形势下，开展的高等人才教育革新［1］。因此，工程技术人才的培育和创新，在国民经济发展、关键技术突破、科学战略布局、民族团结等方面起着举足轻重的作用。大学是新工科教育与创新人才培养的主战场，是具有交流、个性化、协作、与社会需求相关等特点，能够将文化技术与现代工业原理结合起来的有效人才适应性教育系统［2］。随着全球科技的飞速发展和其他线上互联模式技术的快速发展，为学习的探索与实践提供了更广阔的空间，也促使传统以解决问题为主的工程教育走向变革发展与开拓创新。

在全球化的影响下，传统轮机工程专业工程教育培养目标亟须升级改造［3］。因此，为培养具备社会责任感、创新实践能力、宽厚基础、人文情怀和全球视野的轮机工程卓越创新专业化人才，需要遵循以下要求［4］：首先，在全球社会经济环境范畴内，培养学生在船舶与海洋工程和轮机工程学科方面的发展，并进行展望。广泛地展望“双碳”战略下全球航运业低碳、零碳的发展趋势，全球海事可持续性经济资源环境的变化影响，以及涉海相关的人道主义与社会发展政策等，使其准备好应对未来世界变化的挑战。其次，培养学生利用基础数理、工程学知识及跨学科综合知识体系去解决船舶与海洋工程研发和实际工程问题的能力，并加强在此过程中的创新思维演绎。广泛地拓展跨学科思维方法，如广泛整合人工智能、纳米材料、3D打印及虚拟现实等技术，与传统船舶海洋结合，以应对未来工程技术领域多学科发展与多领域技术交叉创新的挑战。最后，培养学生的团队合作精神、沟通交流和主动适应终身学习的能力，成为轮机工程技术和管理的引领者，为相关产业、科研和企事业部门服务。通过课堂衍生出的创新创业项目，为学生自主学习、培养科创精神、实习就业等创造机会，打破校园理论学习与创新实践的屏障。因此，以培养拥有创新力、应变力、协调力、社交力的船舶与海洋工科人才为目标，面向大连海事大学轮机工程学院全体本科生的专业必修课，构建前期灵活互动、中期混合实践、后期能力提升，具有主动求知、交互教学、去中心化评价、挑战性科创的“求知—讲授—评价—科创”教学模式，为工程质量认证、专业课教育革新及教学大纲更改提供了参考和依据。

一、“求知—讲授—评价—科创”框架设计

结合轮机工程学科专业基础课程的教学经验，以其特点和培养目标为导向，探索构建新的教学模式。如基于思维导图，充分调动学生的学习积极性；从单一的讲授方式转变为多个互动的知识教学；从传统的知识要点灌输转变为录像和课外的自我学习；从实验教师的宣讲引导，到虚拟实境的模拟；从集中式的团体测验到分散式的多对多的去中心化评价；拓展基础课内核由理论学习辐射到科研型挑战性科创项目指引。最终，从能力培养、教学产出、条件保障及基础支撑多个维度，构建前期联动授课、中期混合实践、后期能力提升，以主动求知、交互教学、评价体系和科创项目为准绳的“求知—讲授—评价—科创”新工科教学模式框架（见图1）。该框架适用于绝大部分新工科课程的改革和优化，尤其是面向高年级专业基础课、专业拓展课等，可以进一步提高学生的创新创业热情，以及学习、应变、协调等能力。

（一）主动求知的课程实践革新

由知识灌输到主动求知是教育改革的主要问题。因此，通过培养自学能力和批判思维，借助影响最终成绩评价的自学报告和课程内容思维导图的形式，从认知观念和原动力出发激发学生的求知热情，是该框架的起始点。轮机工程专业基础课具有较强的实操性，理论学习需要实践的验证与深化。因此，该阶段的革新瞄准了当代年轻人接受力强、可塑性强等特点，建设高质量的线上学习资源。例如：学校通用轮机模拟训练、网络在线教学和模拟训练等，取代传统的讲解、操作环节。通过这种方式，可以充分调动学生的积极性。通过对大学生思想政治教育的实践，使其具有克服困难、勇于承担的思想观念，提高其思想道德素质以及主动求知、自主学习的积极性，增强其对社会的责任感。

（二）交互教学的革新

传统的照本宣科的课程极易使学生产生厌学等不良情绪。该革新从单一的灌输知识转变为在教师带领下的互联网混合式实时交互、学习小组会议讨论、直播答疑小结短视频等，突破了时间和时空的限制。以轮机热工基础课为例，教学团队通过对学生知识掌握情况的摸底，以学情分析问卷调研上的知识统计为基础，进行了有针对性的答疑解惑，并捋顺了课程体系，完善了资料，以先进的技术手段搭建了网络课程平台，最终构建了线上线下优化互动体系，实现了交互式教学。

（三）课程评价革新

对于学生对课程知识体系的理解与掌握程度，不应限于某次固定形式的考核，因此，需要进行有针对性的评价。这一阶段要求学生进行能力拓展、模拟训练、案例再现等学习，通过对知识点和实际操作的学习，使学生提高对专业课程的认识和灵活应用能力。此时，再拓展课题公布、团队讨论、课程测试、组内互评、小组比较等形式的课程规划。以轮机热工基础课为例，笔者所在的课题团队已建立了完整的知识能力和拓展训练测试库，覆盖全部专业课程的内容。另外，安排灵活的创新性拓展和课题，弥补单一考核带来的理论学习与实践的偏差评价。通过布置面向工程实际的创新性课题、开展学生无领导小组讨论及技术提案等环节，引入学生互评机制。

（四）综合挑战性科创革新

从以学生为中心的教学理念，到不拘泥于专业课堂、不以考试结束为课程终点，体现了专业知识价值塑造、自身能力培养，并结合专业课的培养目标、毕业要求、求职就业设计等，有针对性地对相关课程的课后项目进行探索创新。以课题论证、项目报告等形式，以项目或问题为驱动，强调合理提升后期课程的挑战度，增加课程难度，拓展课程深度，把传统考试变为有深度、有难度、有挑战度的以解决实际问题为目标的考核。打通大学生创新创业与传统专业基础课之间的壁垒，激发学生的学习积极性。在综合挑战性科创革新中把握高阶性，将知识与能力素质有机融合，培养学生利用专业基础知识解决复杂问题的综合能力和高级思维。

二、可行性与创新性分析

以大连海事大学轮机工程学院的热工流力教研室开设的课程为例，针对上述教学创新模式的基础支撑可行性、条件保障可行性、学生环节可行性、教学阐述可行性、培养能力可行性进行评估。首先，由现代化教学团队以及重要科研项目做支撑，使得该教改内容有基础保障。对于相关专业基础课程，建立了基于网络化的高质量的线上资源覆盖整个学习阶段的体系，同时在建设去中心化的评价方案上也进行了相关尝试。在教师环节，通过设置中期评价和组织科创竞赛，弥补期末考试的弊端，通过教师端的科研项目保障上述条件的可行性。在学生环节，通过鼓励学生主动求知，侧重过程的自我评价，不拘泥于专业课堂，不以考试结束为课程的终点，并鼓励学生参与创新创业实践，增加其学习热情。在培养计划中进行修订，着重增加由专业课程所促成的相关实践评价、科创评价和课程评价的多维度分级。在教学产出方面，相关自学报告、学情分析与知识统计，充分体现了学生的创新观点，锻炼了其自我管理能力，通过科研型挑战性课题来鼓励其科创精神。在能力方面，培养学生的自学能力与批判思维，通过师生、生生之间答疑解惑沟通交流，锻炼学生的沟通能力并树立自我评价意识，最终提升其团队协作与解决实际问题能力，培养了学生的学习、应变、协调与创新能力。

三、课程实践案例研究

上述“求知—讲授—评价—科创”教学创新模式研究适用于大多数新工科类课程，本文以大连海事大学轮机工程专业“热工基础”课程为改革实践案例，进行课程实践案例研究。

在轮机工程专业课程的“求知—讲授—评价—科创”教学创新模式的设计中，如图2所示，分为以下4个设计部分：课前准备、课上研讨、过程考核和课后科创。教师应着重加强课前准备阶段的工作，以船舶能量有效运用和分析节能减排问题为导向，使学生开展主动求知的线上线下实践活动。通过学生撰写预习报告，完成文献回顾，提出船舶能量与转化损失相关的创新性问题。在该阶段，进行代替课前预习的分小组讨论工作，每一组针对某船舶主动力设备、辅助动力设备及船舶热力电力设备，进行能量来源、过程、使用的分析设计。在课上研讨阶段，多点交互知识导入的课前、课中、课后的教学活动合理安排，进行知识点量化、公式推导，组织进行课程要点量化、课中课后习题讲解，委托助教及学习委员等，进行小组知识点遍历和学情分析。在过程考核阶段，重在学习过程，以课后考核和阶段性考核为目标，进行学生自我评价的去中心化考核评价，并结合平时表现、小组互评及课程作业等进行综合计算。与最终考核接轨，目的是让学生掌握船舶实际能源设备与系统能量分析的相关原理。最后针对该课程，发布研究型挑战性课后项目——“船舶网络化余热利用”探索的创新实践活动，并关联大学生创新创业，以挑战促进大学生专利或论文的产出，这对未来创新创业有极大帮助。

新一代具有宽厚基础、广阔国际视野与强烈创新精神的现代船舶海洋与轮机工程技术管理的高层次人才，离不开轮机基础教育、工程实践、创新课程的培养。针对人才培养过程中面临的普遍问题，结合目前“双碳”背景下航运业的科技创新发展趋势，本文针对当前新工科背景下轮机工程专业基础知识的学习、实践应用需求及面临的挑战进行分析，并以轮机工程培养目标为导向，结合“轮机热工基础”课程的经验，探索尝试新的教学模式。构建了主动求知、交互教学、考核评价、科创项目等四阶段新工科教学改革模式，达到了前期交互式联动、中期混合实践、后期能力提升的目的，为工程质量认证、专业课教育革新及教学大纲更改提供了参考和依据。该模式依托高水平师资和现代化教学团队，以及重要科研项目具有高度灵活的应用环境，可以应对突发性事件的不利影响，锻炼了学生的学习、应变、协调与创新能力，是船舶轮机人才培养的有效途径。

参考文献

［1］张懿鑫，管兴华，张莹.新工科背景下高校专业结构调整的发展路径［J］.教育教学论坛，2022（1）：34-37.

［2］柯德庆，潘应君，吴腾，等.新工科背景下高校工科教育教学对策探讨［J］.教育教学论坛，2020（51）：363-364.

［3］王哲，韩凤翚，李文华.疫情常态化下新工科专业课程教学模式革新探讨［J］.当代教育实践与教学研究（电子刊），2021（22）：114-115．

［4］王哲，韩凤翚，李文华.新工科背景下轮机工程专业基础课程教学改革探讨［J］.教育教学论坛，2022（11）：89-92.