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2022年12月08日 星期四  
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新工科背景下的人才培养与课程设计

    

    

    

    张浩向           

    

    市第十四次党代会提出了“打造全球智造创新之都”的奋斗目标,再次吹响了制造业高质量发展“冲锋号”。以人工智能、智能制造以及机器人为代表的新技术催生了一系列的新产业,为了培养适合未来新技术、新产业的工程技术人才,教育部于2017年提出了建设新工科的指导思想。2018年,市政府与香港科技大学李泽湘教授团队签订协议,共同建设宁波工程学院机器人学院。市政府为此拨付专项资金,努力打造一个新工科改革的试验田与示范窗口。在成立之初,机器人学院就将眼光瞄准了世界最前沿的工程教育理念与方法,通过对各类经验的消化和吸收,并结合我国自身高等教育系统的特点,初步探索出了一套有特色、有创新的新工科人才培养模式。

    其一,对于智能时代工程教育所要提升的学生基本素质与能力做了梳理,并在此基础上提出了课程体系设计方案的指导思想

    结合世界前沿工程教育理念与我国的实际国情,提出了“三纵四横”的课程体系设计标准。三纵,即学生的三项基本素质,包括数据素质、技术素质和人文素质。四横,即需要培养的四种底层能力:系统化思维、批判性思维、创业家素养和文化交流。在筛选内容设计课程体系时,不同的课程应有所侧重,同时带有延伸地覆盖各项基本素质的培养。不同课程的内容和讲授方式,都应该有针对性地以提高四种底层能力为主要设计方向。

    以数据素质、技术素质和人文素质这三项基本素质进行培养方案的设计,作为纵向逻辑贯穿整个教学过程,清晰地展示了对于未来人才重要素质的全过程培养。其中,以各种数学类课程为载体,使学生在未来人工智能技术广泛使用的时代中,具备重要的数据素质,大幅提升思维层次;以各种专业课程为代表的一类课程则为提升技术素质提供了保障,让学生可以解决具体的工程问题;文化艺术等相关人文课程和各类综合性实训项目则提供了人文素质的提升机会。不仅如此,在课程体系的设计中,3条纵向素质的逻辑不是割裂的,而是相对融合的。具体的每一门课程可能覆盖2个甚至3个素质线条,与新工科建设中跨学科的建设思路相吻合。

    具体的授课方式按照“四横”的标准进行重新设计。通过重建现实世界中工程技术应用的真实场景和流程,充分在理论学习与工程技能之间建立联系,帮助学生建立扎实的知识体系和工程技能,逐步培养解决复杂问题的能力,避免拘泥于理论知识,有效提高对工程实践的认知。其中,以系统的方式思考工程任务;以批判性思维谨慎确定各种解决方案;以创业家精神组织团队协作;以带有人文精神的思路分析复杂问题。

    其二,用项目制课程的方式梳理常规课堂上的教学内容,把教育内容整合融入一个个项目制的任务当中

    学生在学习的过程中使用项目化的工作方式。面对任务,不是去寻找标准答案,而是采用贴近工程师在现实中开发的流程,对问题进行分析演算设计修改制作,完成一个小型工程项目。在这个过程中学生会加深对相关知识的理解,尤其是体会不同学科知识在工程项目中的联系。更重要的是,在这个过程当中培养他们对于解决复杂工程问题所必须的问题分析能力、数据分析能力,以及文化敏感度等软技能的提升。

    在传统的工程教育当中,一般是根据学科设置课程。这样的方式难以适应技术和产业的高速发展,尤其在面对复杂工程问题时,力有不逮。而工程应用中的实际问题,需要用到的知识、技术,也绝不限于个别学科或课程。在传统的工程教育模式中,往往难以处理复杂工程问题。而让学生体验贴近真实场景的工程项目,是非常有效的工程教育办法。

    经过4年的摸索与积累,机器人学院已经初步形成了自己的一套MADE系列项目制课程。经过四轮执行和反复打磨,这套课程已经形成了比较完整的体系。现在MADE系列课程面向机器人学院学生100%开设,所有学生在其中得到了很好的锻炼。

    纵横明晰的培养方案与项目化课程,是机器人学院探索新工科教育的一个阶段性成果,未来,课程体系的进一步完善,以及项目制课程开发的规范化流程与评价方式,将是教学改革的重点,通过不断迭代升级,培养更多优秀的创新型人才,为宁波打造全球智造创新之都贡献更多高校力量。

    (作者单位:宁波工程学院机器人学院)

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宁波日报