新工科背景下基于实践的工程通识教育研究与课程建设_宋以国.pdf

-180-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期新工科背景下基于实践的工程通识教育研究与课程建设宋以国，陈宁，李文逸（哈尔滨工程大学 工程训练中心，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：探索在新工科背景下，培养学生工程思维能力、工程基本技能和基于社会主义核心价值观的工程伦理意识形成的有效模式。构建工程认知、工程伦理、工程文化与课程思政有机融合的课程体系，利用过程学习、自主式、探究式的教学方法，实现以初步建立工程概念、培养工程伦理意识、引起兴趣和好奇心为核心的工程通识教育课程的教学目标，培养学生服务国家、奉献社会的家国情怀，促进学生全面发展。关键词：工程通识教育；工程伦理；工程认知；实践；实验室建设；新工科中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：2096-5206（2023）03（b）-0180-04Engineering General Education Construction Based on Practice under the Background of Emerging Engineering EducationSONG Yiguo,CHEN Ning,LI Wenyi(Engineering Training Center,Harbin Engineering University,Harbin Heilongjiang,150001,China)Abstract：This paper explored the effective mode of the engineering thinking ability,the engineering basic skills and the engineering ethics consciousness based on the socialist core value,constructed the curriculum system of engineering cognition,engineering ethics,engineering culture,curriculum ideological and political teaching,to established the basic project concept,cultivate engineering ethics consciousness,arouse interest and curiosity by using autonomous and inquiry teaching methods,cultivate feelings of serving the country and contributing to the society,promote all-round development of students.Key words：Engineering general education;Engineering ethics;Engineering cognition;Practice;Laboratory construction;Emerging engineering education课题项目：黑龙江省课程思政示范课程和教学团队；黑龙江省高等教育教学改革项目 基于课赛深度融合的创新创业类“金课”建设研究（项目编号：SJGY20210175）；哈尔滨工程大学教学改革研究项目：实践育人理念下 课程建设研究与实践（项目编号：JG2022B1701）。作者简介：宋以国（1973-），女，辽宁沈阳人，博士，讲师，研究方向：工程素质教育。新工科更加重视多学科的交叉融合，重视学生的全面发展。新工科通识教育课程是促进工科学生全面发展的重要手段1-5。通识教育思想源于古希腊的博雅教育，又称文科教育，它是高等教育的重要组成部分。1946 年，哈佛大学出版了 自由社会中的通识教育：哈佛委员会的报告，将大学教育分为通识教育和专业教育，指出通识教育是培养一个完美的个人或公民，关注学生生活、道德、情感和理性的和谐发展；专业教育是对学生进行一定程度的职业能力培养。这两种教育理念虽有差异，但并非对立或分裂。通识教育与专业教育相辅相成，共同发展，培养全面发展的新型人才。我国的全面工业化进程要求将工程教育融入通识教育中。开展通识性工程教育，在实现新工科人才培养目标，扩展学生视野，培养学生能力，促进学生全面发展，提高公众工程素养方面发挥着重要作用6-9。1新工科背景下的工程通识教育2017 年 6 月，教育部办公厅印发 关于推荐新工科研究与实践项目的通知，提出“加快工程教育改革创新，培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才，支撑产业转型升级”。2018 年 4 月，教育部印发 高等学校人工智能创新行动计划，要求“重视人工智能与计算机、控制、数学、统计学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合”。显然，-181-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期我校根据新工科建设要求，全面修订 2019 版人才培养方案，重点打造了通识教育必修课程工程伦理与工程认识，面向大一学生开展工程认知训练与工程伦理教育。2工程伦理与工程认识通识教育课程建设工程伦理教育对塑造具有社会责任感的未来工程师具有重要作用，培养不仅精通技术知识和技能，而且能够思考和做出符合职业行为准则的伦理决策，造福自然环境和整个社会的卓越工程科技人才。为了开展有效的工程伦理教育，必须重视工程伦理教育的教与学策略。与其他技术知识和能力的培养相比，工程伦理教育同样也是一个循序渐进的过程，不可能一蹴而就。伦理教育应与其他重要的技术课程相辅相成，与工程专业知识、能力的培养同步进行，实现工程技术教育与工程伦理教育的相互融合10-14。因此，应将工程伦理教育全面融入新工科通识教育课程中，使之成为高等工程教育的入门课。面向零基础的本科一年级学生普及基本工程知识，初步建立工程概念；了解工程伦理基本原则和规范，形成工程伦理意识；培养学生对未来职业生涯的责任感与使命感，坚定理想信念。2.1 培养工程思维与工科基本技能工程伦理与工程认识是面向我校本科各专业一年级学生的实践类工程通识教育必修课程。课程立足工程实际，教学内容包含多个实践训练项目和大量工程案例，对工科学生和文科学生进行工程知识的普及，使其在实践体验中建立起工程基本概念。课程以学生比较熟悉的现代机电产品为载体，采用模块化教学，主要有工程动力认识、机械结构认识、控制系统认识和机电一体化技术认识四个教学模块和相应的实训室。教学设计中的主要挑战是为零基础的学生开发实践训练项目，在符合学生学情特点、实践性强、操作时间适中、易于管理的同时，体现知识和技能的综合应用。设置贴近学生生活、富有吸引力的学习情境，根据学生具备的知识储备、动手操作能力，在实践训练项目的设计上由易到难，由简到繁，开发了发动机模型装拆、简单机械系统装配、PLC 控制调试验证和慧鱼模型调试体验等实践训练项目，还有汽车模型、机构示教陈列柜、电梯模型等演示设备，为学生的参观、体验与实践做好了准备。在教学实施过程中，以学生为主体，以教师为主导，采取项目引领式、研讨式教学，全面提升学生的课程参与度。基于真实的问题，以小组讨论团队合作的形式开展实践训练和案例研讨，学生通过实践训练项目的方案设想、装配与组装调试直至完成，进行体验式学习，了解自主学习、沟通交流、团队合作、探索尝试的意义，培养学生的工程思维、动手实践能力和工程技术意识。经过发现问题、分析问题、解决问题的探索过程，将知识有效转化为能力。教学环境是实验室建设的重要组成部分，通过展板、展柜、展台等形式，充分展现工程特色，创造良好的工程文化氛围，潜移默化地对学生进行工程启蒙与工程文化教育，引导学生体会工程之美，加强美育、劳育教育，培养学生工程思维。同时在一定程度上解决授课时间有限的问题，拓宽学生获取信息的途径，扩大学生知识面，充分激发学生的学习兴趣和主动学习的积极性。结合教学内容将大国重器、大国工匠、工程励志名言等进行上墙展示，实现工程认知、工程伦理、工程文化、课程思政相融合的实验室环境的构建与优化。通过讲授、演示、参观和实践操作训练，初步了解工程动力、机械系统、控制系统和机电一体化技术的基本知识，逐步构建起机电产品的基本知识框架。在实践过程中，教师注重引导学生发现问题，培养学生分析问题、解决问题的工程推理能力与工程态度能力；学生分组完成实践实训项目，培养团队合作意识；在实践中培养学生持之以恒、不畏艰难的品质，严谨求实、精益求精的工匠精神；感受劳动之美、工程之美。通过师生交流、学生座谈、开课前和结课后的调查问卷等形式了解课程的教学成效，学生的反馈和课堂表现表明，将工程基础知识纳入通识教育课程中，可以有效地让不同的学生群体了解工程基本知识的重要性和关键概念。2.2 基于工程认知的工程伦理教育基于结果导向和以学生为中心的教育理念，采用阅读自讲式、讨论式、启发式、专题式和讲授式等多种教学方式，在了解基本工程知识的基础上，引导学生认识到工程师的伦理责任与职业精神，激发解决复杂工程问题的兴趣和好奇心。课程设计了促进学生自主学习的三种教学方式：第一，在项目引领式的实践教学中体会和建立工程活动中的安全、质量、成本等意识。精心设计实践实训项目，并结合相关工程案例，在初步建立起工程基本概念、了解产品全生命周期的基础上，引导学生认识到在工程的计划、设计、制造、使用和结束过程中，如何处理工程与社会、工程与人、工程与自然之间的关系，培养学生建立正确的工程观、工程师的责任感与使命感。第二，问题驱动式、案例研讨式教学。选择贴近学生生活的研讨案例，或关注社会热点问题，查阅相关资料，围绕其技术和伦理方面展开研讨。在教学过程中-182-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期线上线下相结合，充分利用智慧教学工具，针对研讨案例发起实时投票、头脑风暴等互动活动，提升学生自主学习的积极性，有效提高了学生的课堂参与度。通过案例研讨，建立起复杂工程问题解决方案对社会、安全、环境、质量、成本等产生影响的意识，了解工程伦理的基本原则和规范，理解工程伦理的基本内涵，形成工程伦理意识。第三，开放式的学期专题。学生团队合作开展自我探索和学习，完成简单工程创意方案设计与工程伦理分析。2.3 工程认知、工程伦理、工程文化与课程思政的有机融合2020 年 6 月，教育部印发 高等学校课程思政建设指导纲要，明确指出“要注重强化学生工程伦理教育，培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当”。立足教学内容，深入开展课程思政建设，深度挖掘课程中蕴含的思想政治教育元素。建设工程伦理与课程思政案例库，结合学生的知识结构和身心特征精心设计、提炼典型工程案例。在教学中引入都江堰水利工程、港珠澳大桥，尤其引用我校校友参与建设的“华龙一号”核电站、“奋斗者号”载人深潜器等作为典型案例，在工程知识普及与工程伦理教育中有效融入思政元素。通过工程文化展厅、举办系列讲座等形式进行知识拓展与工程文化、工程思维、工程创新意识的培养，引导学生建立大工程观意识和在未来的职业生涯坚守伦理职责的责任意识，激发学生对工程领域的热爱，弘扬社会主义核心价值观。线上线下、课内课外有机结合，促进学生工程伦理知识体系的构建与工程伦理意识的形成，实现课程教学与思想政治的深入融合。2.4 基于实践的通识教育考核模式课程的成绩评定注重学生学习过程的考评，重点考查学生在实践实训中利用工程知识解决实际问题的能力、动手操作能力、团队精神、敬业精神、安全意识、责任意识等。过程性评价促进学生平时学习的积累、实践能力和工程素质的培养。课程的一个重要特点是设置了开放式的学期专题，要求学生能够学以致用，独立思考，以小组为单位完成报告写作。专题包括两部分内容：（1）基于教学内容的简单工程创意方案设计。激发创新思维的同时考核基本工程知识的掌握与运用，关注工程思维能力。（2）结合创意方案进行工程伦理分析，阐述方案中涉及的主要伦理问题和处理方案。考查学生在工程创意设计过程中对工程伦理的思考，对工程伦理问题的辨识及其处理原则、思路等。学生以多媒体、板书或图纸相结合的形式讲述报告相关内容，教师针对有关问题进行提问并讲解。通过面对面交流，学生加深对基本工程知识、工程问题解决的理解；进一步认识工程实践中存在的工程伦理问题及处理方案，树立工程伦理意识；提高学生在写作和口语方面的表达能力。3课程实施效果采取问卷调查的形式，了解课程的教学效果，学生对课程的满意度和喜欢的教学形式，探索在新工科背景下培养学生工程思维能力、工程基本技能和基于社会主义核心价值的工程伦理意识形成的有效模式，指导工程通识教育的课程建设，并实现思政教育的自然融入。20192020 年度第一学期课程结束后，对本校管理学院、机电学院和材化学院的部分大一新生共 184人进行了问卷调查。调查结果的汇总分析显示，有超过 86%的被调查学生对课程设置感到满意和非常满意。实践教学是学生最喜欢的课程环节，案例分析次之；75%的被调查学生在工程伦理教学中更喜欢工程伦理与工程实际相结合的教学方法。表明基于实践的工程通识教育、自主学习、师生互动等教学形式更能够激发学生的学习兴趣。通过对学生的调研，我们发现：在学习本课程之前，有 42%的被调查学生没有听说过工程伦理，有47%的学生听说过工程伦理但并不知其含义，学生对工程伦理比较陌生。通过本课程的学习和课程思政案例的引入，98%的被调查学生认识到工程伦理和职业道德对工程师未来职业发展的重要性，社会和国家需要兼具专业知识和伦理素养的工程师；82%的被调查学生认为工程师应该遵守的第一原则是尊重人的健康、安全及福祉。可以看出，工程认知与工程伦理教育相结合的通识性工程教育对促进学生全面发展，实现新工科人才培养目标发挥重要作用。4结语工程性通识教育要求我们的课程包含知识（工程基本知识和工程伦理知识）、技能（动手能力和解决问题能力）、合作（沟通交流）与工程素养（职业精神）等目标。通过课程设计、教学组织与过程考核，开展过程学习、自主式、探究式的学习与合作，注重知识、技能与职业、兴趣的结合，实现工程性通识教育的课程目标：普及基本工程知识，初步建立工程概念，培养工程伦理意识，建立正确的大工程观，引起学生兴趣和好奇心。-183-创新方法创新创业理论研究与实践 2023 年 3 月第 6 期综上，本文积极探索并提出了新工科背景下，可促进学生全面发展、培养卓越工程科技人才的有效模式。参考文献1 涂善东.“全面工程教育”引论 J.高等工程教育研究,2007(2):6-13,25.2 蔡映辉,丁飞己.从能力培养到全面发展新工科通识教育课程体系建设与实施路径研究 J.中国高教研究,2019(10):75-82.3 张超英.新工科背景下关于通识教育的思考 J.科技风,2021(4):41-43.4 高向杰,朱鹏举.新工科背景下创新型工程科技人才通识教育培养研究 J.河北大学成人教育学院学报,2021,23(2):92-98.5 陈菲.对新工科背景下高校通识教育改革探索的思考 J.教育现代化,2019,6(44):75-77.6 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