當前位置: 首頁  教學研究     發布時間: 2019-12-25
360彩票


360彩票

以下文章來源于高等工程教育研究,作者李咏梅 等


| 全文共8268字 |

本文由《高等工程教育研究》授權發布

作者:李咏梅 周虹 章盛祺

摘要

新工科背景下的個性化人才培養離不開學生的參與和反饋,學生對教育質量、成長環境的評價是新工科改革發展的重要依據。本文以北京大學工學院本科生爲研究對象,利用問卷調查和半結構化訪談的方法,透過學生體驗的視角探析工學院新工科個性化人才培養的現狀及效果,明晰新工科個性化人才培養模式的關鍵舉措和未來方向。

關鍵詞:新工科;個性化;培養模式;工學院


一、引言


曆史已經證明,每次工業革命的産生都會推動教育的根本性變革,並創建相應的教育體系,以滿足新的生産模式與價值模式的需求,因此,新工業革命必將推動工程教育的全面改革。[1]新工科建設是在“卓越計劃”已取得的工程教育改革成果的基礎上,調整和轉變學科專業建設思路,從適應産業需要轉向滿足産業需要和引領未來發展並重,拓展和提升工程教育改革內涵,將工程教育改革拓展到多學科交叉領域、提升到國家戰略和未來發展的高度。[2]


北京大學的工程教育曆史悠久,1910年有了工科分科大學,1952年創立全國第一個力學專業,以此爲基礎,2005年北京大學重建工學院,除了原有力學系的理論與應用力學、工程結構分析2個本科專業外,新增了能源與環境系統工程、航空航天工程、材料科學與工程、生物醫學工程、機器人工程5個新工科專業[3],成爲探索新工科模式下個性化人才培養的重要試驗田。


以學生體驗爲視角探析北京大學新工科建設的創新內涵與社會影響力,能夠將新工科個性化人才培養的目標貫穿工學院學生培養的全過程。因此,本文以北京大學工學院本科生爲研究對象,利用問卷調查和半結構化訪談,通過剖析學生的專業、興趣、畢業意向等個性化發展內容,總結工學院新工科個性化人才培養模式的成就和不足,啓迪和優化工學院新工科個性化人才培養的未來方向。


二、研究方法


本文綜合采用問卷調查和半結構化訪談的方法。[4]其中,“北京大學工學院新工科個性化人才培養模式調查問卷”共包含了37題項,內容涉及學生基本信息、專業興趣、課程體系、職業發展、學生評價等方面。部分題項采用李克特五分量表,對于無法量化的題項,附加以單選題、開放題等題型,進行非量化分析。同時,通過半結構化訪談進一步收集數據並深入分析。


北京大學工學院本科4個年級、6個專業(機器人工程專業2019年開始招生,此專業學生未參與問卷調查)的107位學生參與問卷調查,共回收有效問卷107份,問卷回收率100%。參與主體的年級、專業分布如圖1所示,通過信度分析,得出定量題的克隆巴赫系數爲0.756,表明問卷的信度符合要求。圖1展示了參與問卷調查的學生的年級和專業分布,其中參與調查的各專業學生的比例與實際各專業學生的總人數比例較爲一致。




三、工學院新工科個性化人才培養的關鍵舉措


1.秉持個性化的培養理念


工學院允許本科生基于個人興趣自由選擇專業。雖然雄厚的數理基礎是工學院開展工程教育和新工科建設的核心優勢和關鍵特質,但幫助學生結合自身興趣形成對工科專業的個性化認知亦是工學院工程教育的著力點之一。工學院將各個專業學生的興趣劃分爲數理、工程和生化3個方向,分別代表學生對數理類學科的學習和研究興趣,對工程應用的研究和實踐熱情,對生物和化學等實驗科學的學習和研究興趣,三者並非完全獨立而是存在交叉。上述3類興趣方向的劃分兼顧學生的學科探索興趣和工程應用興趣,反映學生探索高深知識和應用高深知識的旨趣,體現當前工學院多學科交叉融合、基礎與應用研究並重的學科發展現狀。此外,3類興趣方向與當前工學院的6個本科專業密切相關,各個專業均設有工程應用類的培養方向和相關課程,這就意味著,各個專業的培養方案均能夠滿足上述3類學生中的至少兩種。其中,能源與環境系統工程專業在工程應用背景下明確區分了數理和生化兩個方向,其他專業雖未明確進行方向區分,但實際上亦有所體現。例如,材料科學與工程專業既有側重化學實驗的方向,也有側重材料化學數值模擬,需要較強數理基礎的方向。


從工學院各專業學生對不同科研方向的興趣看(如表1所示),除理論與應用力學專業(理科)的學生對數理方向更有興趣外,其他專業的學生對工程方向的興趣值均顯著高于對數量方向的興趣值,表明工學院關注學生個體興趣的個性化培養理念得以貫穿到新工科人才培養全過程。除此之外,生物醫學工程專業的學生對生物、化學方向也有比較強的興趣。


注:括號內爲標准差。


從整體上看,工學院大部分學生對數理類和工程類均具有較高的興趣值,而對生化類的興趣值總體較低,超過1/3的學生對生化類的興趣值僅爲1(如圖2所示)。這一結果表明,在現行工科人才培養模式下,學生對工程教育的理解仍停留在傳統工學層面,對新工科的認識不足。因此,走內涵式發展道路是工學院新工科建設的必由之路。注:括號內爲標准差。




具體到專業細分和研究方向,基于學生興趣的個性化培養理念能夠爲優化不同專業培養方案、推行交叉學科人才培養,落實新工科個性化人才培養指明方向。[5]表1所示的興趣值方差顯示,對于研究方向相對具體的專業,學生在對應方向的興趣值不僅均值較高,而且較爲集中(方差較小)。例如,理論與應用力學專業學生對數理方向的興趣和航空航天工程專業學生對工程方向的興趣。相較而言,在能源與環境系統工程這類綜合性較強的交叉學科專業中,學生對數理、工程及生化三類不同研究方向的興趣值顯示出較大的個體差異,表明以學生興趣爲導向明確交叉學科專業的培養方向是新工科專業建設的有效途徑之一。目前,工學院能源與環境系統工程專業培養方案的形成正是基于這一思路,將培養方向細分爲數理方向(面向石油工程、動力工程等)和生化方向(面向生物資源、汙染治理等)。


2.構建個性化的課程體系


從學生需求的角度看,個性化課程體系與基于學生興趣的個性化培養理念密切相關;從學院供給的角度看,工學院將堅持專業教育與通識教育相結合的理念貫穿新工科人才培養始終。[6]綜合學生需求和學院供給,工學院得以將上述3類興趣方向落實到培養方案當中,探索切實可行的新工科個性化人才培養模式。例如,能源與環境系統工程專業在基于學生興趣劃分數理和生化兩個大類方向的基礎上,在專業必修課程模塊中分別開設更高標准的數理類和生化類課程;同時,各個專業在專業選修課程模塊中均開設了數學、物理、化學、生物、計算機和工程實踐類課程,滿足不同學生的興趣。此外,工學院充分利用北京大學數理等基礎學科的優勢,給予學生選修其他院系課程的自由,學生因而可以通過選修其他院系相關課程滿足自身興趣,同時完成培養方案中的選修課程要求。


興趣導向的學習方式直接影響學生的選課及其對不同課程的投入。圖3展示了聯系學生興趣值與專注度的結構方程模型的標准化路徑圖,單向箭頭的數字代表標准化路徑因子,雙向箭頭的數字代表變量標准化相關系數。該模型的適配度指數(GFI)爲0.941>0.9,調整後適配度指數(AGFI)爲0.862,接近0.9,說明模型與數據符合較好。


图3 工学院学生兴趣驱动的专注度模型


興趣驅動的專注度模型表明,在某一方向具有強烈興趣的學生將在興趣驅使下在該方向投入相對較多的時間和精力,這與“學生中心”的工程教育認證理念不謀而合。此外,學生在不同方向的興趣值存在一定的相關關系。例如,數理方向與工程方向的興趣、工程方向與生化方向的興趣之間存在較弱的正相關關系,數理方向與生化方向的興趣之間存在負相關關系。上述相關關系表明,學生的興趣並不全面,對某一方向的興趣可能具有排他性。因此,課程體系的構建需要利用通識課程拓寬學生的知識與視野,彌補專業教育的不足。基于此,工學院推行模塊化課程體系(如圖4所示),即公共基礎課程+核心課程+限選課程+通識與自主選修課程,其中公共基礎課程包括全校性公共必修課和學科基礎課程,核心課程由不同專業設置,限選課程包括專業基礎課程、專業課程、專業實習或實踐及畢業論文/設計,通識與自主選修課程包含專業選修課、本專業認可的其它專業選修課及各通識大類的通選課。通常情況下,限選課程和通識與自主選修課程中,學生可依據個人興趣和專業方向在工學院範圍內或工學院外的其他院系選修與自身專業密切相關的課程。


從選課動機看,72.0%的學生將畢業學分要求加入考量,58.0%的學生考慮了具體方向要求,37.4%的學生考慮輔助主修課程學習,15.9%的學生將選修課程作爲轉專業的預備工作,另外48.6%的學生則爲了開拓視野選修課程,還有28.0%的學生選修一些課程是興趣使然。這就意味著,除了基于專業發展的考慮,還有很大一部分學生爲了提升自身能力和綜合素養,或者出于興趣而選修課程。從選課類型看,工學院學生的選課具有多樣化的選擇。56.1%和40.2%的學生選修專業相關的課程和其他工學課程,43.0%的學生選修理學學部的課程,42.1%的學生選修經濟和管理類課程,另有43.9%的學生選修藝術、人文類課程。學生選課類型的多樣化反映出工學院課程體系的構建強調通識教育與專業教育有機結合,這一方面與麻省理工學院工學與藝術、人文社科等相融合的模式具有相似性。但另一方面,工學院結合北京大學的優勢與特色,充分利用文、理、醫學科的綜合優勢建設新工科,培養具有北大特色的新工科人才。


學生選課的不同動機反映出工學院課程體系構建的個性化特征,在綜合考慮專業要求和學生興趣的情況下明確培養方向和課程設置。


3.營造個性化的培養環境


工學院個性化的培養環境主要體現爲對學生個體發展需求和社會發展需求的兼顧,並通過支持學生科研和“業界導師”項目加以落實。


工學院鼓勵學生參與科學研究,並爲本科生進入實驗室接觸科研工作、獲得科研體驗提供便利條件和經費支持。因此,學生可以基于個體興趣參與數理、生化、應用等不同方向的課題組,選擇在基礎研究或應用研究領域增進科研體驗,且工學院大部分課題組能夠兼顧基礎與應用研究。目前,工學院大部分專業的學生在數理、生化學科方向上具有較大的選擇空間,例如,理論與應用力學專業(理科)學生除了可選擇流體力學、固體力學等基礎研究方向,還可以選擇側重應用的系統控制、飛行器設計等應用研究方向,以及生物力學、燃燒學等兼具生物和化學背景的方向。需要指出的是,雖然不同專業的學生具有選修不同興趣方向課程和參與不同興趣方向研究的自由,但由于部分專業課程體系的限制,可能存在難以進入某一類興趣方向課題組的現象。例如,工程結構分析專業的學生,盡管可以選修生物、化學方向的課程並計入畢業學分,但由于數理類和生化類專業課程差異較大,學生通常很難適應生物、化學方向的課題組。實際上,工程結構分析專業的學生對數理(3.33)、生化(1.77)和工程(4.05)方向的興趣值也表明,學生並非盲目選擇某一興趣方向,而是結合其所在專業和個體興趣的理性選擇。


“業界導師”項目是工學院面向産業培養新工科個性化人才的重要舉措,即邀請在産業界經驗豐富的工程師擔任學生的課外導師。訪談中,學生普遍對“業界導師”表示認可和支持並希望項目能夠繼續推廣。“業界導師”項目在關注學生個性化發展的同時幫助學生增進對工程的理解,同時推進工學院人才培養緊貼産業發展,保證新工科個性化人才培養的前沿性和動態性。


透過學生視角審視工學院人才培養模式與社會發展需求的匹配程度,結果顯示,26.2%的學生認爲工學院培養的人才能引領社會工業的發展,1.87%的學生認爲工學院培養的學生與當今工業發展需求完全一致,58.9%的學生認爲工學院的學生專業素質很高,只需要稍加適應便可滿足工業發展需求。這就意味著,從學生這一主體出發,工學院人才培養模式具有較高的認可度,人才培養模式不僅貫徹了“學生中心”的理念,而且體現出工程教育“回歸工程”的趨向,與社會發展需求和産業發展動態具有良好的契合性,具有創新性和前瞻性。


需要指出的是,未來仍需從行業企業和校友角度進一步挖掘“業界導師”項目的潛力。[7]


四、工學院新工科個性化人才培養的未來探索


1.注重創新創業教育的融入


創新創業教育是新工科建設中的重要環節,亦是培養學生創造力和領導力的重要舉措。然而,當前新工科建設仍面臨著創新創業教育與工程教育分離、工程教育教學與實踐一定程度上忽視了將創業作爲學生的職業生涯發展的選擇之一的問題。


工學院學生畢業意向調研亦表明,將創新創業教育融入工程教育是新工科個性化人才培養亟需解決的重要課題。從工學院學生畢業意向統計看(如圖5所示),從事科研工作的平均意願值爲3.50,顯著高于進入企事業及政府部門工作(2.94)和創業(2.16)的平均意願值。雖然工學院學生創業的意願值較低,但有創業意願的學生群體的意願值高達4或5,表明仍有部分學生對創業具有較高的熱情。然而,當前工學院新工科人才培養模式中仍缺乏創新創業課程的融入、創新創業政策的支持和業界指導,爲工學院優化新工科個性化人才培養模式指明了方向。



2.關注新工科教師的專業發展


新工科交叉融合、緊貼産業行業前沿的特性對教師的多元知識結構、工程實踐經曆、動態學習能力和教學組織能力等提出了新的要求。[8]因此,關注新工科教師的專業發展是完善工學院新工科個性化人才培養模式的必由之路。


現階段,工學院各專業對教師的滿意度整體較高,但不同專業類型間存在差異(如圖6所示)。學生對數理類教師的滿意度均值(4.22)高于工程類(3.97)和生化類(3.39),這與不同新工科專業的課程教學內容密切相關。力學專業具有悠久的發展曆程和紮實穩固的科研傳承,與此相對應,力學專業的教師隊伍在數學和力學課程講授方面積累了豐富經驗,學生也得到了數理類課程嚴格、系統的訓練,因而具有較高的滿意度。工程類課程汲取了數理類的優勢,學生亦獲得了較好的學習體驗。然而,學生對生物、化學類課程教師的接受程度相對較弱,原因在于,不同于大多數數理類課程,此類課程尚未形成成熟的體系,課程內容繁多冗雜、前沿成果更新較快,因此,授課教師在課程教學過程中擁有較大自由度,學生在學習過程中不容易掌握系統的模式和方法,因而學習效果相對較弱。學生訪談調查結果也表明,生物醫學工程、材料科學與工程、能源與環境系統工程的教師在教材選擇、課件准備、教學組織形式等方面存在差異。這也就意味著,交叉學科專業的學生培養不同于傳統工科專業,更加需要將前沿的科研成果和技術動態持續更新到課程教學內容中。因此,新工科教師不僅需要具有複合型的知識結構,而且要能夠對産業前沿保持敏感性,同時需要適當改變傳統的工科教學方式,利用基于項目的學習、基于問題的學習、基于案例的學習等研究性學習方法開展教學。[9]這就要求關注新工科教師的專業發展,同時,改變傳統重科研、輕教學的教師激勵與評價制度,並爲新工科教師專業發展提供必要培訓。




3.拓展社會實踐與國際交流的渠道


社會實踐和國際交流是工學院新工科人才培養模式中的關鍵環節,是激發學生興趣和潛能、提升學生實踐能力、增進學生工程國際視野的重要舉措。


目前,工學院學生實踐主要依托實習或實踐類課程進行。國際交流方面,生物醫學工程系采用統一課程安排的形式進行,即學生在三年級時統一前往佐治亞理工進行爲期三個月的學術交流,其他專業則尚未形成統一的課程安排。學院層面,工學院爲學生提供爲期半年的GLOBEX國際交流項目,項目通過不斷改進課程內容和時間安排以更加適配學生的培養方案。


從學生反饋看,工學院學生對社會實踐豐富程度和國際交流豐富程度的評價值分別爲3.11和3.13。這就意味著,拓展社會實踐與國際交流渠道是工學院新工科個性化人才培養仍需改進的地方。一方面,通過加強宣傳和提升學生獲取相關資源的主動性,幫助學生形成對社會實踐與國際交流的正確認知。另一方面,將社會實踐與國際交流納入常態化課程教學中,基于學生個體興趣提供多樣化的實踐與交流機會。


五、結語


北京大學工學院新工科人才培養模式建立在北京大學辦學定位與特色基礎上,能夠充分利用北京大學文理學科的優勢,有其特殊性。從學生體驗角度出發,工學院新工科人才培養模式有著較高的學生認同度(如圖7所示)。6.54%和9.25%的學生認爲工學院的工程教育處于國內頂尖和一流水平,52.3%的學生認爲工學院工程教育獨具特色,不必與國內其他高校比較;另有25.2%的學生認爲工學院具有很鮮明的理科特征,與傳統的工科人才培養模式有顯著的差異。[10]由此觀之,工學院基于自身優勢培養新工科個性化人才取得了顯著成效,基于學生興趣的個性化培養理念貫穿課程體系構建和培養環境營造,獲得了學生這一培養對象的較高認同。未來工學院新工科個性化人才培養在創新創業教育、教師專業發展、社會實踐與國際交流等方面仍有較大的探索空間。



參考文獻:
[1]周開發,曾玉珍.新工科的核心能力與教學模式探索[J].重慶高教研究,2017,5(3):22-35.
[2]林健.新工科建設:強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究,2017(3):7-14.
[3]李詠梅,周虹.北京大學工學院産學研探索思考與發展之路[J].高教學刊,2017(9):12-14.
[4]林健,彭林,Brent Jesiek.普渡大学本科工程教育改革实践及对新工科建设的启示[J].高等工程教育研究,2019(1):15-26.
[5]林健.第四次工業革命浪潮下的傳統工科專業轉型升級[J].高等工程教育研究,2018(4):1-10+54.
[6]林健.引領高等教育改革的新工科建設[J].中國高等教育,2017(Z2):40-43.
[7]林健.形成具備競爭優勢的卓越工程師培養特色[J].高等工程教育研究,2012(6):7-21+30.
[8]林健.面向世界培養卓越工程師[J].高等工程教育研究,2012(2):1-15.
[9]周治金,楊文嬌,趙曉川.大學生創造力特征的調查與分析[J].高等教育研究,2006(5):78-82.
[10]陸根書.學習風格與學習成績的相關分析[J].高等工程教育研究,2005(4):44-48.

作者簡介:
李詠梅,北京大學工學院助理院長,創新教育中心主任、副研究員;
周虹,北京大學工學院科技開發辦公室副主任、講師;
章盛祺,北京大學工學院博士研究生。
本期编辑 | 慕编组 顾聚邦
轉載自:《高等工程教育研究》2019年第六期24-29頁
排版、插圖來自公衆號:MOOC(微信號:openonline)


版權所有:福建農林大學教務處